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　　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，内能转化为塞子的动能。
第十四章 内能的利用
第1节 热机
1.知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。
2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造及工作过程。
3.知道内燃机各冲程的能量转化。
学习难点
学习重点
四冲程汽油机的工作原理及能的转化过程。
汽油机与柴油机之间的区别。
学习目标
预习检测
1.热机：将燃料燃烧时放出的_____能转化为_______能的机械（即利用内能做功的机械）.热机的常见种类有蒸汽机、________、汽轮机、_____________等.
2.内燃机：燃料直接在_____________内燃烧产生动力的热机叫做内燃机.内燃机是现代社会中最常见的一种热机.生活中，汽车的动力机械就是_________.内燃机可以分为_________和_________两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料.
内
机械
内燃机
喷气发动机
发动机汽缸
内燃机
汽油机
柴油机
　　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。
蒸汽机车
蒸汽机车
喷气发动机
火箭发动机
火电站的汽轮机
一、热机的种类
　　内燃机分为汽油机和柴油机两大类
　　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。
内燃机的分类
1．构造
二、汽油机
2．工作原理
　　汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。
3．工作过程
汽油机视频
吸气
压缩
做功
排气
吸气冲程
汽油和空气
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
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。
压缩冲程
做功冲程
在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
点火方式：点燃式
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
1．在四个冲程中，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．老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？
想想议议
压缩冲程把机械能转化为内能；做功冲程把内能转化为机械能.
做功冲程
排气冲程
1.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
B
即时练习
2.一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为6000r/min，则每秒钟发动机完成______个冲程，对外做功______次.
200
50
三、柴油机
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
1．柴油机的构造
2．工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
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
空气
压缩冲程
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。
机械能转化为内能。
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。
内能转化为机械能。
做功冲程
点火方式：压燃式
排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
燃烧后的废气
　　柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。
　　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高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。
汽油机和柴油机的优缺点
柴油机和汽油机的区别与联系
相同点：
都是燃料在汽缸内燃烧，都是将内能转化为机械能的装置，都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转动两周，对外做功一次，启动时，都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来.
不同点：
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
3. 下列关于柴油机的叙述中，正确的是（ ）
A.柴油机是把内能转化为机械能的装置
B.四冲程柴油机每经过一个工作循环，曲轴就要转动四周
C.汽油机有喷油嘴，柴油机有火花塞
D.汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火
A
即时练习
阅读教材P20《科学世界》——“现代汽车”
现代汽车多数采用四缸或六缸等多缸发动机，每个汽缸都进行这种四冲程循环。
图14.1-5 汽车的动力系统
小结
1．依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
BCD
A
D
B
C
课堂练习
做功
吸气
排气
压缩
2．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
3．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
×
空气
汽油和空气的混合物
汽油机的压缩程度较小，柴油机的较大
×
×
√
4. 某单缸四冲程柴油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个做功冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当柴油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）柴油机的功率.
F = pS
W = Fs
解析：（3）柴油机工作时，飞轮转动两周，对外做功一次，由此可根据飞轮的转速求出飞轮1s做功的次数，从而可以求出柴油机的功率.
s
解：（1）做功冲程燃气对活塞的平均压力
F = pS = 9.0×105Pa×30×10-4m2 = 2.7×103N；
（2）一个做功冲程燃气对活塞的功
W = Fs = 2.7×103N×50×10-3m = 135J；
（3）因为飞轮的转速是1800r/min=30r/s，
每秒做功次数 次，
柴油机的功率
1.除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的这些热机中哪些是内燃机？
解：还有火车、轮船、坦克、拖拉机、火箭、火力发电站等，其中火车、轮船、坦克、拖拉机用的是内燃机.
课后反馈总结
习题解答
（见教材P21 动手动脑学物理）
2.在图中，甲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活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况.请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况.
3.从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中
（1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程？
（2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程？
（3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？
解：（1）做功冲程；
（2）做功冲程；
（3）压缩冲程.
4.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
解：相同点：
（1）一个工作循环相同：一般都包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程；
（2）能量转化相同：四个冲程的内燃机中，吸气和排气冲程都不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能．
（3）启动与动力方式相同：都需要外力（人力、电力、重力）启动，启动后只有做功冲程对外提供动力，其他三个辅助冲程要靠飞轮的惯性完成.
4.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
不同点：
（1）构造不同：柴油机汽缸顶部是喷油嘴；汽油机汽缸顶部是火花塞.
（2）吸气成分不同：柴油机在吸气冲程中，吸入的只有空气；汽油机在吸气冲程中，吸入的是空气和雾状汽油的混合物．
（3）点火方式不同：柴油机为压燃式；汽油机为点燃式.
（4）压缩程度不同：柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因而可以输出更大的功率.

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