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(共35张PPT)
第十四章 内能的利用
九上物理 RJ
第2节 热机
3. 了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。
2. 了解四冲程汽油机和柴油机的构造。
学习目标
课堂导入
18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有几千米每小时，而目前最快汽车的速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢
超声速汽车
课堂导入
视
频
瓦特改良了蒸汽机
新知探究
知识点1 热机
演示 不同形式能量之间的转化
视
频
水蒸气将橡胶塞推出试管口
水内能↑，温度↑，产生越来越多的水蒸气，对橡胶塞的压力↑
酒精燃烧释放热量
新知探究
知识点1 热机
实验现象
用酒精灯加热试管中的水
橡胶塞冲了出去
试管口出现大量“白雾”
实验分析
（化学能→内能）
热传递
（内能→机械能）
水蒸气内能↓，温度↓ ，
水蒸气液化成小水珠（白雾）
能量转化
酒精的化学能→水蒸气内能→橡胶塞的机械能
新知探究
知识点1 热机
2.工作原理：
1.热机：
3.种类：
利用内能做功的机械就是热机 ( heat engine )。
热机利用内能做功，将内能转化为机械能。
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
汽缸
锅炉
新知探究
知识点1 热机
蒸汽机：
它的锅炉与汽缸分离，是一种“外燃机”。
视
频
汽缸
锅炉
缺点：
体积庞大，车身笨重，热损失大，效率很低。
往底部开孔的易拉罐内注入酒精，在瓶口处扣上纸杯，点燃酒精后，酒精爆燃，纸杯冲出。
气缸
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
4.内燃机：
新知探究
知识点1 热机
优点：体积小，重量轻，启动快，效率高。
新知探究
知识点1 热机
内燃机分类：汽油机和柴油机
汽油机
以汽油为燃料
柴油机
以柴油为燃料
新知探究
知识点2 汽油机
1. 构造
进气门
排气门
曲轴
火花塞
气缸
活塞
连杆
新知探究
知识点2 汽油机
2. 工作原理
汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞运动带动曲轴转动。
3. 工作过程
（1）汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
新知探究
知识点2 汽油机
3. 工作过程
（2）多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
新知探究
知识点2 汽油机
吸气冲程
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。
新知探究
知识点2 汽油机
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。
新知探究
知识点2 汽油机
做功冲程
进气门和排气门都关闭，火花塞产生电火花，燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动对外做功。
新知探究
知识点2 汽油机
排气冲程
进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
新知探究
知识点2 汽油机
吸气
压缩
做功
排气
3. 工作过程
1.在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化
2.哪个冲程使汽车获得动力
3.哪个冲程排出了气缸的废气
想想议议
新知探究
知识点2 汽油机
活塞的机械能转化为混合气体的内能
气体的内能转化为活塞的机械能
做功冲程
排气冲程
知识梳理
2.汽油机一个工作循环包括____个冲程，活塞往复____次，曲轴转动____圈，做功____次，有____次能量转化。
1.汽油机工作的四个冲程中，只有_________气体对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴的______来完成。必须靠外力来启动。
做功冲程
惯性
4
2
2
1
2
例1.如图甲、乙、丙、丁是单缸汽油机一个工作循环的四个冲程。以下说法不正确的（　　）
A．图乙冲程是靠飞轮的惯性来完成的
B．图丙冲程吸入的物质是汽油和空气的混合物
C．图甲是压缩冲程，机械能转化为内能
D．图丁是做功冲程，内能转化为机械能
典型例题
丙
乙
丁
甲
排气冲程
压缩冲程
吸气冲程
做功冲程
无能量转化
C
练习1.内燃机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的曲轴转动速度是1200 r/min，则该汽油机每秒钟对外做功___次。
吸气
练习巩固
解析：
一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动二圈，对外做功一次。
曲轴速度是1200 r/min= 20 r/s，所以汽油机每秒钟对外做功 20 / 2 =10（次）。
压缩
做功
排气
10
新知探究
知识点3 柴油机
用柴油作燃料的内燃机叫作柴油机。请阅读课本关于柴油机的内容，回答以下问题：
1.柴油机与汽油机在构造上有什么不同？
2.二者的吸气冲程有什么不同？
3.二者的压缩冲程末的工作状态有什么不同？
4.柴油机相比于汽油机有哪些优势？有哪些劣势？
5.二者在工作过程中有哪些相同点？
新知探究
知识点3 柴油机
视频
新知探究
喷油嘴
知识点3 柴油机
火花塞
柴油机
汽油机
1. 构造
新知探究
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
知识点3 柴油机
2. 工作过程
汽油机与柴油机区别
知识梳理
汽油机 柴油机
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
燃料 汽油 柴油
工作过程 吸气冲程 吸进汽油和空气的混合物 吸进空气
压缩冲程 混合物被压缩后，压强较小，温度较低 空气被压缩后， 压强较大，温度较高
做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧， 即点燃式 喷油嘴喷出雾状柴油，遇高温空气燃烧，即压燃式
用途 轻巧、体积小，常用于汽车、轻型飞机等 笨重、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机发电等
例2.关于热机，下列说法正确的是（　）
A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，而柴油机气缸顶部有
火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸
入气缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开
D．汽油机在做功过程中，把内能转化为机械能
典型例题
空气
D
关闭
热机
汽油机
柴油机
蒸汽机
课堂小结
构造
工作原理
工作过程
应用
汽轮机
内燃机
喷气发动机
内能转化为机械能
汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分。
燃油汽车由发动机、底盘、车身
和电气设备四大部分组成。发动机把
燃料燃烧产生的内能变为机械能，再
通过底盘上的传动机构，将动力传给
车轮，使汽车行驶。电气设备的作用
主要是产生电火花以点燃气缸中的可
燃气体、启动发动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等。
燃油汽车一般采用三缸、四缸或六缸等多缸发动机(图示为四缸发动机)，每个气缸都进行四冲程循环，由于各个气缸交替做功，所以发动机运转比较平稳。
科学世界
现代汽车
汽车的动力系统
科学世界
现代汽车
随着电子技术的发展，许
多燃油汽车已经采用了电子燃
油喷射系统。微电脑可以根据
内燃机的工作状态和空气的温
度等多种因素精确控制喷油的
数量和时机，以提高燃烧效率，
减少有害气体的排放，降低燃
料的消耗，同时提高发动机的
功率。电子技术的应用，使燃油汽车有了更广阔的发展空间。此外，利用电能、氢能等的各种新能源汽车也在快速发展。未来的汽车将更加节能、安全，对环境的影响会更小。
电子燃油喷射系统
随堂练习
1. 关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ 　）
A．汽油机输出功率比柴油机高
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油
C．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
D．汽油机与柴油机使用的燃料不同
A
低
随堂练习
2. 在图中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。
答案：
随堂练习
3. 如图展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，不同形式的能量是如何转化的 这一能量转化过程与四冲程汽油机的哪个冲程相似
蜡烛燃烧，化学能转化为内能；热空气驱动扇叶转动，内能转化为机械能。与四冲程汽油机的做功冲程相似。
解析：
4. 柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
随堂练习
工作过程 异同点 汽油机 柴油机
吸气冲程 不同点 吸入汽油与空气的混合物 只吸入空气
相同点 进气门打开，排气门关闭. 压缩冲程 不同点 汽油与空气的混合物被压缩，燃气体积小，压强大，温度高 空气被压缩的更厉害，空气体积更小，压强更大，温度更高
相同点 两个气门都关闭，机械能转化为内能 做功冲程 不同点 火花塞产生电火花. 使燃料燃烧，点燃式 喷油嘴喷出雾状柴油，
遇热空气燃烧，压燃式
相同点 内能转化为机械能 排气冲程 相同点 进气门关闭，排气门打开排出废气

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