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(共26张PPT)
第十章　机械能、内能及其转化
热机
第四节
1
知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。
2
了解四冲程内燃机的工作原理。
3
能表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
4
了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
它们有什么共同特点？
一、热机的种类
还记得如图的实验吗？用酒精灯对装有水的密闭试管持续加热，随着温度的升高，水蒸气膨胀对外做功，最终将橡胶塞顶出管口。如图所示，在塑料盒内喷入少量酒精，将盒盖密封，用压电引火器引燃盒内酒精与空气的混合气体，盒盖被顶出。这些看似简单的装置，都与热机类似。那么热机的基本工作原理是什么？它又有哪些种类呢
1.热机
(1)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 。热机的种类很多，包括蒸汽机、 、汽轮机、喷气发动机等。
热机
内燃机
(2)常见的内燃机通过燃料在机器内部燃烧把内能转化为机械能，通常包括 和 两大类。
2.喷气发动机
分为空气喷气发动机和 两类。
柴油机
汽油机
火箭喷气发动机
蒸汽机车
发电站的汽轮机
喷气发动机
内燃机小汽车
最常见的热机
利用 作燃料的内燃机。
(1)工作原理：在汽缸内燃烧汽油，汽油的化学能转化为 ，产生高温、高压的燃气，燃气推动活塞做功，将 转化为 。
(2)主要构造：如图所示。
内能
内能
机械能
汽油
二、汽油机
(3)工作过程：
①冲程：汽油机工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从一端运动到另一端，叫作 个冲程。
②工作循环：它的工作过程是由 四个冲程组成的，这四个冲程叫作一个工作循环。
吸气、压缩、做功、排气
一
汽油在汽缸内燃烧
产生高温高压燃气
推动活塞做功
带动曲轴转动
对外做功
汽油机的工作原理(模型)
第一冲程： 冲程。活塞由最上端向下运动，进气门打开，排气门关闭，汽油和空气的混合物从进气门被吸入汽缸。当活塞运动到最下端时，进气门关闭。
吸气
第二冲程： 冲程。进气门和排气门都关闭，活塞由最下端向上运动，燃料混合物被压缩，汽缸内温度升高，气压增大。
压缩
第三冲程： 冲程。在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物，这种点火方式称为点燃式。燃料混合物剧烈燃烧，产生高温、高压气体，推动活塞向下运动，并通过连杆驱使曲轴转动。
第四冲程： 冲程。进气门关闭，排气门打开，活塞在转动的曲轴带动下从最下端向上运动，把废气排出汽缸，为下一个循环做好准备。
做功
排气
(4)小结：①汽油机四个冲程中，只有 冲程对外做功。
②压缩冲程将 能转化为 能，做功冲程将 能转化为 能。
③汽油机1个工作循环有 个冲程，活塞上下往复 次，曲轴转动 周，对外做功 次，有 次能量转化。
机械
做功
机械
内
内
4
2
2
1
2
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机只有做功冲程对外做功，其余三个冲程是怎样完成的？
依靠飞轮(或曲轴)的惯性完成。
1.如图是某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是(　　)
学以致用　
A.四个冲程的顺序应该是乙→丁→甲→丙
B.冲程乙的活塞正在往下运动
C.冲程甲将内能转化为机械能
D.热机是利用化学能做功的机器
B
2.(2024·兰州七里河区期中)如图所示的是四冲程汽油机的　　　冲程，此汽油机在1 s内完成了30个循环，则该汽油机工作时飞轮的转速为_______r/min。
做功
3 600
解析　由图可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，汽油机正处于做功冲程；
此汽油机在1 s内完成了30个循环，则1 min内完成1 800个循环，
由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机工作时飞轮的转速为3 600 r/min。
1.柴油机是用柴油作燃料的热机，如图是柴油机的主要构造示意图。柴油机汽缸顶部没有火花塞，而有一个 。
喷油嘴
三、柴油机
2.柴油机的工作过程也分为 、 、 、 四个冲程。
吸气
压缩
做功
排气
冲程 能量的转化 相应特点
吸气冲程 无能量的转化 ①进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动
②将空气吸入汽缸
压缩冲程 机械能→内能 ①进气门、排气门均关闭
②活塞向上运动，压缩汽缸内的空气，使之温度升高，内能增加
做功冲程 内能→机械能 ①进气门、排气门均关闭
②喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火，产生高温高压燃气，推动活塞向下运动
排气冲程 无能量的转化 ①进气门关闭、排气门打开
②活塞向上运动，将废气排出汽缸
汽油机和柴油机有哪些不同？请将结果填入表格中。
小组讨论　
汽油机 柴油机
构造上 顶部有火花塞 顶部有________
吸入物 ___________________ 空气
点火方式 ________ _________
特点 轻巧，功率小 ______________
应用 ___________________ 载重汽车等大型机械
喷油嘴
空气和汽油的混合物
点燃式
压燃式
笨重，功率大
小汽车等轻型机械
(2024·聊城期中)关于热机，下列说法正确的是(　　)
A.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气体吸入汽缸
C.汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性
完成的
D.汽油机和柴油机的四个冲程，先后顺序适当调整也能正常工作
学以致用　
C
阅读教材第24~25页，了解古代火箭和现代火箭的工作原理，感受中国航天事业的发展。
(1)现代火箭使用的是 ，其为热机的一种。
喷气式发动机
四、火箭
(2)工作原理：喷气式发动机的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，燃气通过喷口高速喷出，同时产生很大的反冲推力推动机身向前运动。
(3)结构：燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和喷口。
(5)能量转化：燃烧的 转化为 再转化为 。
化学能
内能
机械能
(4)工作过程：输送装置按时按量地把燃料和氧化剂输送到燃烧室中，最初用电火花点燃，产生高温、高压气体，由于燃烧室的温度很高，随后继续进入燃烧室的燃料在氧化剂的作用下可以自行燃烧。燃烧产生的气体以很
大的速度从喷口喷出，同时对火箭产生强大的反冲推力，使火箭前进。
1.(2024·黔东南州期末)中国现代交通运输发展情况总体呈现出显著地提升和进步。下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是(　　)
C
2.(2024·滨州阳信县期末)燃气入户暖民心，“燃”起群众新生活。燃气给我们生活带来便利但也隐藏危险，燃气爆炸形成巨大冲击波击碎窗户玻璃时，能量转化的过程相当于图中内燃机的哪个冲程(　　)
B
解析　燃料燃烧时，将化学能转化成内能，内能对外做功，转化为机械能；进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，此冲程没有明显的能量转化，故A不符合题意；
两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故B符合题意；
两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故C不符合题意；
排气门关闭，进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，此冲程没有明显的能量转化，故D不符合题意。

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