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九年级物理全册 人教版（2024新版）
第十四章——内能的利用
第2节
热机
18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有几千米每小时，而目前名为“寻血猎犬”的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？
观察现象，讨论这个过程中不同形式的能量之间转化情况
实验演示
水蒸气推动橡胶塞做了功
燃烧
做功
塞子的
能量转化过程
橡胶塞冲出去，试管口出现"白雾"
化学能
内能
机械能
是什么把橡胶塞推出去了？
蒸汽机的工作原理
实验现象
蒸汽机的发展过程
一、热机
1．热机：
利用内能做功的机械。（将内能转化为机械能）
蒸汽机
内燃机
2．种类：
蒸汽机、内燃机
汽轮机
喷气发动机
汽轮机、喷气发动机
汽油机
柴油机
内燃机的分类
内燃机的定义：
汽油机
：以汽油为燃料
柴油机
：以柴油为燃料
燃料在气缸内部燃烧的热机；
二、汽油机
气缸
火花塞
排气门
进气门
活塞
连杆
曲轴
1．四冲程汽油机的结构
点火装置
汽油和空气混合物进入气缸的通道
能在气缸内上下移动
将废气排出气缸的通道
连接活塞和外部机械，传导力的作用
(转移机械能)
吸气
压缩
做功
排气
冲程：活塞从气缸一端运动到另一端的过程。
把这四个冲程称为发动机的一个工作循环。
二、汽油机
汽油机
二
进气门
排气门
活塞向 运动
吸入___________________
进气门__________
排气门
活塞向 运动
______能转化为_____能
吸气冲程
压缩冲程
打开
关闭
关闭
关闭
下
上
空气和汽油混合物
机械
内
汽油机的
四个冲程
汽油机
二
做功冲程
进气门
排气门
活塞 运动
排出废气（尾气）
排气冲程
进气门__________
排气门
活塞向 运动
______能转化为_____能
打开
关闭
下
机械
内
关闭
关闭
上
汽油机的
四个冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
启动时，靠外力使曲轴转动
运行过程中，曲轴依靠飞轮惯性继续转动。
高压气体推动活塞使曲轴转动。
曲轴依靠飞轮的惯性继续转动。
③ 四冲程汽油机的工作循环
二、汽油机
2. 汽油机1个工作循环有 个冲程，活塞上下往复 次，曲轴转动 圈，对外做功 次。
1. 汽油机四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
4
2
2
1
1．辨别汽油机四个冲程的名称，并按工作过程排序：__________。
① ________
② ________
③ ________
④ ________
吸气冲程
做功冲程
压缩冲程
排气冲程
②③①④
2．______冲程使汽车获得了动力，______冲程汽车排出了尾气。
3．四冲程汽油机的一个工作循环包括____个冲程，活塞往复____次，
曲轴转动____周，发生了____次能量转化，对外输出功____次。
4
做功
排气
2
2
2
1
1. 内燃机有四个工作冲程，如图所示是内燃机的_______冲程，活塞上升时，气缸内气体的内能______（选填“减少”或“增加”），_______能转化为________能。
压缩
增加
机械
内
2. 内燃机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四个冲程组成。一台单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功_____次，活塞往复_____次。
吸气
压缩
做功
排气
10
20
1．四冲程柴油机与汽油机的结构区别
火花塞
喷油嘴
喷出雾状柴油
汽油机
柴油机
三、柴油机
2．四冲程柴油机与汽油机在吸气冲程的区别
喷油嘴
喷出雾状柴油
汽油机
柴油机
空气和汽油
空气
？
？
火花塞
三、柴油机
3．四冲程柴油机与汽油机点火方式的区别
汽油机——点燃式：
在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃燃料。
柴油机——压燃式：
三、柴油机
4．四冲程柴油机的工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
三、柴油机
汽油机和柴油机的异同总结
区别 汽油机 柴油机
构造 火花塞 喷油嘴
吸入物质 空气和汽油混合物 空气
点火方式 点燃式 压燃式
1．热机
蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机……
2．汽油机
内能转化为机械能
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
3．柴油机
与汽油机的区别：结构、吸气、压缩、点火
工作过程与能量转化
排气冲程
—— 机械能 → 内能
—— 内能 → 机械能
1.如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　）
A．压缩冲程，将化学能转化成内能
B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能
D．做功冲程，将机械能转化成内能
C
随堂练习
关于热机，下列说法中正确的是（ ）
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. 改进技术后，热机的效率可以达到100%
C
2.如图是汽油机工作时的四个冲程，下列说法正确的是（ ）
A.活塞在汽缸内往复运动一次，该汽油机对外做功一次。
B.甲是压缩冲程，是将内能转化为机械能，丁是做功冲程，是将机 械能转化为内能。
C.该内燃机的四个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙。
D.汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质只有汽油。
甲 乙 丙 丁
C
1. 下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：点燃底部的蜡烛，化学能转化为内能和光能，热空气驱动扇叶转动，内能转化为机械能，扇叶带动纸片小人转动，扇叶的机械能转移到纸片上.热空气驱动扇叶转动的能量转化过程与四冲程汽油机的做功冲程相似。
2. 除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？ 你列举的这些热机中哪些是内燃机？
解：除了飞机、汽车、摩托车外，还有轮船、拖拉机、收割机、推土机、压路机、坦克等都使用了热机，这些热机都是内燃机。火车可分为电力机车、内燃机车和蒸汽机车，其中内燃机车使用的是内燃机。
3. 在下图中，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和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、排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。
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为内能的过程？
（2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程？
（3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？
解：（1）做功冲程；
（2）做功冲程；
（3）压缩冲程。
5. 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: 由图知发动机曲轴每分钟转动 0.75×1000r ＝ 750r ，
如果汽车用的是四冲程汽油机，
此时发动机一个气缸每分钟
完成做功冲程的次数为
6.国产油电混合动力汽车。
（1）汽油机是热机的一种，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，此时它正处在 冲程。该冲程将内能转化为 能；
（2）汽油机的飞轮转速为2400r/min，则在1s内，汽油机完成 个冲程，对外做功的次数是 次；
（3）该汽车在高速公路上以108km/h的速度匀速行驶了1min，发动机的功率始终保持72kW不变，该过程中发动机做的功为 J，发动机牵引力的大小为 N。
做功
机械
80
20
4.32×106
2400
下 课
Thanks!
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