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第十四章 内能与热机
第三节：热 机
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认识热机
学习目标
1、物理观念：知道热机的概念， 了解热机的工作原理； 了解汽油机和柴油机都是内燃机， 知道两者在构造和工作过程中的异同点。
2、科学思维：通过对汽油机和柴油机的构造及工作过程进行异同分析，运用分析和类比的科学研究方法，同时通过观察、分析来概括热机工作原理，并能利用热机知识解释和解决实际问题。
3、科学探究：通过生活中的观察和模型对比，探究内燃机的工作过程，培养学生归纳相关结论的能力。
4、科学态度与责任：从蒸汽机发展历程中，感受人类创造力对世界的深远影响；学习汽油机和柴油机工作原理，了解内燃机对人类文明的推动以及环境污染问题， 培养节能环保意识和可持续发展责任感。
热机
——利用内能做功的机械
你能说出这个过程中能量转化的情况吗？
燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气把塞子冲出去，内能转化为塞子的机械能。
认识热机
热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。蒸汽机带来第一次工业革命！
认识热机
世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。
向瓦特致敬！
认识热机
蒸汽机的遗憾——体积太庞大
用什么来代替高温高压的水蒸气呢？那样，锅炉就可以不要啦！
认识热机
利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、燃气轮机、喷气发动机、火箭发动机等。
蒸汽机车
火电站的汽轮机
内燃机车
喷气发动机
火箭发动机
认识热机
蒸汽机
认识热机
汽轮机
认识热机
燃气轮机
认识热机
什么是内燃机？
燃料在气缸内燃烧生成高温高压的的燃气,使燃气推动活塞做功的机器.
认识热机
使用汽油作为燃料的叫汽油机。
使用柴油作为燃料的叫柴油机。
内燃机分类
认识热机
2、内燃机分类
汽油机
柴油机
认识热机
汽油机的构造
火花塞
进气门
排气门
汽缸
活塞
连杆
曲轴
A 吸气冲程：
进气门 ,排气门 ,活塞向 运动, 和 的混合物从 被吸入汽缸.当活塞运动到汽缸的最下端, 关闭,曲轴转动 圈。
打开
关闭
下
汽油
空气
进气门
半
进气门
汽油机的工作过程
B 压缩冲程：
进气门和排气门 ,活塞向 运动,燃料的混合物被 ,汽缸内的温度 ,气压 。曲轴转动 圈。在此过程,
转化为 。
都关闭
上
压缩
升高
机械能
内能
增大
半
汽油机的工作过程
C 做功冲程：
在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花(点火方式为： ),使燃料猛烈燃烧,产生 的气体,推动活塞向 运动,带动曲轴转动,对外做功.在此过程,
转化为 。
点燃式
下
高温高压
机械能
内能
汽油机的工作过程
D排气冲程：
进气门 ,排气门 ,活塞向 运动,把废气排出汽缸.当活塞运动到汽缸的最上端, 关闭,曲轴转动
圈。
上
排气门
半
关闭
打开
汽油机的工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
1.汽油机四个冲程中,只有做功冲程对外做功,将内能转化为机械能,其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成.
2.汽油机1个工作循环有4个冲程,活塞上下往复2次,曲轴转动2周,对外做功1次,有2次能量转化.
汽油机的工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
（总结）
汽油机的工作过程
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
曲轴
气缸
排气门
柴油机的构造
吸入新鲜空气
吸气冲程
柴油机的工作过程
空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点（压燃式）。
机械能转化为内能。
压缩冲程
做功冲程
在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，内能转化为机械能。
柴油机的工作过程
排气冲程
把废气排出气缸。
汽油机和柴油机的构造对比
汽油机的构造
柴油机的构造
火花塞
进气门
排气门
气缸
连杆
活塞
曲轴
喷油嘴
进气门
排气门
汽油机和柴油机的区别
项目 汽油机 柴油机
燃料 汽油 柴油
构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气
点火方式 点燃式点火 压燃式点火
效率 26%-40% 34%-45%
主要应用 小汽车、低速飞机等 载重汽车、火车等
汽油机和柴油机有什么相同点？
总结
4 、一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，飞轮转动两周，对外做功一次。
1、基本构造和主要部件的作用相似。
2 、每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3 、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
汽油机和柴油机有什么不同点？
1、构造不同：
总结
汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火
4、点火不同：
汽油机吸进汽油和空气的混合物，柴油机只吸进空气
3、吸气不同：
汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油
2、燃料不同：
汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴
课堂总结
热机
热机概述
定义：把内能转化为机械能的机器
种类：蒸汽机、内燃机（汽油机、柴油机）、汽轮机、喷气发动机
工作原理：内能转化为机械能
汽油机
结构：（需结合具体内容补充，此处可关联后续表格）
工作过程：吸气、压缩、做功、排气
能量转化：（内能→机械能，需结合工作过程理解）
特点：一循环四冲程转 2 周做功 1 次
柴油机
优点：热机效率高
下课
Thanks!
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