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第十四章 内能的利用
第2节 热机
物理观念：知道热机的概念，初步了解热机的工作原理；知道内燃机是热机的一种；了解四冲程内燃机的构造及工作过程。
科学思维：知道内燃机各冲程的工作状态和能量转化；体会内能的利用对人类发展的重要作用。
科学探究：通过演示实验了解可以利用内能做功；通过实物模型结合课堂活动，自主探究学习理解四冲程内燃机的基本结构和原理。
科学态度与责任：通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力；通过阅读“科学世界——现代汽车”扩展学生的知识面。
现在的汽车能爬山能涉水力大无穷，请问他是如何做到的呢？
热机
——各种利用内能做功的机械叫做热机。
知识点一：认识热机
观察现象，思考这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。
不同形式能量之间的转化
实验 利用内能做功
实验现象
化学能
内能
机械能
燃烧
做功
这个过程中能量是如何转化和转移的？
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
1.热机：利用内能做功的机械。
2.热机的种类：
3.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧的热机。
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。
分类：
知识点二：汽油机
1. 工作原理
利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
2. 汽油机的构造
由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
气缸
活 塞
连 杆
排气门
曲 轴
火花塞
进气门
3. 工作过程
（1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。
（2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
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。
（3）汽油机的工作过程分析
①吸气冲程
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。
②压缩冲程
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，内能增加，温度升高。
能量转化：机械能转化为内能。
③做功冲程
在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。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。
能量转化：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。
视频演示——《汽油机的工作过程》
冲程名称 进气门 排气门 活塞 运动 冲程的作用 能量转化
吸气冲程 开 闭 向下 吸入燃料和空气的混合物
压缩冲程 闭 闭 向上 压缩燃料和空气的混合物， 使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能
做功冲程 闭 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 闭 开 向上 排出废气
（4）汽油机四个冲程工作情况总结
对外做功1次
飞轮转动2周
活塞往复2次
有4个冲程
1个工作
循环
在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程。
（5）汽油机一个工作循环情况总结
通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。
1.工作原理
2.柴油机的构造
与汽油机大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
知识点三：柴油机
进气门
排气门
喷油嘴
气缸
活塞
连杆
曲轴
3.柴油机的工作过程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
吸气冲程
吸进气缸的
只有空气
压缩冲程
活塞把空气的体积压缩得很小，空气温度升高，在压缩冲程结束时，温度超过柴油燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。
压缩冲程
燃烧放出的热使得气体的温度急剧升高 、压强急剧增大 ，从而推动活塞对外做功。
柴油机的工作过程
项目
汽油机
柴油机
燃料
构造
吸气冲程
点火方式
效 率
主要应用
汽油
汽缸顶部有火花塞
吸入汽油和空气的混合物
点燃式点火
26%-40%
小汽车、低速飞机等
柴油
汽缸顶部有喷油嘴
只吸入空气
压燃式点火
34%-45%
载重汽车、火车等
汽油机和柴油机的区别
现代汽车
汽车的动力系统
　　在现代生活中汽车已经成了不可缺少的一部分。
　　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，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 。
热机
热机
定义：把内能转化为机械能的机器叫热机。
制造原理：利用内能做功，将内能转化为机械能。
工作原理：
种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内燃机
内燃机是现代社会中最常见的一种热机。
分类：汽油机和柴油机
定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
汽油机
利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞做功。
汽油机的构造
工作过程：吸气、压缩、做功、排气冲程
工作原理：
柴油机
通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。
柴油机的构造
工作过程：吸气、压缩、做功、排气冲程
1. 现代火箭用液态氢作为燃料，是因为它具有（ ）
A. 较大的比热容 B. 较低的沸点
C. 较高的凝固点 D. 较大的热值
2. 下列机械属于热机的是（ ）
A. 电动机 B. 洗衣机
C. 柴油机 D. 滑轮组
D
C
3. 在汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法中正确的是（ ）
A. 燃气的内能减少，温度升高
B. 燃气的内能增加，温度升高
C. 燃气的内能减少，温度降低
D. 燃气的内能增加，温度降低
C
4.下列关于内燃机说法正确的是（ ）
A. 柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物
B. 汽油机气缸顶部有喷油嘴
C. 做功冲程中内能转化为机械能
D. 内燃机功率越大，效率越高
C

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