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第十四章 内能的利用
第2节 热机
1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。
2.了解汽油机的构造和工作过程。
3.知道柴油机的构造和工作过程。
4.知道汽油机和柴油机的异同点。
汽车、火箭等交通工具是如何获得机械能的呢？
如图所示，在试管内装些水，用胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。讨论这个过程中不同形式能量之间转化的情况。
橡胶塞冲出去，试管口出现“白雾”
现象
能量转化
燃料的化学能
燃烧
水的内能
做功
塞子的机械能
知识点一：热机
1.热机的定义：
利用内能做功的机械。
2.工作时的能量转化
燃料的化学能
燃烧
内能
做功
机械能
3.种类：
蒸汽机
汽轮机
喷气发动机
火箭发动机
世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。
　　瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。
瓦特
蒸汽机的运行原理
内燃机
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机
（1）定义：
（2）分类：
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。
知识点二：汽油机
四冲程汽油机的剖面图
1. 构造
进气门
气缸
火花塞
排气门
活塞
连杆
曲轴
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。
2. 工作原理：
3. 工作过程
点火方式：点燃式
吸气
压缩
做功
排气
甲：吸气
乙：压缩
丙：做功
丁：排气
　　活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。
进气门
排气门
活塞
冲程的 作用
能量转化
打开
关闭
自上向下运动
吸入汽油和空气的混合物
无
吸气冲程
压缩冲程
进气门
排气门
活塞
冲程的 作用
能量转化
关闭
关闭
自下向上运动
压缩燃料混合物，使其内能增加、
温度升高
机械能转化为内能
做功冲程
进气门
排气门
活塞
冲程的 作用
能量转化
关闭
关闭
自上向下运动
压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。
内能转化为机械能
排气冲程
进气门
排气门
活塞
冲程的 作用
能量转化
关闭
打开
自下向上运动
排出废气
机械能转化为内能
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？
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？
压缩冲程将机械能转化为内能,
做功冲程将内能转化为机械能。
做功冲程使汽车获得动力。
排气冲程将废气排出。
规律总结
（1）汽油机工作时的“4、2、2、1”规律
冲程个数 活塞往复 次数 曲轴（或飞轮）转动圈数 对外做功次数
4 2 2 1
（2）在四个冲程中，只有做功冲程中燃气对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。
知识点三：柴油机
四冲程柴油机的剖面图
1. 构造
进气门
排气门
喷油嘴
气缸
活塞
连杆
曲轴
2. 工作原理：
柴油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。
3. 工作过程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且四个冲程构成一个工作循环。
四冲程柴油机的剖面图
在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周,对外做功一次。
点火方式：压燃式
汽油机 柴油机
燃料
结构
工作循环 吸气冲程
点火方式
能量转换 优缺点 汽油
柴油
火花塞
喷油嘴
吸进汽缸的是
汽油和空气的混合物
吸进汽缸的
只有空气
点燃式
压燃式
均有四个冲程。一个工作循环中，活塞往复2次，飞轮转动2周，做功1次。四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成
压缩冲程：机械能转化为内能
做功冲程：内能转化为机械能
汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高
汽油机和柴油机的异同点
现代汽车
热机
原理
内燃机
内能转化为机械能
工作循环
汽油机
柴油机
火花塞
点燃式
吸入空气和汽油混合物
喷油嘴
压燃式
只吸入空气
四个冲程
吸气、压缩、做功、排气
1.如图所示，在试管内装适量的水，用橡胶塞塞紧管口，加热一段时间后橡胶塞冲出，同时管口附近产生“ 白气”。以下分析不正确的是（ ）
A. 水温上升时，水的内能增加
B. 试管口的“白气”是水蒸气
C. 管内气体对橡胶塞做功，其内能减少
D. 这个实验基本展示了热机的工作原理
B
2.如图所示为内燃机四冲程的示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁
B. 乙图冲程能获得动力
C. 丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D. 丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
C
3.单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，此汽油机每秒钟内完成( )
A.30个冲程,做功15次
B.60个冲程,做功15次
C.60个冲程,做功30次
D.120 个冲程,做功30次
B

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