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热 机
第十章 机械能、内能及其转化
第四节 热 机
汽车奔驰
列车飞驶
飞机凌空飞去
舰船劈波斩浪
你知道它们为什么能大展神威吗？
观察与思考
学习目标
了解汽油机和柴油机都是内燃机，知道两者在构造和工作过程中的异同点。
02
知道热机的概念，了解热机的种类与工作原理。
01
03
了解火箭的构造和工作原理。
热机
讨论这个实验中能量转化的情况。
酒精燃烧时化学能转化为内能，传递给水，使水的内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
热机的种类
定义：
将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。
种类：
蒸汽机车
喷气发动机
火
箭
发
动
机
热机的发明和使用，对人类社会的发展起到了重要作用。
汽油机的构造
汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动，叫作一个冲程。
汽油机的工作过程
吸气
压缩
做功
排气
汽油机一个工作循环有四个冲程：
吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
进气门 ；
排气门 。
吸入气体: 。
活塞运动方向： 。
吸气冲程
汽油和空气的燃料混合物
打开
关闭
向下
阀门：
活塞运动方向： 。
进气门 ；
排气门 。
压缩冲程
燃料混合物：压强 ，温度 。
关闭
关闭
增大
向上
升高
能量转化：
能
能
机械
内
阀门：
活塞运动方向： 。
能
能
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。
向下
机械
内
做功冲程
能量转化：
活塞运动方向： 。
排气冲程
进气门 ；
排气门 。
关闭
打开
阀门：
向上
活塞往复运动 次；
对外做功 次；
曲轴转动 圈；
经过 个冲程。
四冲程内燃机一个工作循环：
2
1
2
4
除了做功冲程以外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的。
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？
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。
练一练
柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是：
柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。
柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。
喷油嘴
柴油机
种类 汽油机 柴油机
相同点 不 同 点 构 造
燃 料
吸入气体
点火方式
都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
火花塞
喷油嘴
汽油
柴油
汽油和空气
空气
点燃式
压燃式
汽油机和柴油机比较
1．汽油机的应用
2．柴油机的应用
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
内燃机的应用
观察与思考
火箭是怎样起源的呢？
火箭起源于中国，是中国古代重大发明之一。最早用于战争，已有约900多年的历史。
原始火箭
神火飞鸦
火箭升空原理
现代火箭使用的是喷气式发动机，其使用的燃料多为液体燃料，喷气式发动机的结构主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和尾部喷口组成，如图所示。
喷气式发动机的原理：燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，这种气体从发动机尾部以极高的速度喷出，从而产生很大的反冲推力推动机身向前运动。
空气喷气发动机 火箭喷气发动机
共同点 高温高压气体从尾部高速喷出 携带物 燃料 燃料、氧化剂
特点 利用外界空气来助燃，飞行高度受到一定限制 不需要外界空气来助燃，飞行高度不受限制
喷气式发动机的分类
现代火箭的构造
长征五号 运载火箭
整流罩
二级火箭
一级火箭
助推器
现代火箭的特点
现代火箭的特点是功率巨大，不仅可以在高空飞行，而且还可以飞出大气层。
多级火箭可以作为星际航行的运载工具。
视频：长征五号B运载火箭首飞
喷气式发动机与内燃机的比较
喷气式发动机 内燃机
构 造 整流罩、氧化剂箱、燃料箱、 输送装置、燃烧室、尾部喷口等 进气门、火花塞(或喷油嘴)、
排气门、汽缸、活塞、连杆、曲轴等
喷气式发动机与内燃机
喷气式发动机 内 燃 机
不同点 助燃剂 自带氧化剂 空气
能量损失 较小 较大
功率 巨大 较小
应用 火箭 汽车、拖拉机、坦克等
相同点 ①都是一种热机； ②能量转化:化学能→内能→机械能
课堂小结
工作过程
热机
内燃机
工作原理
内能转化为机械能
汽油机
柴油机
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
火箭
工作原理
液体火箭的组成
1．如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，根据图中提供的信息回答下列问题。
（1）塞子冲出试管后，因为　 　继续向前运动；
（2）塞子被推出的过程中，　 　能转化成　 　能，这个过程中能量转化与热机中的　 　冲程相同。
随堂训练
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁
2．如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（　　）
C
甲
丁
乙
丙
3．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法中正确的是（　　）
A．在吸气冲程中，吸入汽缸的都只是空气
B．在压缩冲程末，柴油机汽缸内的气体温度比汽油机低
C．在做功冲程初，都有火花塞点火
D．在排气冲程时，排气都依靠飞轮的惯性来完成
D
4．下列关于火箭与喷气式发动机的说法正确的是（　　）
A．喷气式发动机与内燃式发动机的工作原理完全相同
B．喷气式发动机工作时需要像活塞、螺旋桨等那样的传递结构
C．喷气式发动机工作时将燃料的化学能最终转化为火箭的机械能
D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动
C

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