資源簡介

(共41張PPT)
人教版
物理
九年級上冊
第十四章
內能的利用
第一節
熱機
學習目標
1.知道熱機的概念，了解內燃機是熱機的一種。復述熱機的定義，解釋熱機中能量的轉化列舉熱機的種類。
2.了解汽油機、柴油機的構造。通過實驗探究，發現汽油機、柴油機沖程的工作狀態和能量轉化。能表述汽油機、柴油機沖程各沖程的工作狀態和能量轉化。
3.區分汽油機和柴油機。
汽車奔馳
列車飛駛
飛機凌空飛去
艦船劈波斬浪
你知道它們為什么能大展神威嗎？
導入新知
合作探究
熱機
討論這個實驗中能量轉化的情況。
酒精燃燒時化學能轉化為內能，傳遞給水，使水的內能增大，溫度升高，產生大量水蒸氣，水蒸氣把塞子沖出去，水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能。
熱機
定義：
利用內能做功的機械
種類：
蒸汽機車
噴氣發動機
火箭發動機
火電站的汽輪機
熱機的發明和使用，對人類社會的發展起到了重要作用。
汽油機的構造
汽油機工作時，活塞在汽缸內做一次單向運動，叫作一個沖程。
吸氣
壓縮
做功
排氣
汽油機一個工作循環有四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
汽油機的工作過程
吸入氣體:
。
吸氣沖程
活塞運動方向：
。
汽油和空氣的燃料混合物
閥門：進氣閥
；
排氣閥
。
打開
關閉
向下
壓縮沖程
燃料混合物：壓強
，
溫度
。
閥門：進氣閥
；
排氣閥
。
活塞運動方向：
。
關閉
關閉
增大
向上
升高
能量轉化：
能
能
機械
內
活塞對燃料混合物做功，燃料內能增大，溫度升高。
在壓縮沖程末尾，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸轉動。
活塞運動方向：
。
向下
做功沖程
能量轉化：
能
能
機械
內
閥門：進氣閥
；
排氣閥
。
活塞運動方向：
。
關閉
打開
向上
排氣沖程
如圖所示是四沖程汽油機工作時四個沖程的示意圖，屬于壓縮沖程的是（　　）
D
A
D
B
C
例題
1．在四個沖程中，哪些沖程發生了能量的轉化？
2．哪個沖程使汽車獲得動力？
3．哪個沖程排出了汽車的尾氣？
壓縮沖程把機械能轉化為內能；做功沖程把內能轉化為機械能。
做功沖程
排氣沖程
練一練
活塞往復運動
次。
對外做功
次。
汽缸內的燃油燃燒爆發
次。
4.四沖程內燃機一個工作循環：
2
1
1
柴油機結構和汽油機相似，它們的主要區別是：柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油。柴油機的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。吸入物質也只有空氣，在壓縮沖程結束時，壓縮空氣的溫度已經超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。
噴油嘴
柴油機
種類
汽油機
柴油機
相同點
不
同
點
構
造
燃
料
吸入氣體
點火方式
都是內燃機，一個工作循環都經歷四個沖程
火花塞
噴油嘴
汽油
柴油
汽油和空氣
空氣
點燃式
壓燃式
汽油機和柴油機比較
1.汽油機的應用
2.柴油機的應用
柴油比較便宜，但柴油機比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機、坦克上面。
汽油機比較輕巧，常用在汽車、飛機和小型農業機械上面。
內燃機的應用
課堂練習
1．如圖所示，在試管內裝適量的水，用橡皮塞塞住，加熱使水沸騰，根據圖中提供的信息回答下列問題。
（1）塞子沖出試管后，因為　
　繼續向前運動；
（2）塞子被推出的過程中，　
　能轉化成　
　能，這個過程中能量轉化與熱機中的　
　沖程相同。
慣性
內
機械
做功
A．甲、乙、丙、丁
B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丁、乙、丙
D．甲、丙、乙、丁
2．如圖表示四沖程內燃機工作時的示意圖，一個工作循環的正確順序為（　?。?br/>C
甲
丁
乙
丙
3．汽油機和柴油機相比較，下列敘述中正確的是（
）
A．柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入的是空氣
B．在壓縮沖程中它們的壓縮程度是一樣的
C．柴油機里推動活塞做功的燃氣的壓強比汽油機里的高
D．在壓縮沖程末，汽油機汽缸內的溫度比柴油機的高
C
歸納新知
熱機
內能轉化為機械能
熱機工作原理
內燃機
汽油機
柴油機
工作過程
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
1.下列設備中，沒有利用熱機的是(　　)
D
課后練習
2.【教材圖片題】如圖所示，用酒精燈給試管里的水加熱，水和水蒸氣會把軟木塞沖出去。在這個過程中，酒精燃燒，把酒精的__________能轉化為________能，再通過__________的方式增加水的內能，最后軟木塞沖出，水蒸氣的________能轉化為軟木塞的________能。這個實驗證明了我們可以利用內能來________，
熱機就是利用這個原理來工作的。
化學
內
熱傳遞
內
機械
做功
3.在熱機工作的四個沖程中，對外做功的是(　　)
A．吸氣沖程
B．壓縮沖程
C．做功沖程
D．排氣沖程
C
4.(2020－2021·合肥包河區月考)汽車已走進很多現代家庭，圖為四沖程汽油機汽缸的工作示意圖，按吸氣、壓縮、做功、排氣的順序排列，下列排序正確的是(　　)
A．乙甲丙丁
B．甲丁乙丙
C．丙乙甲丁
D．丙丁甲乙
C
5.(2020·巴中中考)下列四幅圖是汽油機一個工作循環的四個沖程，其中不是靠飛輪慣性完成的是(　　)
C
6.下列關于汽油機和柴油機的主要區別，說法錯誤的是(　　)
A．柴油機的頂部有噴油嘴，汽油機的頂部有火花塞
B．汽油機和柴油機都屬于內燃機
C．在做功沖程中，柴油機的點火方式是點燃式，汽油機的點火方式是壓燃式
D．柴油機吸入氣缸的是空氣，汽油機吸入氣缸的是汽油和空氣的混合物
C
7.如圖所示是__________(選填“汽油機”或“柴油機”)的構造示意圖，此時為_______沖程，將________能轉化為________能。
柴油機
壓縮
機械
內
8.(2019·江西中考)如圖所示，是小普同學跟爺爺學習氣功的四個基本動作。由此他聯想到熱機的四個沖程，以下與做功沖程最相似的是(　　)
C
9.四沖程柴油機在壓縮沖程中，汽缸內的空氣溫度、內能、體積和壓強的變化情況是(　　)
A．溫度降低，內能減小，體積增大，壓強變小
B．溫度降低，內能減小，體積減小，壓強變大
C．溫度升高，內能增大，體積增大，壓強變小
D．溫度升高，內能增大，體積減小，壓強變大
D
10.(2019·武漢中考改編)如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖，關于其四個沖程的描述正確的是(　　)
A．吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進入汽缸
B．壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內氣體的內能減小
C．做功沖程中，燃料釋放的能量全部轉化為機械能
D．排氣沖程中，將機械能轉換為內能
A
11.(2020·常州中考改編)如圖所示是在常州燈會中展出的“走馬燈”，點燃底部蠟燭，熱空氣上升驅動扇葉轉動，觀眾驚奇地看到紙片小人的影子動了起來。熱空氣上升驅動扇葉轉動的能量轉化方式為________________________，這與四沖程汽油機的________沖程相同。
內能轉化為機械能
做功
12.(2020·丹東中考改編)若某汽油機飛輪轉速為2400
r/min，則該汽油機每分鐘經過________個沖程，活塞往復運動________次，對外做功________次。
4800
2400
1200
13.科學家發明了一款單缸六沖程內燃機，它每一個工作循環的前四個沖程與單缸四沖程內燃機相同，在第四沖程結束后，立刻向汽缸內噴水，水在高溫汽缸內迅速汽化成高溫、高壓水蒸氣，推動活塞再次做功，水蒸氣溫度______(選填“升高”“降低”或“不變”)，其內能________(選填“增大”“減小”或“不變”)，這樣燃燒同樣多的燃料獲得更多的機械能，這款內燃機的第六沖程是________沖程。
降低
減小
排氣
14.光發動機是一種把光能轉化為機械能的裝置，其核心部分的工作原理如圖所示：帶有活塞的密閉氣室中裝有NO2，當光從窗口射入時，發生分解反應：2NO2光照2NO＋O2，導致氣室內氣壓增大；當無光照射情況下，又發生化合反應：2NO＋O2無光2NO2，導致氣室內氣壓
減小。這樣便可通過控制窗口處射入的光能使氣室中的氣態物質循環反應，從而推動活塞輸出機械能。則該光發動機裝置中的活塞向右運動時，相當于如圖汽油機四個沖程中的________。
丙
15.某單缸四沖程汽油機的汽缸活塞面積為5×10－3
m2，一個沖程活塞在汽缸中移動的距離是50
mm，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為8×105
Pa，飛輪1
min轉動1800
r，當汽油機滿負荷工作時(不計摩擦)，求：
(1)做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力；
解：(1)已知平均壓強p＝8.0×105
Pa，活塞面積S＝5×10－3
m2，由p＝
可得，燃氣對活塞的平均壓力F＝pS＝8.0×105
Pa×5×10－3
m2＝4000
N；
15.某單缸四沖程汽油機的汽缸活塞面積為5×10－3
m2，一個沖程活塞在汽缸中移動的距離是50
mm，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為8×105
Pa，飛輪1
min轉動1800
r，當汽油機滿負荷工作時(不計摩擦)，求：
(2)一個做功沖程中燃氣對活塞做的功；
解：(2)因為活塞移動的距離s＝50
mm＝0.05
m，所以一個做功沖程中燃氣對活塞做的功：W＝Fs＝4000
N×0.05
m＝200
J；
(3)汽油機的功率。
解：(3)飛輪每轉兩圈對外做功一次，所以飛輪轉動1800周，要對外做功900次，則燃氣對活塞做的總功：W總＝W×900＝200
J×900＝180000
J，而t＝1
min＝60
s，故汽油機的功率：P＝＝
＝3000
W。
再
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