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第十四章第1节 热机
你知道这些交通工具是如何获得机械能的吗？
演示实验
在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。
现象
橡胶塞被弹出，试管口处有“白雾”出现。
演示实验
讨论整个过程中不同形式的能量之间转化的情况。
燃料燃烧：化学能→内能
塞子冲出去：内能→机械能
热机——利用内能做功的机械
传给水和水蒸气：热传递
传给塞子：做功
一
热机
1、热机——利用内能做功的机械
2、利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
蒸汽机
蒸汽机车
根据这个原理，瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机。
内燃机
汽车发动机
内燃机车
如果把试管变成汽缸，把水换成燃料，让燃料在汽缸内燃烧，形成高温高压的燃气来推动活塞做功，便产生了内燃机。
汽轮机
火电站的汽轮机
喷气发动机
喷气发动机
火箭发动机
一
热机
3、内燃机——燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
内燃机中最常见的是汽油机和柴油机。
以汽油为燃料的叫汽油机
以柴油为燃料的叫柴油机
二
汽油机
1、构造：由汽缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
冲程——活塞从汽缸一端运动到另一端的过程。
二
汽油机
2、工作循环（四个冲程）：大多数汽油机工作时由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，这四个冲程称为一个工作循环。
吸气
过程分析——
进气门______，排气门______，活塞向___运动，使汽油和空气的混合物_________。
打开
关闭
下
吸气冲程中，燃气为什么会进入汽缸？
活塞向下运动，汽缸中气体压强变小，大气压将燃料压入汽缸！
进入汽缸
二
汽油机
压缩
过程分析——
进气门______，排气门______，活塞向___运动（why？），使汽油和空气的混合物_________。
关闭
关闭
上
被压缩
压缩冲程中，能量是怎样转化的？
机械能 内能
二
汽油机
做功
过程分析——
火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生________________。活塞向___运动，带动曲轴转动，_________。
高温高压的气体
下
对外做功
做功冲程中，能量是怎样转化的？
内能 机械能
二
汽油机
排气
过程分析——
进气门________，排气门______，活塞向___运动，把废气_________。
继续关闭
打开
上
排出汽缸
排气冲程有什么作用？
把废气排出，为新的吸气冲程做准备！
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
二
汽油机
2、工作循环（四个冲程）：
汽油机一个工作循环包括 个冲程，活塞往复 次，曲轴（飞轮）转动 圈，对外做功 次。
4
2
2
1
点火方式：点燃式。
想一想
1．四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？
2．哪个冲程使汽车获得动力？
3．哪个冲程排出了汽车的尾气？
4．哪些冲程是利用惯性来完成的？
压缩冲程：机 内
做功冲程：内 机
做功冲程
排气冲程
吸气冲程
压缩冲程
排气冲程
总结提升
项目 冲程
进气门
排气门
活塞运动方向
曲轴
运动
能量转化
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
联系
开
关
向下
半周
无
关
关
向上
半周
机械能转化为内能
关
关
向下
半周
内能转化为机械能
关
开
向上
半周
无
（1）每个工作循环曲轴（飞轮）转动2周，完成1次做功冲程；（2）一个工作循环中，只有做功冲程对外做功，依靠飞轮的惯性完成吸气、压缩、排气冲程。
三
柴油机
喷油嘴
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
火花塞
汽油机
柴油机
三
柴油机
吸气
过程分析——
吸入______。
空气
三
柴油机
压缩
过程分析——
压缩的空气压强更大，温度_____。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的燃点，________转化为______。
机械能
内能
更高
三
柴油机
做功
过程分析——
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，______转化为________。
内能
喷油嘴
机械能
三
柴油机
排气
过程分析——
把废气___________。
排出汽缸
三
柴油机
喷油嘴
柴油机
柴油机与汽油机结构和原理的不同
①柴油机没有火花塞，而有一个喷油嘴。
②吸入物质只有空气。
③靠压缩空气升温，直接点燃气体。
④压缩程度更高，做功时输出功率更大。
点火方式：压燃式。
汽油机和柴油机的优缺点
（2）柴油机空气的压缩程度更高，因此在做功冲程中输出的功率更大。但比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车、轮船上。
（1）汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。
柴油发动机与汽油发动机相比热效率更高，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机在轿车上的推广使用具有重大意义。
练一练
1．如图是汽油机工作循环中的一个冲程，它是________冲程，在此冲程中__________ 能转化为__________ 能。 若该汽油机飞轮转速为 1800 r/min，那么，每秒钟完成______ 个冲程， 燃气推动活塞做功的次数为__________ 次。
压缩
机械
内
60
15
练一练
2．不依靠惯性完成的冲程是（ ）
A
D
B
C
A
练一练
3．汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的（ ）
　 　A．压强增大，温度降低
　　 B．压强减小，温度升高
　　 C．压强增大，温度升高
　　 D．压强减小，温度降低
C
练一练
4．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ）
A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高
C
内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。
四
内燃机的启动
现代汽车里的“马达”
四冲程：吸气、压缩、做功、排气
机械能转化为内能
内能转化为机械能
汽油机
柴油机
压缩
做功
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
热机：利用内能做功的机械
小结
汽油机和柴油机异同点
内燃机 项目 汽油机 柴油机
燃料 汽油 柴油
构造
工作循环 吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
主要特点
主要用途
汽缸顶部是火花塞
汽缸顶部是喷油嘴
吸入汽油和空气的混合物
吸入纯净的空气
压缩程度较小
压缩程度较大
点燃式
压燃式
轻巧、效率较低
笨重、效率较高
小汽车和小型农业机械、低速飞机等
载重汽车、拖拉机、火车、轮船等
练一练
1．单缸四冲程内燃机完成40个冲程,关于做功和飞轮转动的情况，下列说法正确的是（ ）
A.做功10次，飞轮转40周
B.做功40次，飞轮转20周
C.做功10次，飞轮转20周
D.做功20次，飞轮转10周
C
练一练
2、关于右图所示的实验，说法正确的是（ ）
A.试管口出现的白雾是汽化现象
B.该实验反映了热机的基本原理
C.木塞冲出的过程机械能转化为内能
D.通过做功的方式改变了水的内能
B
1、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
2、四冲程柴油机工作时，活塞向上运动的冲程是（ ）
A. 吸气和排气
B. 压缩和做功
C. 做功和排气
D. 压缩和排气
D
3、人们发现内能可以做功,并制造出各种利用内能做功的机械———热机，下面这些机械中不属于热机的是（ ）
A．电动机 B．柴油机
C．汽油机 D．蒸汽机
A

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