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(共32张PPT)
第十四章　内能与热机
第三节　热机
沪科版 九年级 物理（上）
情景导入
我们出行时使用的交通工具：汽车、火车、轮船、飞机……为什么能在交通运输方面大展神威呢？
合作探究
知识点一　热机
我们经常使用的交通工具很多都用到了热机，那么，热机的工作原理是什么呢？
提出问题
演示实验
如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开。
水蒸气对木塞做功，将内能转化为机械能，水蒸气的温度降低，液化成小水滴。这个实验展示了蒸汽机的工作原理。
归纳总结
能将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的发动机称为热机。热机的种类较多，燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机中最常见的是汽油机和柴油机。
内燃机的起源
材料拓展
第一台实际使用过的内燃机，是1860年法国工程师勒努瓦制造的，这是一台煤气机，效率很低。1876年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的煤气机，这是内燃机划时代的进步。后来，人们也把内燃机的四冲程循环称为“奥托循环”。1892年，德国工程师狄塞尔提出了压缩点火式内燃机的设计原理，经过多次试验和改进，于1897年制成第一台压燃式内燃机，使用液体燃料，热效率比以前的内燃机都高。内燃机的发明，使热机的效率由蒸汽机的10%左右，提高到了30%～45%。而且由于内燃机轻巧，适于用在交通工具上，对促进交通运输业的发展起了关键的作用。
合作探究
知识点二　汽油机
你
迷
实
验
室
燃气内能的转化
如图 所示，在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，筒内形成酒精蒸气和空气的混合气体。用电火花点火，橡胶塞跳出(注意操作安全)。
由实验可见，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功将燃气的内能转变为橡胶塞的机械能。
汽油机的剖面图
火花塞
进气道
进气阀
活塞
曲轴连杆
排气道
排气阀
气缸
飞轮
汽油机的工作过程
归纳总结
(1)汽油机的构造：气缸、进气道、排气道、进行阀、排气阀、活塞、连杆、曲轴、火花塞等。
(2)汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程(或行程)。
汽油机的工作原理示意图
冲程：活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程
进气口打开
排气口关闭
活塞向下运动
汽油和空气的混合物进入汽缸
(1)吸气冲程
汽油机的工作过程
进气口关闭
排气口关闭
活塞向上运动
气缸内汽油和空气的混合物被压缩
机械能转化为内能
(2)压缩冲程
进气口关闭
排气口关闭
火花塞点火，燃料燃烧迅速膨胀，推动活塞运动
内能转化为机械能
火花塞点火
(3)做功冲程
进气口关闭
排气口打开
活塞向上运动
将气缸中燃烧剩余的废弃排出
(4)排气冲程
①只有做功冲程对外做功，其余冲程靠惯性完成
②参数：4个冲程,飞轮转2圈, 1个工作循环,对外做功1次
汽油机
交流讨论
冲程名称 进气门 排气门 活塞的运动 能的转化
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
开
闭
向下
闭
闭
向上
闭
闭
向下
闭
开
向上
机械能转化为内能
化学能转化为内能，内能转化为机械能
归纳总结
汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。
在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次。在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。
在这四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
合作探究
知识点三　柴油机
柴油机的构造与汽油机相似，主要区别是柴油机汽缸的顶部有一个喷油壶，而没有火花塞。
柴油机一个工作循环也有同样四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
进气门
活塞
连杆
排气门
喷油嘴
气缸
曲轴
提出问题
观察柴油机的剖面图，分析比较汽油机与柴油机在构造上有哪些区别？
柴油机 汽油机
(1)吸气冲程
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。
空气
柴油机的工作过程
(2)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。
(3)做功冲程
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。
(4)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
柴油机对燃料的压缩程度比汽油机更高，输出功率更大
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
点燃方式：
压燃式点火
只吸入空气
因为柴油机气缸内气体的温度更高，压强更大，所以可输出更大的功率对柴油机相关零件的强度要求也更高，因此柴油机相对比较笨重。故汽油机作为动力装置大多用在小汽车、飞机等交通工具上;柴油机则多用于载重汽车、火车、轮船、拖拉机等。
归纳总结
(1)汽油机与柴油机的区别：
　　　名称 区别　　　　 汽油机 柴油机
构造 火花塞 喷油嘴
吸入的物质 空气和汽油的混合气体 只吸入空气
燃料点火的方式 点燃式 压燃式
(2)柴油机的工作过程：
①柴油机一个工作循环也包括四个冲程。
②在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次；在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。
③在这四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
(3)内燃机的特点：运转速度快、质量轻、功率大。
归纳总结
课堂小结
内燃机
热机
汽油机
内燃机
内燃机特点：运转速度快、质量轻、功率大
柴油机
工作原理
工作原理
与汽油机的区别
组成
随堂检测
1.如图所示，试管里盛有适量的水，加热试管使水沸腾，试管口冒出的“白气”推动管口处的小风车转动。下列说法中正确的是( )
A.水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B.实验过程中通过做功使试管内水的内能增大
C.试管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D.“白气”使小风车转动的过程相当于汽油机的做功冲程
B
2.图中，活塞向上运动，并依靠曲轴的惯性来完成运转的冲程是( )
A.吸气冲程和做功冲程
B.压缩冲程和做功冲程
C.做功冲程和排气冲程
D.压缩冲程和排气冲程
D
3.内燃机的工作过程由____________、 ____________、 ____________、 ____________、四个冲程组成，其中，将机械能转化为内能的是_________冲程，将内能转化为机械能的是_________冲程。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
压缩
做功
4.查阅资料，了解汽油机与柴油机在构造、吸入气体、点火方式、使用范围等方面的区别，并了解它们在生产生活中的使用现状与发展前景，完成一篇调研报告。

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