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热 机
鲁教版九年级物理第十九章第五节
【学习目标】
1. 知道热机是利用内能来做功的机械。
2.理解冲程汽油机的基本工作过程及能的转化过程。
3.理解汽油机和柴油机的异同点。
【学习重点】
四冲程汽油机的基本工作过程及能的转化过程
【学习难点】
四冲程汽油机的基本工作过程及能的转化过程
答案：
1.燃料 内 机械
2. 四 吸气 压缩 做功 排气 两 两 一
3. 机械 内 内 机械
4. 火花塞 喷油嘴
5.压燃式 点燃式
6. 完全燃烧放出的热量与其质量之比
焦每千克 J/Kg
7.做功 有用 完全 热量 废气 废气
如图所示实验，水沸腾后会出现的现象是：
在此过程中燃料的 能通过燃烧转化为 能，又通过做功，把
能转变成 能。
探究知识点一：热机及其工作原理
塞子冲出，试管口出现白雾
化学
内
内
机械
把内能转化为 的机器叫热机。热机可以分为蒸汽机， ，蒸汽轮机，喷气发动机等，其中内燃机分
和 两类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
探究知识点一：热机及其工作原理
机械能
内燃机
汽油机
柴油机
跟踪练习1：
跟踪练习1．（2021 番禺）近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪，下列机械的动力装置不是使用热机的是（　　）
A．玉兔号月球车
B．山东号航母
C．C919客机
D．长征五号火箭
A
小结1：
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机，分为汽油机和柴油机两类。
1.活塞从汽缸一端运动到另一端的过程叫做一个_______。
探究知识点二：汽油机
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
冲程
进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
一 吸气冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。
二 压缩冲程
在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
三 做功冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
四 排气冲程
3.汽油机在吸气过程中吸入的是 ____________________。
探究知识点二：汽油机
2：汽油机的一个工作循环括 、 、
、 四个冲程。汽油机完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动 周，活塞上下往复
次，对外做功 次，在四个冲程中，只有＿ ＿＿＿冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成。
吸气
压缩
做功
排气
2
2
1
惯性
汽油和空气的混合物
做功
C
跟踪练习2.（2021 洪山）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述错误的是（　　）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，活塞的机械能转化
为燃料混合物的内能
C．做功冲程中，具有很明显的机械能转
化为内能的过程
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量中很大部分
跟踪练习:
3．在四冲程柴油机的做功冲程中，关于于汽缸内气体的描述错误的是（　　）
A．内能减小 B．质量增大
C．压强减小 D．温度降低
B
D
跟踪练习3．（2021 松江区）如图所示是内燃机工作中的一个冲程，下列描述正确的是（　　）
A．压缩冲程，内能转化为机械能
B．压缩冲程，机械能转化为内能
C．做功冲程，机械能转化为内能
D．做功冲程，内能转化为机械能
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
探究知识点二：汽油机和柴油机的区别
空气
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。
吸气冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，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。
压缩冲程
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，并通过连杆带动曲轴转动。
做功冲程
燃烧后的废气
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
排气冲程
汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
想想议议：
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。
4 ．一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。
相同点
不同点
1．构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。
2 ．燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。
3 ．吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。
4 ．点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
列表比较汽油机和柴油机的不同点
汽油和空气的混合物
空气
火花塞
喷油嘴
点燃式
压燃式
跟踪练习:
4．汽油机吸气冲程吸入气缸内的物质（　　）
A．柴油 B．汽油和空气
C．汽油 D．空气
B
小结2：
汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两周，对外做功一次。柴油机的构造和汽油机相似，但柴油机与汽油机相比构造、吸入气体、点火方式、用途不同。
　　不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
　　经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
探究知识点三、燃料的热值　
想想议议
　　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
　　国际单位：焦每千克；符号：J/kg。
　　气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
1．热值
　　热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（1）定义
（2）物理意义
（3）单位
　说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
2．了解燃料的热值表
　　为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
3．有关燃料燃烧放热的计算
想一想
Q：燃料完全燃烧释放的热量
ｑ：燃料的热值
ｍ：燃料的质量
V：气体燃料的体积
热值的符号：q
固体和液体燃料
气体燃料
单位：焦每千克 J/kg
焦每立方米（J/m3）
公式：Q=mq
气体：Q=Vq
跟踪练习5.干木柴的热值是1.2×107J/kg，它的物理意义是＿＿＿＿＿＿＿_________________________________________。
1千克干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107J
　　在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
无用的机械
能
有用机械能
想一想
燃气内能
损失的内能
探究知识点四、热机的效率　
　　　　　　η=
W有
Q放
×100%
　　1．用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
蒸汽机的效率只有6%~15%
汽油机的效率为 20%~30%
柴油机的效率为30%~45%
2.常见热机的效率
（1）热机的效率是热机性能的重要指标
3．提高热机效率，节约能源，减少污染
（2）提高效率的途径
　 使燃料充分燃烧;
尽量减少各种热量损失；
在热机的设计和制造上采用先进的技术；
注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
利用废气的能量。
4.想一想
热机的效率能达到100%吗？为什么？
　　 不能达到100%，因为热机中做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以及燃烧条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
C
跟踪练习6．关于热机效率的说法中，正确的是（ ）
A.热机效率是有用功跟燃料热值的比值
B.用来做有用功的那部分能量，跟燃料燃烧所放出的能量之比
C.用来做有用功的那部分能量，跟燃料完全燃烧所放出的能量之比
D.燃料完全燃烧所放出的能量，跟用来做有用功的那部分能量之比
易混易错知识点：
内燃机一个工作循环完成四个冲程，活塞上下往复运动两次，飞轮转两周，对外做功一次。
（简记为1︰4︰2：1）
跟踪练习:
7．已知某汽油机的转速为1200r/min，则飞轮每秒转 转，完成 个工作循环，对外做功 次，共完成 个冲程。
1200r/min=20r/s
一个工作循环由四个冲程组成，曲轴旋转两周，活塞往复两次，对外做功一次
20
10
10
40
3.D 4. 0.02
D 2. D

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