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第十四章 内能的利用
第1节 热机
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第十四章
1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理；
学习目标
2.了解汽油机、柴油机的构造和工作过程；
3.了解生活中的几种热机，深刻认识到内能的利用的重要意义。
导入新课
火车、轮船、汽车是常见的交通运输工具，你知道它们的动力来自哪里吗？它们工作过程中能量是如何转化的吗？
讲授新课
演示实验
讲授新课
实验现象及分析
用酒精灯加热试管中的水
橡胶塞冲了出去
实验现象：
试管口出现大量“白雾”
实验分析：
酒精燃烧释放热量
水内能↑温度↑产生越来越多的水蒸气，对橡胶塞的压力↑
水蒸气将塞子推出试管口
水蒸气将橡胶塞推出的过程中，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能。
（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）
蒸汽机的工作原理
讲授新课
热机
1.定义：
利用内能做功的机械
2.工作原理：
热机利用内能做功，将内能转化为机械能。
3. 种类：
蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等
最早的汽车(1886年）
蒸汽机
讲授新课
热机
4.内燃机
（1）工作原理：燃料直接在发动机气缸内燃烧，产生高温高压的燃气，燃气对外做功，把内能转化成机械能。
（2）种类：
汽油机 柴油机
汽油机
柴油机
讲授新课
汽油机
四冲程汽油机的剖面图
1.用汽油作燃料的内燃机叫做汽油机。
2.构造（如图）。
火花塞
汽缸
进气门
排气门
活塞
曲轴
连杆
3.原理：汽油在汽缸内燃烧，汽油的化学能转化为内能，产生高温、高压的气体推动活塞做功，最终将内能转化为机械能。
讲授新课
汽油机
4.工作过程
（1）冲程：汽油机工作时，活塞在汽缸内往复运动；活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）工作循环：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。
讲授新课
汽油机
甲 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汽缸。
乙 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。
丙 做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。
丁 排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
讲授新课
汽油机
甲 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汽缸。
问：吸气冲程为什么能将汽油和空气的混合物吸进汽缸？
答：当活塞向下运动时，汽缸内气体的体积增大，气压变小，大气压把汽油和空气的混合物压进汽缸。
汽油和空气
讲授新课
汽油机
乙 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。
问：压缩冲程中压缩的是什么？压缩到最后会有什么结果？为什么？能量是如何转化的？
答：压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，使其内能增加，温度升高，这是一个机械能转化为内能的过程。
讲授新课
汽油机
丙 做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。
问：做功冲程中，能量是如何转化的？
答：做功冲程中，燃料燃烧，燃料的化学能转化为燃气的内能，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，燃气的内能转化为机械能。
讲授新课
汽油机
丁 排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
问：排气冲程中是怎样将废气排出的？
答：当活塞向上运动时，汽缸内气体的体积变小，气压增大，当汽缸内的气压大于大气压时，废气被排出汽缸。
燃烧后的废气
讲授新课
汽油机
想想议议
1.在四冲程汽油机的四个冲程中，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.哪个冲程排出了汽车的废气？
压缩冲程：机械能转化为内能
做功冲程：内能转化为机械能
排气冲程
做功冲程
讲授新课
汽油机
（2）汽油机在一个工作循环（四个冲程）中，活塞往复运动2次，汽缸内的燃料燃烧1次，曲轴、连杆带动飞轮转动2周，对外做功1次。
相关说明：
（1）做功冲程将内能转化为机械能，为汽车等提供动力；其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
（3）内燃机四冲程的判断方法：一看活塞的运动方向；二看气门关闭状态。
讲授新课
柴油机
柴油机结构和汽油机相似；
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
在压缩冲程中，将机械能转化为内能，在做功冲程中，把内能转化为机械能。
一个工作循环也包括四个冲程，活塞来回两次，曲轴转动两周，对外做一次功。
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
讲授新课
柴油机
汽油机和柴油机的比较
项目 汽油机 柴油机
构造 火花塞 喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气 冲程 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气
点火 方式 点燃式 压燃式
应用 主要用于汽车、摩托车、飞机 主要用于挖掘机、轮船
随堂练习
1.如图所示是某轿车发动机的四冲程汽油机的一个工作循环示意图．表示做功冲程的是（ ）
A
D
B
C
A
随堂练习
2.如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　）
A．压缩冲程，将化学能转化成内能
B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能
D．做功冲程，将机械能转化成内能
C
随堂练习
3.某汽油机飞轮转速为3000 r/min，那么，每秒钟内完成 个冲程，活塞往复 次，燃气推动活塞做功的次数为 次。
100
50
25
4.根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（　 ）
Ａ.汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴
Ｂ.汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物
Ｃ.吸气冲程是内能转化为机械能　　
Ｄ.压缩冲程是内能转化为机械能
A
课堂小结
热机
利用内能做功的机械就是热机
热机的分类
内燃机
蒸汽机、汽轮机等
汽油机
柴油机
谢 谢 观 看！

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