资源简介

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人教版
物理
九年级上册
第十四章
内能的利用
第一节
热机
学习目标
1.知道热机的概念，了解内燃机是热机的一种。复述热机的定义，解释热机中能量的转化列举热机的种类。
2.了解汽油机、柴油机的构造。通过实验探究，发现汽油机、柴油机冲程的工作状态和能量转化。能表述汽油机、柴油机冲程各冲程的工作状态和能量转化。
3.区分汽油机和柴油机。
汽车奔驰
列车飞驶
飞机凌空飞去
舰船劈波斩浪
你知道它们为什么能大展神威吗？
导入新知
合作探究
热机
讨论这个实验中能量转化的情况。
酒精燃烧时化学能转化为内能，传递给水，使水的内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
热机
定义：
利用内能做功的机械
种类：
蒸汽机车
喷气发动机
火箭发动机
火电站的汽轮机
热机的发明和使用，对人类社会的发展起到了重要作用。
汽油机的构造
汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动，叫作一个冲程。
吸气
压缩
做功
排气
汽油机一个工作循环有四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
汽油机的工作过程
吸入气体:
。
吸气冲程
活塞运动方向：
。
汽油和空气的燃料混合物
阀门：进气阀
；
排气阀
。
打开
关闭
向下
压缩冲程
燃料混合物：压强
，
温度
。
阀门：进气阀
；
排气阀
。
活塞运动方向：
。
关闭
关闭
增大
向上
升高
能量转化：
能
能
机械
内
活塞对燃料混合物做功，燃料内能增大，温度升高。
在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
活塞运动方向：
。
向下
做功冲程
能量转化：
能
能
机械
内
阀门：进气阀
；
排气阀
。
活塞运动方向：
。
关闭
打开
向上
排气冲程
如图所示是四冲程汽油机工作时四个冲程的示意图，属于压缩冲程的是（　　）
D
A
D
B
C
例题
1．在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？
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？
压缩冲程把机械能转化为内能；做功冲程把内能转化为机械能。
做功冲程
排气冲程
练一练
活塞往复运动
次。
对外做功
次。
汽缸内的燃油燃烧爆发
次。
4.四冲程内燃机一个工作循环：
2
1
1
柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。
喷油嘴
柴油机
种类
汽油机
柴油机
相同点
不
同
点
构
造
燃
料
吸入气体
点火方式
都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
火花塞
喷油嘴
汽油
柴油
汽油和空气
空气
点燃式
压燃式
汽油机和柴油机比较
1.汽油机的应用
2.柴油机的应用
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
内燃机的应用
课堂练习
1．如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，根据图中提供的信息回答下列问题。
（1）塞子冲出试管后，因为　
　继续向前运动；
（2）塞子被推出的过程中，　
　能转化成　
　能，这个过程中能量转化与热机中的　
　冲程相同。
惯性
内
机械
做功
A．甲、乙、丙、丁
B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丁、乙、丙
D．甲、丙、乙、丁
2．如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（　　）
C
甲
丁
乙
丙
3．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（
）
A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高
C
归纳新知
热机
内能转化为机械能
热机工作原理
内燃机
汽油机
柴油机
工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
1.下列设备中，没有利用热机的是(　　)
D
课后练习
2.【教材图片题】如图所示，用酒精灯给试管里的水加热，水和水蒸气会把软木塞冲出去。在这个过程中，酒精燃烧，把酒精的__________能转化为________能，再通过__________的方式增加水的内能，最后软木塞冲出，水蒸气的________能转化为软木塞的________能。这个实验证明了我们可以利用内能来________，
热机就是利用这个原理来工作的。
化学
内
热传递
内
机械
做功
3.在热机工作的四个冲程中，对外做功的是(　　)
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
C
4.(2020－2021·合肥包河区月考)汽车已走进很多现代家庭，图为四冲程汽油机汽缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是(　　)
A．乙甲丙丁
B．甲丁乙丙
C．丙乙甲丁
D．丙丁甲乙
C
5.(2020·巴中中考)下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中不是靠飞轮惯性完成的是(　　)
C
6.下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是(　　)
A．柴油机的顶部有喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞
B．汽油机和柴油机都属于内燃机
C．在做功冲程中，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式
D．柴油机吸入气缸的是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物
C
7.如图所示是__________(选填“汽油机”或“柴油机”)的构造示意图，此时为_______冲程，将________能转化为________能。
柴油机
压缩
机械
内
8.(2019·江西中考)如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程，以下与做功冲程最相似的是(　　)
C
9.四冲程柴油机在压缩冲程中，汽缸内的空气温度、内能、体积和压强的变化情况是(　　)
A．温度降低，内能减小，体积增大，压强变小
B．温度降低，内能减小，体积减小，压强变大
C．温度升高，内能增大，体积增大，压强变小
D．温度升高，内能增大，体积减小，压强变大
D
10.(2019·武汉中考改编)如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是(　　)
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量全部转化为机械能
D．排气冲程中，将机械能转换为内能
A
11.(2020·常州中考改编)如图所示是在常州灯会中展出的“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为________________________，这与四冲程汽油机的________冲程相同。
内能转化为机械能
做功
12.(2020·丹东中考改编)若某汽油机飞轮转速为2400
r/min，则该汽油机每分钟经过________个冲程，活塞往复运动________次，对外做功________次。
4800
2400
1200
13.科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度______(选填“升高”“降低”或“不变”)，其内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，这样燃烧同样多的燃料获得更多的机械能，这款内燃机的第六冲程是________冲程。
降低
减小
排气
14.光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，其核心部分的工作原理如图所示：带有活塞的密闭气室中装有NO2，当光从窗口射入时，发生分解反应：2NO2光照2NO＋O2，导致气室内气压增大；当无光照射情况下，又发生化合反应：2NO＋O2无光2NO2，导致气室内气压
减小。这样便可通过控制窗口处射入的光能使气室中的气态物质循环反应，从而推动活塞输出机械能。则该光发动机装置中的活塞向右运动时，相当于如图汽油机四个冲程中的________。
丙
15.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为5×10－3
m2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50
mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105
Pa，飞轮1
min转动1800
r，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
解：(1)已知平均压强p＝8.0×105
Pa，活塞面积S＝5×10－3
m2，由p＝
可得，燃气对活塞的平均压力F＝pS＝8.0×105
Pa×5×10－3
m2＝4000
N；
15.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为5×10－3
m2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50
mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105
Pa，飞轮1
min转动1800
r，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，求：
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
解：(2)因为活塞移动的距离s＝50
mm＝0.05
m，所以一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝Fs＝4000
N×0.05
m＝200
J；
(3)汽油机的功率。
解：(3)飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，则燃气对活塞做的总功：W总＝W×900＝200
J×900＝180000
J，而t＝1
min＝60
s，故汽油机的功率：P＝＝
＝3000
W。
再
见

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