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(共29张PPT)
第十四章 内能的利用
目标素养 导航
课标要求 核心素养
1.从能量转化的 角度认识燃料的热 值。 2.了解热机的工 作原理。知道内能的 利用在人类社会发展 史中的重要意义。 1.物理观念：从能量转化的角度认识燃料的
热值，了解热机的工作原理，知道能量守恒定
律，从能量转化和转移的角度认识效率，形成
能量多样观、能量转换观、能量度量观、能量
守恒观、节能环保观，有用能量转化与守恒的
观点分析问题的意识。
课标要求 核心素养
3.知道能量守恒 定律。列举日常生活 中能量守恒的实例， 有用能量转化与守恒 的观点分析问题的意 识。 2.科学思维：运用能量转化的观点分析四冲
程内燃机的工作过程，体会建立物理模型的重
要意义；知道能量的利用存在效率问题，
的能量利用率只是一种理想情况;能用能量转化
与守恒的观点对有关具体问题进行科学推理，
并形成结论;在对能量问题进行推理时，能从信
息中寻找证据并作出说明;具有根据能量守恒的
观点对一些不科学的说法进行质疑的意识。
续表
课标要求 核心素养
4.从能量转化和转移的角度认识效率，列举能量转化和转移具有方向性的常 见实例。 3.科学探究：能通过观察周围事物，发现并提出关于能量的问题，能根据已有知识对问题作出猜想与假设，并进行深入的思考和探究。
4.科学态度与责任：能从热机对社会发展所产生影响的角度，体会科技进步对人类和社会发展的推动作用;能从能量转化的角度认识提高效率的重大意义，激发学习物理学的兴趣;能从能量的转化和转移具有一定方向性的角度，体会节约能源与可持续发展的重要性。
续表
第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
第1节 能量的转化与守恒
新知预习 导学
知识梳理
1.能量的转化
在一定条件下，各种形式的能量可以相互______。
转化
2.能量守恒定律
（1）内容：能量既不会凭空______，也不会凭空______，它只会从一
种形式______为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而在转
化和转移的过程中，能量的总量__________。
消失
产生
转化
转移
保持不变
（2）普遍性：能量守恒定律是自然界________、________的基本定律之一。
最普遍
最重要
问题导思
图14-1-1
路边崩爆米花的场景如图14-1-1所示：一声巨响，一团
浓浓的“白雾”，伴随着诱人的香味，爆米花被崩进网袋。
（1）行人从路边走过时为什么会闻到香味？
答：空气中弥漫着爆米花的浓香味，是爆米花的香味分
子在空气中发生的扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。
（2）高温高压气体将爆米花崩出时，能量是如何转化的？
答：高温高压气体将爆米花崩出时，内能转化为机械能。
（3）崩好的爆米花冷却降温的过程中，内能是如何转移的？
图14-1-1
答：崩好的爆米花冷却降温的过程中，内能逐渐减小，通过散失热量的
方式，将内能转移到周围的空气中。
第1节 能量的转化与守恒
重点直击 导析
典例精析
知识点1 能量的转化
例1 生活中处处有物理，下列事例对应的能量转化描述正确的是( )
A.用天然气灶炒菜，电能转化为内能
B.电梯运行过程中，机械能转化为电能
C.用打气筒打气，机械能转化为内能
D.水蒸气把壶盖顶起，机械能转化内能
【解析】用天然气灶炒菜，天然气燃烧先将化学能转化为内能，再通过
热传递的方式使菜肴被炒熟，A错误；电梯运行过程中，消耗电能，得
到机械能，所以是电能转化为机械能，B错误；用打气筒打气时，压缩
气体做功，气体内能增大，是机械能转化为内能，C正确；水蒸气把壶
盖顶起，是内能转化为机械能，D错误。
【答案】C
方法点拨
判断能量的转化关系时，要明确在相关过程中，什么形式的能减
少了（即消耗了该形式的能），什么形式的能增加了（即获得了该形
式的能），减少的能转化为增加的能。
针对训练
图14-1-2
1.科技应用 为了满足乡镇居民晚上的照明需要，很多
乡镇在街道两旁安装了风光互补型太阳能道路灯，查
阅资料得知，它是利用风能和太阳能共同发电的装置。
如图14-1-2所示，它由小风扇、太阳能电池板、蓄电池、
照明灯等部分组成，下列说法合理的是( )
A
A.太阳能电池板是将光能转化为电能的装置
B.蓄电池在白天充电时，将化学能转化为电能
C.照明灯工作时，没有消耗电能
D.小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能
知识点2 能量守恒定律
图14-1-3
例2 如图14-1-3所示，荡秋千时，自由摆动的秋千摆动
幅度越来越小。关于荡秋千的过程，下列说法正确的
是( )
A.机械能守恒
B.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
C.只有动能和重力势能的相互转化
D.能量正在消失
【解析】自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机
械能转化为内能，总能量守恒，不会消失，A、C、D错误，B正确。
B
方法点拨
能量是不能被创造或消灭的，能量相互转化前后，总和不变。
流作动力，用来取水的机械，如图14-1-4所示。筒车“昼夜不息”，______
（选填“能”或 “不能”）说明它是永动机，理由是____________________
________________________________________。
针对训练
图14-1-4
2.传统文化 《天工开物》是我国古代的科学
著作，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，
堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，
一一倾于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩
无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水
不能
筒车工作时消耗了水
的动能，将水的动能转化为筒车的机械能。
第1节 能量的转化与守恒
素养达标 导练
基础巩固
1.人类的生产生活离不开对能量的使用，对下列过程中能量转化的判断
错误的是( )
B
A.蜡烛燃烧包含化学能向内能的转化
B.绿色植物的光合作用将化学能转化为光能
C.电风扇工作时将电能转化为机械能
D.冬天用电取暖器取暖是将电能转化为内能
2.下列事例中，关于能量的说法正确的是( )
D
A.水电站发电源源不断地获得电能，说明能量可以凭空产生
B.自由运动的滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明能量正在消失
C.用打气筒向密闭瓶中打气，在瓶塞跳起前瓶中气体内能不变
D.弹簧被人拉开，是不同形式能量之间的转化
3.（多选）2024年10月30日，神舟十九号载人飞船搭载长征二号 遥十九
运载火箭，由酒泉卫星发射中心被送入太空。航天员蔡旭哲、宋令东、
王浩泽开始了为期6个月的“太空出差”，6个月后顺利返航。下列相关说
法正确的是( )
AB
A.火箭内燃料燃烧时，将化学能转化为内能
B.返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能
C.火箭从地面升空时，动能转化为重力势能
D.空间站的太阳能电池板将电能转化为太阳能
4.传统文化 清代李峤诗作《风》中的诗句“过江千尺浪”说明风具有巨大
的____能；“入竹万竿斜”，是____能转化为________能。
5.汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的____能，所
有能量转化的过程，都服从__________定律。
动
动
弹性势
内
能量守恒
能力提升
6.第33届夏季奥林匹克运动会主火炬的上部是一个高为 、直径为
的热气球。火炬手点燃火焰环后，热气球缓缓腾空，如图14-1-5所
示。下列说法正确的是( )
图14-1-5
A.点燃火焰环后，燃料的内能转化为化学能
B.点燃火焰环后，热气球缓缓腾空，这个过程中内能转
化为机械能
C.热气球缓缓腾空的过程中动能和重力势能的总和是不
变的
D.热气球缓缓腾空的过程说明可以创造机械能
图14-1-5
【解析】热气球缓慢腾空的过程中，其内热源提供的
内能使热气球膨胀，所受的空气浮力增大，浮力做功
使热气球上升，机械能增加，B正确；热气球缓慢腾空
的过程中，动能可视为不变，重力势能增大，C错误；
【答案】B
机械能只能由其他形式的能量转化而来，不能被创造，D错误。
图14-1-6
7.传统文化 中国古代玩具“饮水鸟”是让爱因
斯坦也惊叹的玩具，它的神奇之处在于能不
停地点头“喝”水。如下页图14-1-6甲所示，它
的下球中装有极易汽化的乙醚，乙醚吸收空
A.下球中乙醚汽化的过程，是通过做功的方式改变了内能大小
B.饮水鸟是永动机，其能量转化过程符合能量守恒定律
C.球内气压增大将乙醚压入上球的过程是外界对气体做功的过程
D.若空气温度很低，饮水鸟内的乙醚汽化太慢，则饮水鸟会慢慢地停下来
气中的热量汽化后，球内气压增大将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移，
头部下降“低头喝水”，如图14-1-6乙，此时上下球连通气压相同，乙醚
流回下球，恢复图甲状态，如此反复。下列说法正确的是( )
图14-1-6
【解析】乙醚的汽化、液化过程，是通
过热传递改变了物体的内能，A错误；
乙醚汽化后，球内气体压强增大，将乙
醚压入上球，是气体对外做功的过程，
C错误；该装置的机械部件之间有摩擦，
【答案】D
需要不断与空气进行热量交换，即需要由空气中的内能驱动，若空气温
度较低，则下球中的乙醚不能快速汽化，乙醚不能被压入上球，最终会
慢慢停下来，不是永动机，B错误，D正确。
图14-1-7
8.如图14-1-7所示，小明制作的一个永动装置，其由
形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水组装而
成。他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而
“划水”，推动转轮转动；离开热水后，叶片形状迅
速恢复，由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。
不能
能量守恒
【解析】能量的转化或转移具有方向性，如果不给该装置提供热水，它
就不转了，因此该永动机违背了能量守恒定律。
你认为该设想______（选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是该设想
违背了__________定律。
综合拓展
图14-1-8
9.科技应用 空调制热、制冷是靠热量的转移实
现的，其制热的工作过程如图14-1-8所示。
（1）空调制热时，气体制冷剂被压缩机加压，
通过将______能转化为____能，得到高温高压
气体；高温高压气体进入室内机的换热器（此
时为冷凝器），冷凝液化____（选填“吸”或“放”）
热，成为液体，同时将室内空气加热，从而达到提
高室内温度的目的。
机械
内
放
图14-1-8
（2）液体制冷剂经节流装置减压，进入室外机
的换热器（此时为蒸发器），蒸发汽化____
（选填“吸”或“放”）热，成为气体，同时吸取室
外空气的热量（室外空气变得更冷），成为气
体的制冷剂，再次进入压缩机开始下一个循环。
吸
图14-1-8
（3）可见，空调制热时将室外的热量移到
室内，制冷时将室内的热量移至室外，实
现了将热量从____（选填“高”或“低”）温
热源向____（选填“高”或“低”）温热源转
移，该过程________（选填“违反”或“未违
反”）能量转化和转移的方向性，原因是该
过程是通过压缩机______（选填“做功”或
低
高
未违反
做功
遵循
“热传递”）实现的，消耗了外界的能量，______（选填“遵循”或“违反”）
能量守恒定律。(共19张PPT)
第十四章 内能的利用
全章复习 温故
全章复习 温故
知识清单
产生
转化
转移
保持不变
第
十
四
章
内
能
的
利
用
内
完全燃烧
内能做功
内
机械
热机
第
十
四
章
内
能
的
利
用
吸气
压缩
做功
排气
内
内
机械
高
做有用功的那部分能量
完全燃烧
全章复习 温故
重难点解读
重难点1 内燃机
1.判断冲程的依据：气门的开闭和活塞的运动情况，口诀：“一开上
排下吸气，两闭上压下做功”。
2.能量转化关系：压缩冲程中，机械能转化为内能；做功冲程中，内
能转化为机械能。
3.动力来源：在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程使热机获得动
力。
4.特点：四冲程内燃机一个工作循环中，活塞往复运动2次，飞轮、
连杆和曲轴转动2周，对外做功1次。
5.分类：汽油机和柴油机。它们之间的不同点：①构造不同（汽油
机顶部有一个火花塞，柴油机顶部有一个喷油嘴）；②燃料不同（汽油
机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油）；③吸气冲程吸入的物质不同
（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只有空气）。#5
例1 关于热机，下列说法正确的是( )
A.汽油机和柴油机在做功冲程中，都是把机械能转化为内能
B.汽油机的压缩冲程靠燃气推动活塞运动，其他冲程活塞都靠惯性运动
C.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
D.汽油机飞轮的转速为 ，则该汽油机每秒钟做功15次
【解析】汽油机和柴油机在压缩冲程中都是活塞对气体做功，将机械能
转化为内能，A错误；汽油机只有做功冲程对外做功，在做功冲程中燃
气推动活塞运动对外做功，其他冲程活塞都是靠惯性运动的，B错误；
柴油机是压燃式，汽油机是点燃式，柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部
有火花塞，C错误；四冲程汽油机的飞轮转速为 ，则该飞轮
每秒钟转，因为飞轮每转，对外做功1次，所以飞轮每秒转 ，
对外做功15次，D正确。
【答案】D
针对训练
图14-1
1.科技应用 （多选）如图14-1所示是一种常
用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、
场地填土等工程。使用时柴油发动机提供动
力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽
油机和柴油机主要区别的说法正确的是
( )
A.特殊情况下，两种内燃机的燃料可以相互
替代
B.一般认为柴油机的效率高于汽油机
C.汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点
火方式是压燃式
D.吸气冲程中，柴油机吸入气缸的是空气，
汽油机吸入气缸的是空气和汽油的混合气体
图14-1
√
√
√
重难点2 与热现象相关的综合计算
1.吸、放热计算
公式：
在热传递过程中，若不计热量损失，则高温物体放出的热量等于低
温物体吸收的热量，即 。
2.关于热值的计算
公式：或 （气体燃料）
通过燃料燃烧加热物体时，若不计热量损失，则 。
3.热效率的相关计算
（1）热机的效率：
（2）热效率：
（3）太阳能的利用率：
图14-2
例2 如图14-2所示，某乡镇道路两旁安装的风光互补路灯，
其顶部装有发电机，中间有太阳能电池板。当无风有光时，
可以通过太阳能电池板发电；有风无光时通过风力发电机
发电；二者也可同时发电，日夜为蓄电池充电。1台风光互
补路灯1年大约可发电 ，已知
，煤炭的热值为 。
（1）若此路灯每年的发电量用燃烧煤炭来提供，则每台这
样的路灯每年至少可节约多少千克煤炭？
解：煤炭完全燃烧释放的热量为
由 可得，每台这样的路灯每年至少可节约煤炭的
质量为
图14-2
（2）若每年节约的能量中 被水吸收，则在标准大气压
下，可将多少千克的水由 加热到沸腾？
解：由题意可知，水吸收的热量为
由 可得，可加热到沸腾的水的质量为
图14-2
针对训练
图14-3
2.前沿科技 氢内燃汽车以氢气为燃料产生动力。
如图14-3所示的氢能源公交车属于氢内燃汽车，
目前在我国多地投入使用。氢具有清洁无污染、
热值高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。
已知 ，通过计算回答：
（1）质量为 的氢完全燃烧放出的热量是多少？
解： 的氢完全燃烧放出的热量
图14-3
（2）如果这 的氢完全燃烧放出的热量全部
用于驱动车辆行驶，那么能使一辆功率恒为
的公交车匀速行驶多长时间？
解： 的氢燃料燃烧放出的热量对公交车做的功
公交车行驶的时间(共29张PPT)
第十四章 内能的利用
第3节 热机的效率
第3节 热机的效率
新知预习 导学
知识梳理
1.燃料的热值
（1）定义：某种燃料______燃烧放出的热量与其______之比，叫作这
种燃料的热值。热值用字母 表示。
（2）大小：热值在数值上等于_____某种燃料______燃烧放出的热量。
（3）单位：__________，符号_____。
（4）公式：燃料完全燃烧放出热量 ____。
完全
质量
完全
焦每千克
2.热机的效率
（1）定义：用来做________的那部分能量，与燃料__________放出的
能量之比，叫作热机的效率。
（2）公式： _ __。热机效率总______1。
（3）提高效率的措施：在热机的能量损失中，______带走的能量最多。
设法利用______的能量是提高燃料利用率的重要措施。
有用功
完全燃烧
小于
废气
废气
问题导思
1.小明用炉灶烧木柴煮饭时，发现当炉灰较多时浓烟较大，耗柴也多，于
是他认为“燃料燃烧越充分，热值越大”，请分析说明他的观点是否正确。
答：热值是燃料的一种特性，某种特定的燃料其热值是定值；热值由燃
料种类决定，与燃料的多少、燃烧是否充分无关。小明的观点是错误的，
其原因主要是混淆了“热值”与“热量”的概念。
2.请分析说明提高热机效率的意义。
答：由 可知，在做功同样多的情况下，热机的
效率越高，消耗燃料就越少，从而节约能源，减少污染。
第3节 热机的效率
重点直击 导析
典例精析
知识点1 热值
例1 下列有关热值的说法正确的是( )
A.燃料完全燃烧可以提高燃料的热值
B.越容易燃烧的燃料其热值越大
C.热值越大的燃料完全燃烧时放出的热量越多
D.燃料的热值是燃料本身的特性，与燃料的种类有关，与其他因素无关
【解析】燃料的热值是燃料本身的特性，它在数值上等于 的燃料完全
燃烧时放出的热量，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热量的
多少、是否完全燃烧、是否易燃烧等因素都无关，故D正确，A、B错误；
热值大的燃料质量不一定大，完全燃烧放出的热量不一定多，C错误。
D
方法点拨
热值是物质本身的一种特性，它表示燃料完全燃烧的放热能力。
热值只与燃料自身的物质种类有关，与质量大小、燃料是否充分燃烧
等外界因素无关。
针对训练
1.下列关于热值的说法正确的是( )
A
A.燃料不充分燃烧时，其热值不变
B.燃料的质量越大，其热值越大
C.燃料的热值越大，其燃烧放出的热量越多
D.燃料未燃烧时，其热值为0
知识点2 热机的效率
图14-3-1
例2 生活应用 我国家用燃气灶具能效限定值及能效等
级标准将燃气灶的热效率定为3级（如下页表）。其中，
达到1级、2级能效的产品为节能产品，而达不到3级要
求的产品不允许出厂。灶具新能效标准实施后，打着节
能旗号的不节能产品将逐渐被清出市场。小明在家里用台式燃气灶（大
气式，如图14-3-1）烧水，将锅内温度为 的水烧开（标准大气
压下），共用了 的天然气。［天然气的热值为，
水的比热容为
类型 热效率最低值 1级 2级 3级
大气式灶 台式
嵌入式
集成灶
红外线灶 台式
嵌入式
集成灶
（1）这次加热过程中，水吸收的热量是多少？
解：水吸收的热量为
图14-3-1
（2）该燃气灶是否达标？是否属于节能产品？
解： 的天然气完全燃烧放出的热量为
该燃气灶的热效率为
查表可知，当 时属于3级能效，
故该燃气灶是达标产品，但不属于节能产品。
类型 热效率最低值 1级 2级 3级
大气式灶 台式
嵌入式
集成灶
红外线灶 台式
嵌入式
集成灶
方法点拨
广义的“效率”是指被有效利用的能量与消耗的总能量之比。当燃
料燃烧放出的能量用于加热时，目标物质所吸收的热量 属于有效利
用的能量，而燃料完全燃烧释放的能量 属于消耗的总能量，其热效
率为 ；当燃料燃烧放出的能量用于热机做功时，其热效率为
。
针对训练
图14-3-2
2.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，图
14-3-2甲、乙分别是汽油机某冲程的示意图及能
量流向图。下列有关说法正确的是( )
A.图甲是做功冲程，气缸内的气体对活塞做功，
将内能转化为机械能
B.由图乙可知该汽油机的效率是
C.该汽油机工作时机械散热耗能最多
D.随着技术的不断进步，未来汽油机的效率可能达到
【解析】热机效率是指被有效利用的能量与燃
料完全燃烧放出的热量的比值，由题图知，输
出有用机械能所占比例为
，即该汽油机
的效率为 ，故B正确。
【答案】B
图14-3-2
第3节 热机的效率
素养达标 导练
基础巩固
1.前沿科技 2024年1月11日，我国在黄海海域的“东方航天港号”发射船
上成功发射目前全球运力最大的固体运载火箭——“引力一号”遥一运载
火箭。火箭燃料无论是固体还是液体，都必须具有较高的( )
C
A.温度 B.比热容 C.热值 D.密度
2.前沿科技 （多选）我国某集团于2020年正式发布全球首款效率突破
的商用柴油机，实现世界内燃机发展的历史性突破。下列说法正
确的是( )
BD
A.随着技术的进步，柴油机的效率能达
B.通过减少各部件间的摩擦可提高柴油机的效率
C.该柴油机的效率越高，表示柴油机做功越快
D.该柴油机减少了碳排放，有利于节约能源和保护环境
图14-3-3
3.某同学阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃
机的能量流向绘成图14-3-3，汽油的热值为
，下列说法正确的是( )
C
A.该内燃机的效率为
B.的汽油燃烧一定能够释放 的能量
C.利用废气的能量及减小摩擦是提高热机效率的
有效途径
D.汽油机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转化为
机械能
4.我国北方楼房中的“暖气”或“地热”用水作为传热介质是利用水的
_________大的特点。供热公司烧煤供热的过程中，如果煤燃烧不
充分，其热值______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
比热容
不变
能力提升
5.（多选）涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致
工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室
与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，
从而输出动力。下列对该发动机工作过程的叙述正确的是( )
ACD
A.燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高
B.燃料和压缩空气混合后，燃料热值增大
C.压气机压缩空气，空气的内能增大
D.高温高压气体推动涡轮转动时，将内能转化为机械能
6.已知汽油的热值是， 汽油完全燃烧，放出热量______
______；若某汽车发动机的效率是 ，消耗这些汽油使该汽车在水平
路面上匀速行驶了，则该汽车发动机的牵引力为_____ 。
690
【解析】 汽油完全燃烧放出的热量为
；
该汽车发动机的牵引力做功为
；则该汽车发动机的牵引
力为 。
综合拓展
7.生活应用 燃气热水器工作时，燃气燃烧生成二氧化碳（不完全燃烧时
会产生一氧化碳）和水，燃烧产生的热量分为显热和潜热两部分。显热
包括被热水吸收的热量和从外壳等辐射耗散的热量，而潜热是高温烟气
带走的热量。在行业早期，热水器的潜热无法被利用，因此国标规定热
水器热效率的计算公式为“热效率 ”。普通燃气热水器
中的水只能吸收显热，冷凝式燃气热水器中的水吸收的热量包含被吸收
的显热和潜热。
（1）小明洗澡时，燃气热水器（出水量为）工作 ，其消
耗天然气，出水温度为，室温为 ，求该燃气热水器的热
效率。 ，天然气的热
值为
解：燃气热水器工作 出水的体积为
水的质量为
的天然气完全燃烧放出的热量为
该热水器的热效率为
（2）小明发现市场上某热水器铭牌上标示的热效率大于 ，于是认
为商家在进行虚假宣传。请分析说明热水器的热效率能否大于 。
答：因为热效率 ，且普通燃气热水器中的水只能吸收
显热，所以热效率小于 ；冷凝式燃气热水器中的水吸收的热量包
含被吸收的显热和潜热，水吸收的热量可能大于燃烧产生的显热，所以
热效率可能大于 。
（3）由于燃气热水器使用不当引起的事故时有发生，请就燃气热水器
的安全使用提出一条建议。
示例：热水器切勿安装在浴室内；使用热水器时要保持室内通风良
好；室内安装二氧化碳、一氧化碳浓度超标报警器。(共28张PPT)
第十四章 内能的利用
第2节 热机
第2节 热机
新知预习 导学
知识梳理
1.热机
（1）定义：利用______做功的机械，其作用是将______转化为________。
（2）分类：____________、________、________、____________等。
内能
内能
机械能
示例:蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
2.内燃机
（1）概念：______直接在发动机______内燃烧产生______的热机。
（2）分类：内燃机分为________和________两大类，它们分别用_____
和______作为燃料。
燃料
气缸
动力
汽油机
柴油机
汽油
柴油
3.汽油机和柴油机
（1）汽油机的四个冲程
冲程 进气门 排气门 活塞 能量转化
吸气 ______ 关闭 向下 —
压缩 关闭 关闭 ______ ______能 ____能
做功 关闭 关闭 ______ ____能 ______能
排气 ______ ______ ______ —
每一个工作循环活塞往复运动___次，曲轴转动___周，对外做功___次。
打开
向上
机械
内
向下
内
机械
关闭
打开
向上
2
2
1
（2）汽油机与柴油机的比较
汽油机 柴油机
不同点 构造特点 气缸顶部有一个________ 气缸顶部有一个______
__
使用燃料 ______ ______
吸气冲程 吸入__________________ __ 吸入______
点火方式 点燃式 压燃式
火花塞
喷油嘴
汽油
柴油
汽油和空气的混合物
空气
问题导思
1.四冲程汽油机的哪个冲程使汽车获得动力？这个冲程中能量是如何转
化的
答：在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程可以使汽车获得动力，做功
冲程中，内能转化为机械能。
2.热机的应用极大地推动了人类社会的发展，同时也造成严重的环境污
染。请你说一说热机使用会带来哪些方面的污染。
答：废气污染（尾气排放），粉尘污染（木材、面粉加工厂等），噪声
污染（机器运行），固体废弃物污染（未烧尽的残渣），等等。
第2节 热机
重点直击 导析
典例精析
知识点1 热机的工作原理
图14-2-1
例1 （多选）蒸汽机的应用从根本上改变了生产的面
貌，推动了人类历史上的第一次技术革命,开启了人类
社会以蒸汽为动力的时代。早期的蒸汽动力火车（如
图14-2-1），其蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽
的锅炉，这个锅炉可以使用煤作为燃料，通过蒸汽膨胀推动活塞做功。
下列说法正确的是( )
A.烧煤使水沸腾是通过做功改变了水的内能
B.蒸汽机是靠水沸腾产生高压蒸汽推动活塞做功的，
不会产生任何污染
C.蒸汽机将内能转化为机械能获得动力
D.蒸汽机已被内燃机、汽轮机所取代
图14-2-1
【解析】烧煤使水沸腾是通过热传递改变水的内能，A错误；蒸汽机用
煤作燃料产生严重的废气、废渣污染，B错误；蒸汽机将内能转化为机
械能获得动力，C正确；蒸汽机已被内燃机、汽轮机所取代，D正确。
【答案】CD
方法点拨
四冲程内燃机工作时涉及能量转化的冲程有两个：压缩冲程，机
械能转化为内能；做功冲程，内能转化为机械能。
针对训练
1.中国现代交通运输发展情况总体呈现出显著的提升和进步。下列交通
或运输工具中，动力设备不是热机的是( )
C
A.C919客机
B.载重汽车
C.纯电动汽车
D.远洋货轮
知识点2 内燃机的工作过程
例2 汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，以汽油机为发动机的
汽车仍是目前市场的主力。图14-2-2是四冲程汽油机的工作循环示意图，
下列说法中正确的是( )
图14-2-2
A.甲冲程是把内能转化为机械能
B.乙冲程是吸气冲程
C.丙冲程是把机械能转化为内能
D.丁冲程吸入了汽油和空气的混合物
图14-2-2
【解析】先找气门开启的冲程，再根据
气流方向判断是吸气冲程还是排气冲程，
由题图可知，丁为吸气冲程，乙为排气
冲程，这两个冲程不涉及能量转化。气
门闭合的两个冲程中，甲中活塞上行，
【答案】D
压缩气缸内气体，为压缩冲程，机械能转化为内能；丙中活塞下行，气
缸内气体做功，指示灯亮，为做功冲程，内能转化为机械能。综上所述，
A、B、C错误。汽油机在工作时，吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混
合物，D正确。
方法点拨
判断冲程的要诀为“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气
开上排，关上压缩关下功”（“开”指只有一个气门打开，“关”指两个气
门都关闭）。主要能量转化：压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程
内能转化为机械能。
针对训练
图14-2-3
2.如图14-2-3所示，轮滑选手激烈追逐时，轮滑鞋与
地面摩擦温度升高。下列汽油机的四个冲程中，能量
转化与其相同的是( )
B
A.做功冲程 B.压缩冲程 C.吸气冲程 D.排气冲程
第2节 热机
素养达标 导练
基础巩固
1.下列工具中使用了热机的是( )
B
A.自行车 B.拖拉机 C.电动车 D.电风扇
2.关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是( )
C
A.汽油机和柴油机的点火方式相同
B.吸气冲程吸入的都是空气
C.在压缩冲程中，机械能转化为内能
D.做功冲程是靠飞轮惯性带动活塞下行完成的
图14-2-4
3.图14-2-4是四冲程汽油机处于某冲程的示意图。该冲
程中，气缸内的混合物( )
C
A.温度降低，内能减小 B.温度降低，内能增大
C.温度升高，内能增大 D.温度升高，内能减小
图14-2-5
4.模型小制作 （多选）如图14-2-5甲所示，某
学校物理社团的同学制作了水火箭，其结构如
图14-2-5乙所示。用打气筒向水火箭内不断打
气，当水面上方的压强增大到一定程度时，会
AD
A.利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大
B.打气筒将空气压入水火箭内的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同
C.水火箭在加速升空阶段机械能一直在增大
D.水向下喷出使水火箭升空是由于力的作用是相互的
使水向下喷出，从而使水火箭升空。下列说法正确的是( )
5.2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号 遥十八运载火
箭在酒泉卫星发射中心点火发射（如图14-2-6），火箭点火升空时，发
动机将燃料的内能转化为______能，此过程中能量转化与四冲程汽油机
的______冲程相同。
机械
做功
图14-2-6
图14-2-7
6.图14-2-7甲、乙是两个演示实验，图14-2-8是四冲程
汽油机的工作示意图，其中对外做功的冲程是______
（填字母代号）；B是______冲程，与它原理相同的
演示实验是____（选填“甲”或“乙”）。
C
压缩
甲
A. B. C. D. .
能力提升
图14-2-9
7.传统文化 灯笼是一种我国古老的传统工艺品，唐代
已有盛大的灯市，到了宋代，元宵夜的灯市更是壮观。
“走马灯”（内部构造如图14-2-9）以“灯亮马走，灯熄
马停”的特点成为其中的佼佼者。汽油机的四个冲程中，
能量转化与“灯亮马走”相同的是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
图14-2-9
【解析】“灯亮马走”即点燃走马灯底部的蜡烛，笼中空
气受热膨胀，推动上部挂有纸马的转轴转动，纸马随
之“奔跑”起来。在该过程中，蜡烛的内能转化为纸马的
机械能，与蒸汽机的原理相似，对应四冲程内燃机中
的做功冲程。
【答案】C
8.内燃机自发明以来已经走过了近150年的历程，其中，汽油机车在市
场上依然占据重要地位。已知，某四冲程汽油机在工作过程中飞轮的转
速为，则 内该汽油机对外做功____次。
30
【解析】四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，
对外做功1次。该汽油机飞轮的转速为，即 内飞
轮转60圈，故对外做功30次。
综合拓展
图14-2-10
9.工程实践 常见发动机的总体构造如图14-2-10
所示，该发动机总体由两大机构、五大系统构成。
两大机构为配气机构、曲柄连杆机构；五大系统
为冷却系统、润滑系统、燃料供给系统、点火系
统、起动系统。
图14-2-10
（1）该发动机是________（选填“柴油机”或
“汽油机”），柴油机________（选填“有”或“没
有”）点火系统。
（2）曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲
轴飞轮组等组成，是发动机实现工作循环、完
成能量________（选填“转化”或“转移”）的主要
零件，主要作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧产
生的________能转变为________能，不断输出动力。
汽油机
没有
转化
内
机械
图14-2-10
（3）燃料系统包括燃油泵、燃油滤清器、化
油器等组件，能根据发动机的要求，使适量的
________________（选填“燃料”或“燃料与空气
混合物”）进入气缸，并将燃烧后的废气从气缸
内排出。
燃料与空气混合物
图14-2-11
（4）冷却系统包括水泵、散热器、风扇等组
件，负责控制发动机的温度，使其保持在适
当范围内。冷却系统的工作循环如图14-2-11
所示，其中压缩机通过________的方式改变
物体的内能，冷凝器、过冷器、蒸发器通过
________的方式改变物体的内能。（均选填
“热传递”或“做功”）
做功
热传递
【解析】题图发动机具有空气滤清器、火花塞，对应汽油机的结构。(共21张PPT)
第十四章 内能的利用
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
项目提出
内燃机自19世纪诞生以来，深刻改变了人类社会的生产方式与生活
方式。从汽车、船舶到发电机，内燃机作为核心动力装置推动了工业革
命和现代交通的发展，其工作原理涉及物理、化学、工程等多个领域。
然而，随着全球能源转型与环保理念转变，内燃机技术也面临着革新与
挑战。通过制作四冲程内燃机模型，不仅能追溯经典机械原理的智慧，
还能思考科技发展与社会的需求。
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
项目分析
一、汽油机的工作原理及设计
1.四冲程循环
冲程 工作原理 物理变化 能量转化
吸气 冲程 在曲轴和飞轮的惯性作用下， 进气门打开，汽油和空气的混 合物进入气缸 缸内气体气压变 大，温度降低 —
压缩 冲程 在曲轴与飞轮的惯性作用下， 进气门关闭，活塞上行，压缩 缸内气体缸内气体 气压变大，温度升 高，内能增大 机械能
内能
冲程 工作原理 物理变化 能量转化
做功 冲程 缸内汽油达到着火点，汽油被 点燃，缸内气体迅速膨胀，对 外做功；同时使活塞下行，为 曲轴和飞轮提供动力 点火瞬间，缸内气 体气压增大，温度 升高，内能增大； 做功期间，缸内气 体气压降低，温度 降低，内能降低 化学能
内能
机械能
排气 冲程 在曲轴和飞轮的惯性作用下， 排气门打开，废气排出 缸内气体气压减 小，温度降低 —
续表
2.设计简易四冲程内燃机
（1）结构设计
部件 替代材料 功能说明
气缸 气密性较好的材料，最好用透 明的，勿用玻璃瓶或易拉罐等 锋利易碎的物品 容纳活塞运动，将冲程可
视化
活塞 活塞要与气缸紧密贴合，并能 往复运动 模拟气体压缩与膨胀
部件 替代材料 功能说明
进气/排气阀 管与单向气阀 控制气体单向流动
曲轴连杆 硬棒，并能随活塞流畅运动 将活塞往复运动转为旋转运动
火花塞 模拟火花塞 模拟点火（安全替代明火）
续表
（2） 动力模拟方案
安全燃料替代：用压缩空气（注射器快速推压）或酒精喷雾模拟燃
气爆发。
手动辅助驱动：初始测试时手动转动曲轴，验证机械联动。
3.工具的选择与使用
工具清单与操作
工具 安全使用要点 跨学科关联
热熔胶枪 佩戴手套，避免烫伤；胶体凝固前勿触碰 密封性处理（气密性）
管切割器 固定管道后垂直切割，避免碎片飞溅 材料加工（工程精度）
工具 安全使用要点 跨学科关联
电钻（微型） 低速钻孔，保持钻头与材料垂 直 机械结构组装（杠杆支点）
万用表 检查电路短路，确保模拟火花 塞安全 电学基础（物理）
续表
二、注意事项
1.工具安全：
切割工具由教师统一操作，学生佩戴护目镜和手套。
热熔胶枪使用后立即断电，放在隔热架上。
2.实验安全：
禁止使用明火燃料（如丁烷），若用酒精喷雾，则需在通风环境操
作。压缩空气推压时不要对人。
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
项目实施
1.材料选择：__________________________________________________
_________________________。
（示例）管、注射器、橡皮管、小齿轮、热熔胶枪、
酒精喷雾瓶、灯、电池
2.制作步骤
（1）气缸制作：_______________________________________________
_________________________。
（2）活塞制作：_________________________。
（3）进气/排气阀制作：________________________________________
_________________________________________。
（4）曲轴连杆制作：___________________________________________
___________________________________________。
（5）火花塞制作：_____________________________________________
_____________________。
透明管（直径），截取的管，
一端用透明亚克力板密封
大号注射器以上
橡皮管单向气阀，在管两侧开孔，插入
橡皮管并安装单向气阀（箭头指示气流方向）
木棍橡皮筋/微型齿轮组，注射器活塞柄钻孔，
连接木制曲轴（曲轴半径 活塞行程的）
按压开关，在气缸顶部安装，通过按压
开关触发“点火”信号
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
展示交流
成果展示形式
1.模型演示：现场操作模型，分步骤讲解四冲程循环（重点：压缩
冲程气压变化、做功冲程能量转化）。
2.跨学科海报：用图文展示内燃机原理、化学燃烧公式、物理能量
转化流程图。
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
拓展应用
图14-4-1
热机在现代生活中扮演着重要的角色，请你完成以下围绕“热机”展开的
一些探究活动。
（1）图14-4-1甲中的流程图可用来说明汽油机的一个工作循环及各冲程
的主要能量转化情况，请将其补充完整。
①__________；
②机械能转化为内能；
③__________；
④__________________。
压缩冲程
做功冲程
内能转化为机械能
（2）如图14-4-1乙所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸
腾后，水蒸气把橡皮塞冲出。该过程中____能转化为______能，图中情
景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的______冲程。
内
机械
做功
图14-4-1
（3） 14-4-1 丙中 为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸
气冲程中进气门、排气门的开闭和活塞运动的方向。请参照图（a），在
图（b）中画出压缩冲程中进气门、排气门的开闭情况和活塞运动的方向。
图14-4-1
如答图14-1所示
答图14-1

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