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(共44张PPT)
第十四章 内能的利用
第2节 热机
课时学习目标
3. 了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
2. 了解四冲程汽油机和柴油机的构造。
1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。
四冲程汽油机的构造、各冲程的工作状态和能量转化、
学习重点
学习难点
四冲程汽油机各冲程的工作状态和能量转化
学习重点、难点
导入新课
18世纪第一辆汽车问世时， 它的速度只有几千米每小时，而目前最快汽车的速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢
超声速汽车
新课学习
演示 不同形式能量之间的转化
知识点一 热机
在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾。
演示 不同形式能量之间的转化
①管塞被冲出来;
②管口附近出现“白雾”。
观察到的现象有：
想一想
在这个实验过程中，能量是怎样转化的？
想一想
第2节 热机
在这个实验过程中，能量是怎样转化的？
1.酒精燃烧将燃料的化学能转化为燃气的内能；
3.水蒸气膨胀推动橡皮塞做功，将内能转化成机械能
2.通过热传递内能从燃气转移（传递）到水和水蒸气；
这个实验展示了蒸汽机的工作原理。实际上就是一个原始的热机模型。
知识点一 热机
晴
①热机：利用内能做功的机械叫做热机。
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：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
知识点一 热机
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
晴
④内燃机
（1）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
（2）种类：汽油机、柴油机
柴油做燃料的内燃机:柴油机
汽油做燃料的内燃机:汽油机
知识点一 热机
①汽油机的构造
由气缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴组成。
气缸
进气门
活 塞
连 杆
排气门
火花塞
曲 轴
知识点二 汽油机
知识点二 汽油机
要使汽油机连续工作，活塞必须能在气缸内往复运动。活塞在气缸里往复运动时，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
②汽油机的冲程和工作循环
活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
汽油机完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，叫做一个工作循环。
多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
知识点二 汽油机
排气冲程
做功冲程
③汽油机的工作过程（工作循环）
压缩冲程
吸气冲程
知识点二 汽油机
汽油机的工作过程
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被吸入气缸，
曲轴转动半周。
知识点二 汽油机
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。
曲轴转动半周。
能量转化
空气被压缩时内能增大温度升高
知识点二 汽油机
压缩冲程
机械能转化为内能
压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动。
高温高压的气体推动活塞做功，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。
曲轴转动半周。
能量转化
空气推动塞子做功，内能减少温度降低
知识点二 汽油机
做功冲程
内能转化为机械能
进气门关闭，排气门打开，
活塞向上运动，把废气排出气缸。
曲轴转动半周。
知识点二 汽油机
排气冲程
知识点二 汽油机
吸气
压缩
做功
排气
汽油机的工作循环
知识点二 汽油机
知识点二 汽油机
知识点二 汽油机
想想议议
1.在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化
压缩冲程,活塞压缩气缸内燃料混合物做功，把机械能转化为内能；做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能。
2.哪个冲程使汽车获得动力
做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，使汽车获得动力。
3.哪个冲程排出了气缸的废气
排气冲程排出了气缸中的废气。
对外做功1次
飞轮转动2周
活塞在汽缸中
往复运动2次
有4个冲程
四个冲程中，只有做功冲程气体对外做功，排气、吸气和压缩冲程，叫做做功冲程的辅助冲程，靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。汽油机必须靠外力做功来启动。
知识点二 汽油机
四冲程汽油机一个工作循环
冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 冲程的作用 能的转化
吸气冲程 打开 关闭 向下 吸入汽油和空气的混合物 ——
压缩冲程 关闭 关闭 向上 压缩汽油和空气混合物做功， 使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能
做功冲程 关闭 关闭 向下 火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动 内能转化为机械能
排气冲程 关闭 打开 向上 排出废气 ——
汽油机四个冲程工作情况
知识点二 汽油机
【例题1】（2025年四川自贡中考题）如图所示为内燃机的______冲程，该过程是将______转化为机械能。
【解析】如图所示，两个气门都关闭，火花塞产生电火花点燃燃料，活塞向下运动，是内燃机的做功冲程，该冲程中燃气推动活塞对活塞做功，将燃气的一部分内能转化为活塞的机械能。
做功
内能
知识点二 汽油机
【例题2】在图中， 图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、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、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。
知识点二 汽油机
知识点三 柴油机
柴油机
①柴油机的构造
由汽缸、进气门、排气门、喷油嘴、活塞、连杆、曲轴组成。
气缸
进气门
排气门
喷油嘴
活 塞
连 杆
曲 轴
知识点三 柴油机
②柴油机的冲程（和汽油机相同）
冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程。
一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。柴油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
知识点三 柴油机
排气冲程
做功冲程
③柴油机的工作过程（工作循环），和汽油机相同
压缩冲程
吸气冲程
知识点三 柴油机
④柴油机和汽油机的区别
喷油嘴
柴油机
柴油机气缸顶部
有一个喷油嘴
汽油机
火花塞
汽油机气缸顶部
有一个火花塞
知识点三 柴油机
④柴油机和汽油机的区别
柴油机
柴油机吸气冲程中吸入气缸中的是空气
汽油机吸气冲程吸入气缸中的是汽油和空气的混合物
汽油机
知识点三 柴油机
④ 柴油机和汽油机的区别
柴油机
柴油机在压缩冲程结束时，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。（柴油燃烧方式：压燃式）。
汽油机压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，将汽油点燃使汽油燃烧（汽油燃烧方式：点燃式）。
汽油机
知识点三 柴油机
④柴油机和汽油机的区别
柴油机
在做功冲程中，柴油机气缸中燃气的压强比汽油机气缸中燃气的压强大。在活塞横截面积（或直径）相同、活塞在气缸中行程相同的情况下，柴油机燃气对活塞做功多。在转速相同的情况下，柴油机输出功率较大。
汽油机
在做功冲程中，柴油机气缸中燃气的压强比较大，气缸壁制作得比较厚，柴油机比较笨重。
知识点三 柴油机
④柴油机和汽油机的不同点：
汽油机 柴油机
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气冲程 汽油与空气的混合物 空气
压缩冲程 混合物被压缩后，压强可达106帕； 温度可达250～400℃. 空气被压缩后，压强可达3～4×106帕；温度可达500～700℃
做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧（点燃式） 喷雾状柴油，遇高温燃烧（压燃式）
用途 轻巧、体积小，家用轿车、 轻型飞机等。 笨重、经济、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机工作等。
知识点三 柴油机
⑤汽油机与柴油机的相同点
都是把内能转化成机械能，工作过程（循环）都包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程.
开始运转（启动）时，要靠外力做功使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，完成做功冲程后靠飞轮的惯性辅助冲程。
知识点三 柴油机
【例题3】柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
【解答】【相同点】一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，曲轴和飞轮均转两周，对外做功一次，活塞往复运动两次，除做功冲程以外的其他三个冲程，都是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。
知识点二 柴油机
【不同点】在吸气冲程中，汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的是空气；在压缩冲程结束时，汽油机的火花塞产生火花，柴油机的喷油嘴喷出雾状柴油，而且在压缩冲程中，柴油机对气体的压缩程度比汽油机更高。
【例题4】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成内能的过程？
（2）哪个冲程存在着内能转化成机械能的过程？
（3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？
【解答】（1）在做功冲程中（压缩冲程结束时）存在着化学能转化为内能的过程；
（2）在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程；
（3）在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。
知识点二 柴油机
课时知识总结
汽油机
柴油机
内燃机
种类
喷气发动机
蒸汽机
利用内能做功，将内能转化为机械能的机器
热机
汽轮机
构造
工作原理
工作过程
应用
科学世界
现代汽车
汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分。
燃油汽车由发动机、底盘、车身
和电气设备四大部分组成。发动机把
燃料燃烧产生的内能变为机械能，再
通过底盘上的传动机构，将动力传给
车轮，使汽车行驶。电气设备的作用
主要是产生电火花以点燃气缸中的可
燃气体、启动发动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等。
燃油汽车一般采用三缸、四缸或六缸等多缸发动机(图示为四缸发动机)，每个气缸都进行四冲程循环，由于各个气缸交替做功，所以发动机运转比较平稳。
汽车的动力系统
科学世界
现代汽车
随着电子技术的发展，许多燃油汽车已经采用了电子燃油喷射系统。微电脑可以根据内燃机的工作状态和空气的温度等多种因素精确控制喷油的数量和时机，以提高燃烧效率，减少有害气体的排放，降低燃料的消耗，同时提高发动机的功率。电子技术的应用，使燃油汽车有了更广阔的发展空间。此外，利用电能、氢能等的各种新能源汽车也在快速发展。未来的汽车将更加节能、安全，对环境的影响会更小。
1.图展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，不同形式的能量是如何转化的 这一能量转化过程与四冲程汽油机的哪个冲程相似
【解答】点燃蜡烛，蜡烛储存的化学能转化为空气的内能， 上升的热空气驱动扇叶转动。带动纸片小人转动， 将热空气的一部分内能转化为纸片小人机械能， 此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相似。
课堂练习
2. 除了飞机、汽车、摩托车，你还知道哪些地方用到了热机 你列举的热机中哪些是内燃机
【解答】导弹驱逐舰、火箭、轮船都利用了热机，其中轮船用的热机是内燃机。
课堂练习
3. 某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机，请根据图中信息计算此时发动机一个气缸每分钟完成做功冲程的次数。
【解答】由图可知，转速表刻度盘分度值是250转每分钟，从转速表指针位置可以看出， 发动机曲轴每分钟转3×259转=750转， 四冲程发动机曲轴每转动2周， 完成一个做功冲程， 所以此时发动机一个气缸每分钟完成做功冲程的次数n=750÷2=375.
课堂练习
练习与应用： 1、2、3、4、5、6题
布置作业

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