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14.2 热机（导学案）
【学习目标】
1. 通过观察热机模型或动画，了解热机的工作原理，知道热机是将内能转化为机械能的机器。能说出汽油机和柴油机的构造，能描述四冲程汽油机和柴油机的工作过程，并能区分四个冲程中的能量转化情况。
2. 通过对比分析汽油机和柴油机的构造与工作过程，运用类比和归纳的方法总结二者的异同点，培养观察比较和逻辑思维能力。
3. 在探究热机工作过程的实验中，正确使用控制变量的方法和转换法设计实验、收集证据，并对实验过程中的问题进行评估和反思，最终得出科学结论，培养科学探究能力。
4. 通过了解我国在汽车工业、船舶工业以及热机技术领域取得的成就，增强民族自豪感和社会责任感，激发对科学的热爱，树立科技强国的远大理想，增强实现中华民族伟大复兴的使命担当。
【学习重点】
四冲程汽油机和柴油机的工作原理及能量转化。
【学习难点】
四冲程热机工作过程中能量转化的分析以及各冲程的区分。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 热机：利用 做功的机械叫做热机。热机将 能转化为 能。
2. 汽油机：汽油机由 、 、 、 、 和 等部分组成。
3. 汽油机的一个工作循环由 、 、 和 四个冲程组成。一个工作循环中，活塞往复 次，曲轴转动 周，对外做功 次。
4. 四个冲程中的能量转化：
- 压缩冲程： 能转化为 能；
- 做功冲程： 能转化为 能；
- 吸气冲程和排气冲程 （选填“有”或“没有”）能量转化。
5. 柴油机与汽油机的区别：
- 构造上：柴油机顶部有 ，汽油机顶部有 ；
- 燃料上：柴油机吸入 ，汽油机吸入 ；
- 点火方式上：柴油机为 式，汽油机为 式。
6. 热机效率：热机用来做 的那部分能量与 完全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率。提高热机效率的途径有： 、 、 等。
【合作探究】
探究一、热机的工作原理
1. 热机的概念与能量转化
（1）现象探究
① 如图所示，在一个试管中装入少量水，用橡皮塞塞紧管口，加热试管底部。当水沸腾一段时间后，橡皮塞会被 出去。在这个过程中，水蒸气的 能转化为橡皮塞的 能。
② 上述实验说明：利用 做功，可以将 能转化为 能。
（2）热机的定义
利用 做功的机械叫做热机。热机是将 能转化为 能的机器。
（3）热机的分类
① 按燃料燃烧的位置分类：
- 内燃机：燃料在 内部燃烧的热机，如 、 ；
- 外燃机：燃料在 外部燃烧的热机，如 。
② 按工作物质分类：蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机等。
【想一想】热机工作过程中，燃料燃烧释放的能量是否全部转化为了有用功？为什么？
答： 。因为燃料燃烧释放的能量一部分散失到周围环境中，一部分克服机械部件之间的摩擦做功，还有一部分被排气带走等，所以热机的效率 （选填“大于”“小于”或“等于”）100%。
2. 汽油机的构造与工作过程
（1）汽油机的构造
观察汽油机的结构示意图，说出主要部件的名称：
A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 。
（2）四冲程汽油机的工作过程
冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 能量转化 简图
打开 关闭 向 运动
关闭 关闭 向 运动 能转化为 能
关闭 关闭 向 运动 能转化为 能
关闭 打开 向 运动
（3）汽油机工作过程中的关键数据
① 一个工作循环包括 个冲程，活塞往复 次，曲轴转动 周，对外做功 次。
② 做功冲程中，燃气推动活塞做功，将 能转化为 能。其余三个冲程靠 的惯性来完成。
③ 汽油机完成一个工作循环需要 个冲程，每秒钟完成 个冲程。
随学随练
1．汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，大部分汽车里的发动机是以汽油为燃料的内燃机，汽缸里吸进空气和汽油混合物的是____________冲程，排出废气的是____________冲程。
2．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程
3．如图所示是热机工作冲程中的__________冲程；为了不让热机在工作时温度太高，在设计时，气缸外有一个水套，里面充满水，是利用了水的__________比较大的物理属性，通过__________的方式减少气缸的内能。
探究二、柴油机
1. 柴油机的构造
观察柴油机的结构示意图，说出主要部件的名称：
A 、B 、C 、D 、E 。
2. 柴油机的工作过程
柴油机的工作过程也包含 、 、 和 四个冲程。
（1）吸气冲程：进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，吸入 。
（2）压缩冲程：进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，将气体压缩，温度升高， 能转化为 能。
（3）做功冲程：压缩冲程结束时， 从喷油嘴喷出，在高温高压的空气中被点燃，推动活塞向 运动， 能转化为 能。
（4）排气冲程：进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，将废气排出汽缸。
【想一想】柴油机与汽油机相比，在构造和工作过程中有哪些主要区别？
3. 汽油机与柴油机的比较
比较项目 汽油机 柴油机
构造 顶部有 顶部有
燃料
吸气冲程吸入物质
点火方式 式（ ） 式（ ）
做功冲程 燃气推动活塞做功 燃气推动活塞做功
效率 较 较
应用 小型汽车、摩托车等 载重汽车、轮船、拖拉机等
随学随练
1．柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（ ）
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．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程
D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能
2．如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转速为3000r/min；1s内该缸对外做功________次。
3．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
（1）这种内燃机是______________（填“汽油机”或“柴油机”）。
（2）在这个冲程中的能量转化是______________。
【精讲点拨】
1. 四冲程汽油机和柴油机的区别与联系
（1）相同点：
- 工作过程都包含吸气、压缩、做功、排气四个冲程；
- 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；
- 压缩冲程中，机械能转化为内能；做功冲程中，内能转化为机械能。
（2）不同点：
汽油机 柴油机
构造 有火花塞 有喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气
点火方式 点燃式（用火花塞点火） 压燃式（压缩空气温度升高，喷入柴油自行燃烧）
效率 较低（20%～30%） 较高（30%～45%）
应用 小汽车、摩托车、飞机等 载重汽车、轮船、拖拉机、坦克等
2. 四个冲程的区分方法
（1）看进气门和排气门的开闭情况：
- 一个打开一个关闭：吸气冲程（进气门打开）或排气冲程（排气门打开）；
- 两个都关闭：压缩冲程或做功冲程。
（2）看活塞的运动方向：
- 向下运动：吸气冲程或做功冲程；
- 向上运动：压缩冲程或排气冲程。
（3）综合判断：
- 进气门打开且活塞向下：吸气冲程；
- 两个都关闭且活塞向上：压缩冲程；
- 两个都关闭且活塞向下：做功冲程；
- 排气门打开且活塞向上：排气冲程。
【课堂练习】
基础通关
1．（2026·新疆乌鲁木齐·二模）下列运输工具的热机工作时不需要空气的是（ ）
A．直升机 B．游艇 C．货车 D．火箭
2．（25-26九年级上·天津西青·阶段检测）在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（　　）
A． B． C． D．
3．（2026·江苏扬州·中考真题）如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．（2026·四川内江·中考真题）下列设备工作过程中没有使用热机的是（ ）
A．燃油汽车 B．火箭 C．喷气式飞机 D．电瓶车
5．（2026·广东·二模）题图为四冲程内燃机的做功冲程示意图，此冲程中气缸内的气体（ ）
A．体积变大，内能转化为机械能
B．体积变大，机械能转化为内能
C．体积变小，内能转化为机械能
D．体积变小，机械能转化为内能
素养提升
6．（25-26九年级上·广东清远·期中）如图所示是汽油机的______________冲程，汽油机在此冲程获得动力，其它三个冲程依靠飞轮的______________来完成；某汽油机飞轮的转速为，则内汽油机对外做功______________次。
7．（2026·黑龙江绥化·中考真题）（多选）我国古人曾发明一种点火器，结构如图所示。取火时握住套筒，然后向内猛推推杆，前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。下列说法正确的是（ ）
A．艾绒燃烧是化学能转化为内能
B．推入推杆过程中是通过做功方式改变气体的内能
C．推入推杆使筒内气体分子运动加快
D．推入推杆过程与汽油机做功冲程的能量转化相似
8．（25-26九年级上·湖南常德·阶段检测）进入展厅，首先看到的是内燃机模型展区，小袁正在观察单缸四冲程汽油机的工作过程。以下说法正确的是（ ）
A．一个工作循环的正确顺序是：吸气、做功、压缩、排气
B．做功冲程中，气体推动活塞做功，内能减少
C．烧开水时水蒸气顶开盖子的过程和压缩冲程类似
D．靠飞轮惯性完成的冲程是做功冲程
9．（25-26九年级上·湖北黄冈·期中）请依据跨学科实践：制作简易热机模型，完善下列内容。
【项目提出】了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。
【项目分析】
（1）了解不同热机的工作原理。
（2）方案选择：制作热机需考虑用什么作热源、工作物质是什么，以及如何将内能转化成机械能（即内燃机或外燃机）。
【项目实施】制作一个简易的汽轮机模型。
（1）准备以下材料：空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇、酒精灯。
（2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。
（3）将易拉罐按图所示方式放置在支架上，笔尖对准小风扇的扇叶。
（4）①点燃酒精灯，易拉罐内的水温度升高，这是通过__________的方式来增大水的内能。②当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来，此过程中的能量转化与内燃机的________冲程相同。
【展示交流】
（1）若要缩短加热时间，应该_______（选填“提高”或“降低”）易拉罐内水的初温。
（2）为了加快扇叶的转动速度，小组成员提出了下列改进措施，其中不合理的是( )
A．延长加热的时间 B．使用更轻的材质制作扇叶
C．换用火力更大的酒精灯加热
（3）请你提出一种提高该汽轮机模型的效率的措施：_______。
迁移创新
10．阅读短文，回答问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。
如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
(1)汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为___________能。
(2)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为___________（用字母表示）。
(3)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是___________。
(4)四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是___________。
A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气
(5)当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为___________s；
(6)设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为n时该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为___________。
A． B．np0V排 C．2np0V排 D．4np0V排
【归纳整理】
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
收获：
（1）我了解了热机的概念：利用 做功的机械，将 能转化为 能。
（2）我掌握了汽油机的四个冲程： 、 、 和 ，其中 冲程将内能转化为机械能， 冲程将机械能转化为内能。
（3）我区分了汽油机和柴油机的异同：汽油机顶部有 ，柴油机顶部有 ；汽油机为 式，柴油机为 式。14.2 热机（导学案）
【学习目标】
1. 通过观察热机模型或动画，了解热机的工作原理，知道热机是将内能转化为机械能的机器。能说出汽油机和柴油机的构造，能描述四冲程汽油机和柴油机的工作过程，并能区分四个冲程中的能量转化情况。
2. 通过对比分析汽油机和柴油机的构造与工作过程，运用类比和归纳的方法总结二者的异同点，培养观察比较和逻辑思维能力。
3. 在探究热机工作过程的实验中，正确使用控制变量的方法和转换法设计实验、收集证据，并对实验过程中的问题进行评估和反思，最终得出科学结论，培养科学探究能力。
4. 通过了解我国在汽车工业、船舶工业以及热机技术领域取得的成就，增强民族自豪感和社会责任感，激发对科学的热爱，树立科技强国的远大理想，增强实现中华民族伟大复兴的使命担当。
【学习重点】
四冲程汽油机和柴油机的工作原理及能量转化。
【学习难点】
四冲程热机工作过程中能量转化的分析以及各冲程的区分。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 热机：利用 内能 做功的机械叫做热机。热机将 内 能转化为 机械 能。
2. 汽油机：汽油机由 汽缸、活塞、曲轴、进气门、排气门 和 火花塞 等部分组成。
3. 汽油机的一个工作循环由 吸气、压缩、做功 和 排气 四个冲程组成。一个工作循环中，活塞往复 两 次，曲轴转动 两 周，对外做功 一 次。
4. 四个冲程中的能量转化：
- 压缩冲程：机械 能转化为 内 能；
- 做功冲程：内 能转化为 机械 能；
- 吸气冲程和排气冲程 没有（选填“有”或“没有”）能量转化。
5. 柴油机与汽油机的区别：
- 构造上：柴油机顶部有 喷油嘴，汽油机顶部有 火花塞；
- 燃料上：柴油机吸入 空气，汽油机吸入 汽油和空气的混合物；
- 点火方式上：柴油机为 压燃 式，汽油机为 点燃 式。
6. 热机效率：热机用来做 有用功 的那部分能量与 燃料 完全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率。提高热机效率的途径有：使燃料充分燃烧、减少热量散失、减小机械摩擦 等。
【合作探究】
探究一、热机的工作原理
1. 热机的概念与能量转化
（1）现象探究
① 如图所示，在一个试管中装入少量水，用橡皮塞塞紧管口，加热试管底部。当水沸腾一段时间后，橡皮塞会被 冲 出去。在这个过程中，水蒸气的 内 能转化为橡皮塞的 机械 能。
② 上述实验说明：利用 内能 做功，可以将 内 能转化为 机械 能。
（2）热机的定义
利用 内能 做功的机械叫做热机。热机是将 内 能转化为 机械 能的机器。
（3）热机的分类
① 按燃料燃烧的位置分类：
- 内燃机：燃料在 汽缸 内部燃烧的热机，如 汽油机、柴油机；
- 外燃机：燃料在 汽缸 外部燃烧的热机，如 蒸汽机。
② 按工作物质分类：蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机等。
【想一想】热机工作过程中，燃料燃烧释放的能量是否全部转化为了有用功？为什么？
答：不是。因为燃料燃烧释放的能量一部分散失到周围环境中，一部分克服机械部件之间的摩擦做功，还有一部分被排气带走等，所以热机的效率 小于（选填“大于”“小于”或“等于”）100%。
2. 汽油机的构造与工作过程
（1）汽油机的构造
观察汽油机的结构示意图，说出主要部件的名称：
A 汽缸、B 活塞、C 曲轴、D 进气门、E 排气门、F 火花塞、G 连杆。
（2）四冲程汽油机的工作过程
冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 能量转化 简图
吸气冲程 打开 关闭 向 下 运动 无
压缩冲程 关闭 关闭 向 上 运动 机械 能转化为 内 能
做功冲程 关闭 关闭 向 下 运动 内 能转化为 机械 能
排气冲程 关闭 打开 向 上 运动 无
（3）汽油机工作过程中的关键数据
① 一个工作循环包括 四 个冲程，活塞往复 两 次，曲轴转动 两 周，对外做功 一 次。
② 做功冲程中，燃气推动活塞做功，将 内 能转化为 机械 能。其余三个冲程靠 飞轮 的惯性来完成。
③ 汽油机完成一个工作循环需要 四 个冲程，每秒钟完成 2n 个冲程。
随学随练
1．汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，大部分汽车里的发动机是以汽油为燃料的内燃机，汽缸里吸进空气和汽油混合物的是____________冲程，排出废气的是____________冲程。
【答案】 吸气 排气
【详解】汽油机的四个冲程中，吸气冲程中进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，会将空气和汽油的混合物吸入汽缸。
排气冲程时进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，可将汽缸内的废气排出。
2．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程
【答案】 乙 丙 3600
【详解】[1]图乙两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，靠飞轮惯性完成。
[2]图丙两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，燃气推动活塞做功，不需要依靠飞轮惯性完成，将内能转化为机械能。
[3]四冲程汽油机中，飞轮每转动1圈，完成2个冲程。 已知飞轮转速为，即每分钟飞轮转1800圈，因此每分钟完成的冲程数为个。
3．如图所示是热机工作冲程中的__________冲程；为了不让热机在工作时温度太高，在设计时，气缸外有一个水套，里面充满水，是利用了水的__________比较大的物理属性，通过__________的方式减少气缸的内能。
【答案】 压缩 比热容 热传递
【详解】由图可知，热机两个气门都关闭，活塞向上运动，因此该冲程是压缩冲程；水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时可以吸收更多热量，冷却效果更好，因此用水降温利用了水比热容较大的特性；气缸温度高于水，热量从气缸传递到水，是通过热传递的方式减少气缸的内能。
探究二、柴油机
1. 柴油机的构造
观察柴油机的结构示意图，说出主要部件的名称：
A 汽缸、B 活塞、C 曲轴、D 进气门、E 喷油嘴。
2. 柴油机的工作过程
柴油机的工作过程也包含 吸气、压缩、做功 和 排气 四个冲程。
（1）吸气冲程：进气门 打开，排气门 关闭，活塞向 下 运动，吸入 空气。
（2）压缩冲程：进气门 关闭，排气门 关闭，活塞向 上 运动，将气体压缩，温度升高，机械 能转化为 内 能。
（3）做功冲程：压缩冲程结束时，柴油 从喷油嘴喷出，在高温高压的空气中被点燃，推动活塞向 下 运动，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，将废气排出汽缸。
【想一想】柴油机与汽油机相比，在构造和工作过程中有哪些主要区别？
3. 汽油机与柴油机的比较
比较项目 汽油机 柴油机
构造 顶部有 火花塞 顶部有 喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气冲程吸入物质 汽油和空气的混合物 空气
点火方式 点燃 式（火花塞点火） 压燃 式（压缩空气温度升高，喷入柴油自行燃烧）
做功冲程 燃气推动活塞做功 燃气推动活塞做功
效率 较 低 较 高
应用 小型汽车、摩托车等 载重汽车、轮船、拖拉机等
随学随练
1．柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（ ）
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．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程
D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能
【答案】D
【详解】A．汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴，A的说法刚好相反，故A错误；
B．柴油机在吸气冲程中，只吸入空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸的，故B错误；
C．四冲程汽油机的吸气冲程中，进气门是打开的，排气门关闭，故C错误；
D．柴油机的压缩冲程中，活塞对密闭空气做功，将机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，故D正确。
故选D。
2．如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转速为3000r/min；1s内该缸对外做功________次。
【答案】 乙 25
【详解】图A中塞子被顶出时，是气体的内能转化为塞子的机械能，对应四冲程汽油机的做功冲程。
对B图冲程判断：
甲中排气门打开，活塞向上，是排气冲程；
乙中气门都关闭，活塞向下，火花塞点火，是做功冲程，内能转化为机械能，和塞子被顶出的能量转化一致；
丙中进气门打开，活塞向下，是吸气冲程；
丁中气门都关闭，活塞向上，是压缩冲程，机械能转化为内能。
柴油机转速
即每秒飞轮转50转。四冲程柴油机每飞轮转2圈，单个气缸对外做功1次，因此1s内该缸对外做功次。
3．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
（1）这种内燃机是______________（填“汽油机”或“柴油机”）。
（2）在这个冲程中的能量转化是______________。
【答案】 柴油机 内能转化为机械能
【详解】[1]汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机气缸顶部是喷油嘴。由此我们可以判断出这种内燃机是柴油机。
[2] 观察此图我们可以发现，两个气门都是关闭的，且活塞正在向下运动，因此可以判断它正处于做功冲程。此冲程中，能量转化是内能转化为机械能。
【精讲点拨】
1. 四冲程汽油机和柴油机的区别与联系
（1）相同点：
- 工作过程都包含吸气、压缩、做功、排气四个冲程；
- 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；
- 压缩冲程中，机械能转化为内能；做功冲程中，内能转化为机械能。
（2）不同点：
汽油机 柴油机
构造 有火花塞 有喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气
点火方式 点燃式（用火花塞点火） 压燃式（压缩空气温度升高，喷入柴油自行燃烧）
效率 较低（20%～30%） 较高（30%～45%）
应用 小汽车、摩托车、飞机等 载重汽车、轮船、拖拉机、坦克等
2. 四个冲程的区分方法
（1）看进气门和排气门的开闭情况：
- 一个打开一个关闭：吸气冲程（进气门打开）或排气冲程（排气门打开）；
- 两个都关闭：压缩冲程或做功冲程。
（2）看活塞的运动方向：
- 向下运动：吸气冲程或做功冲程；
- 向上运动：压缩冲程或排气冲程。
（3）综合判断：
- 进气门打开且活塞向下：吸气冲程；
- 两个都关闭且活塞向上：压缩冲程；
- 两个都关闭且活塞向下：做功冲程；
- 排气门打开且活塞向上：排气冲程。
【课堂练习】
基础通关
1．（2026·新疆乌鲁木齐·二模）下列运输工具的热机工作时不需要空气的是（ ）
A．直升机 B．游艇 C．货车 D．火箭
【答案】D
【详解】热机工作需要氧气支持燃烧，不同热机的氧气来源不同。直升机、游艇、货车的热机都是内燃机，需要从空气中获取氧气来燃烧燃料；火箭发射自带氧化剂，不需要依靠空气中的氧气，在真空环境也能工作，故选D。
2．（25-26九年级上·天津西青·阶段检测）在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】A．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C符合题意；
D．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故D不符合题意。
故选 C。
3．（2026·江苏扬州·中考真题）如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【详解】加热试管使水沸腾后，高温高压的水蒸气推动橡胶塞冲出，是水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，而在汽油机四个冲程中，做功冲程是高温高压燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，和本实验的能量转化一致。
故选C。
4．（2026·四川内江·中考真题）下列设备工作过程中没有使用热机的是（ ）
A．燃油汽车 B．火箭 C．喷气式飞机 D．电瓶车
【答案】D
【详解】ABC．燃油汽车的内燃机、火箭发动机，喷气式发动机，都属于热机，故ABC不符合题意；
D．电瓶车靠电动机工作，是将电能直接转化为机械能，没有使用到热机，故D符合题意。
故选 D。
5．（2026·广东·二模）题图为四冲程内燃机的做功冲程示意图，此冲程中气缸内的气体（ ）
A．体积变大，内能转化为机械能
B．体积变大，机械能转化为内能
C．体积变小，内能转化为机械能
D．体积变小，机械能转化为内能
【答案】A
【详解】图中冲程中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此气缸内气体体积变大；做功冲程中，高温高压燃气膨胀推动活塞运动，对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
素养提升
6．（25-26九年级上·广东清远·期中）如图所示是汽油机的______________冲程，汽油机在此冲程获得动力，其它三个冲程依靠飞轮的______________来完成；某汽油机飞轮的转速为，则内汽油机对外做功______________次。
【答案】 做功 惯性 25
【详解】汽油机工作时，在做功冲程中缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，获得动力，图中可看出汽油机处在做功冲程；其它三个冲程，吸气冲程、压缩冲程、排气冲程没有动力推动，都是依靠飞轮惯性来完成；已知四冲程汽油机飞轮转速是3000r/min，则此汽油机每秒钟的转速为
一秒内汽油机飞轮转50圈，四冲程内燃机曲轴转两圈，完成1个工作循环，转50圈可完成25个工作循环，100个冲程，对外做功25次。
7．（2026·黑龙江绥化·中考真题）（多选）我国古人曾发明一种点火器，结构如图所示。取火时握住套筒，然后向内猛推推杆，前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。下列说法正确的是（ ）
A．艾绒燃烧是化学能转化为内能
B．推入推杆过程中是通过做功方式改变气体的内能
C．推入推杆使筒内气体分子运动加快
D．推入推杆过程与汽油机做功冲程的能量转化相似
【答案】ABC
【详解】A．艾绒燃烧时，化学能主要转化为内能，故A正确；
B．推入推杆过程中，推杆压缩筒内气体，对气体做功，是通过做功的方式改变气体的内能，故B正确；
C．推入推杆使筒内气体温度升高，气体分子热运动加快，故C正确；
D．推入推杆过程与汽油机的压缩冲程相似，均为机械能转化为内能；汽油机做功冲程是内能转化为机械能，故D错误。
故选ABC。
8．（25-26九年级上·湖南常德·阶段检测）进入展厅，首先看到的是内燃机模型展区，小袁正在观察单缸四冲程汽油机的工作过程。以下说法正确的是（ ）
A．一个工作循环的正确顺序是：吸气、做功、压缩、排气
B．做功冲程中，气体推动活塞做功，内能减少
C．烧开水时水蒸气顶开盖子的过程和压缩冲程类似
D．靠飞轮惯性完成的冲程是做功冲程
【答案】B
【详解】A．单缸四冲程汽油机一个工作循环的正确顺序是吸气、压缩、做功、排气，故A错误；
B．做功冲程中，缸内高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，气体自身内能减少，故B正确；
C．水蒸气顶开壶盖是内能转化为机械能，能量转化和汽油机的做功冲程一致；压缩冲程是机械能转化为内能，二者不同，故C错误；
D．四冲程工作中，只有做功冲程可以主动对外做功，吸气、压缩、排气三个冲程都依靠飞轮惯性完成，故D错误。
故选B。
9．（25-26九年级上·湖北黄冈·期中）请依据跨学科实践：制作简易热机模型，完善下列内容。
【项目提出】了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。
【项目分析】
（1）了解不同热机的工作原理。
（2）方案选择：制作热机需考虑用什么作热源、工作物质是什么，以及如何将内能转化成机械能（即内燃机或外燃机）。
【项目实施】制作一个简易的汽轮机模型。
（1）准备以下材料：空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇、酒精灯。
（2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。
（3）将易拉罐按图所示方式放置在支架上，笔尖对准小风扇的扇叶。
（4）①点燃酒精灯，易拉罐内的水温度升高，这是通过__________的方式来增大水的内能。②当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来，此过程中的能量转化与内燃机的________冲程相同。
【展示交流】
（1）若要缩短加热时间，应该_______（选填“提高”或“降低”）易拉罐内水的初温。
（2）为了加快扇叶的转动速度，小组成员提出了下列改进措施，其中不合理的是( )
A．延长加热的时间 B．使用更轻的材质制作扇叶
C．换用火力更大的酒精灯加热
（3）请你提出一种提高该汽轮机模型的效率的措施：_______。
【答案】 热传递 做功 提高 A 给易拉罐包裹隔热材料减少热量散失
【详解】[1]点燃酒精灯，酒精灯的火焰通过热传递的方式将热量传递给易拉罐内的水，使水的内能增大、温度升高。
[2]当蒸汽喷出时，蒸汽的内能转化为扇叶的机械能。内燃机的做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，也是内能转化为机械能，因此此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相同。
[3]根据，水的质量和比热容不变，提高初温后，水升高到沸点需要吸收的热量更少，因此可以缩短加热时间。
[4]A．延长加热时间只会增加总的蒸汽量，但不会显著提高单位时间内蒸汽对扇叶的作用力，不会显著提高扇叶的转动速度，故A符合题意；
B．使用更轻的扇叶，扇叶惯性小、更容易被蒸汽带动，转速加快，故B不符合题意；
C．换用火力更大的酒精灯，加热更快、蒸汽产生更多，转速加快，故C不符合题意。
故选A。
[5]提高热机效率需要减少能量损失，可以给易拉罐隔热减少散热、减小转轴摩擦、对准喷口减少蒸汽能量浪费等，合理即可。
迁移创新
10．阅读短文，回答问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。
如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
(1)汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为___________能。
(2)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为___________（用字母表示）。
(3)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是___________。
(4)四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是___________。
A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气
(5)当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为___________s；
(6)设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为n时该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为___________。
A． B．np0V排 C．2np0V排 D．4np0V排
【答案】(1)机械能 (2)pV (3)增大牵引力 (4)A (5)0.04 (6)A
【详解】（1）内燃机就是将内能转化为机械能的机器，故汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为机械能。
（2）在做功冲程，活塞移动的距离为L，发动机的单缸排量为V=SL，燃气对活塞所做的功为
（3）根据可知，功率一定时，速度越小，牵引力越大，故降低速度是为了增大牵引力。
（4）四汽缸发动机，各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程，则若四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，此时活塞应该向下运动，由于4号曲轴的位置和1号相同，所以4号活塞也向下运动，所以4号汽缸所处的冲程是吸气冲程，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（5）在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为3000r/min时，1min完成1500个工作循环，每个工作循环所需要的时间为
（6）设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量为，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力为
每个做功冲程燃气对一个活塞做的功为
发动机转速为n时，燃气对活塞做功的功率为
故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
【归纳整理】
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
收获：
（1）我了解了热机的概念：利用 内能 做功的机械，将 内 能转化为 机械 能。
（2）我掌握了汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程 和 排气冲程，其中 做功 冲程将内能转化为机械能，压缩 冲程将机械能转化为内能。
（3）我区分了汽油机和柴油机的异同：汽油机顶部有 火花塞，柴油机顶部有 喷油嘴；汽油机为 点燃 式，柴油机为 压燃 式。

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