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第2節 內燃機
第二章 改變世界的熱機
1.理解內燃機的基本原理。
2.了解汽油機的構造及工作原理。
3.了解火箭發動機的原理和中國火箭的發展史。
汽車奔馳
列車飛駛
飛機凌空飛去
艦船劈波斬浪
圖片中的各種機械，動力都來自于熱機。其中，內燃機是應用最廣泛，也是常見的一種熱機。內燃機是怎樣工作的，內燃機有哪些特點呢？
知識點一：什么是內燃機
如圖所示,在透明塑料盒上鉆一個小孔,把電子式火花發生器的放電針插進孔中,打開盒蓋,在盒中滴入幾滴酒精,再將盒蓋蓋好,然后按下火花發生器的按鈕,觀察發生的現象。
觀察：內能轉化為機械能
【現象】
【能量轉化】
盒內酒精劇烈燃燒，盒蓋被酒精燃燒產生的燃氣推出。
酒精的化學能 → 燃氣的內能 → 盒蓋的機械能。
汽油、柴油等燃料與空氣混合，如果遇到火花，就會發生燃燒。在活塞式內燃機里，這樣的燃燒是在汽缸內進行的。汽缸內的每次燃燒，都會生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，而活塞通過連桿、曲軸與飛輪相連，從而使活塞的移動帶動飛輪轉動，如圖所示。
1. 汽缸 　2. 活塞　 3. 連桿
4. 曲軸　 5. 進氣活門　
6. 排氣活門　7. 火花塞　
8. 飛輪
（1）定義：燃料在汽缸內燃燒，產生的燃氣直接推動活塞做功的熱機叫做活塞式內燃機。
（2）種類：常見的活塞式內燃機有兩種，以汽油為燃料的汽油機和以柴油為燃料的柴油機。
活塞式內燃機
汽油機
柴油機
知識點二：汽油機的工作過程
1.汽油機的構造
2.工作原理
汽油在汽缸里面燃燒時生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功。活塞移動帶動曲軸轉動。
活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物從進氣門吸入氣缸。
3.工作過程
燃料在高溫高壓下燃燒更充分。
壓縮沖程：進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮。
機械能
內能
3.工作過程
3.工作過程
做功沖程：在壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功。
內能
機械能
（提供動力）
3.工作過程
排氣沖程：進氣門保持關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出汽缸。
以上四個沖程不斷循環，活塞就能不斷獲得機械能。
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
以上四個沖程不斷循環，活塞就能不斷獲得機械能。
吸氣
壓縮
做功
排氣
一個循環
4個沖程
活塞往復2次
飛輪和曲軸轉動2周
對外做功1次
燃料燃燒1次
只有做功沖程對外做功，其他三個沖程靠飛輪慣性完成。
在實際應用中，為了增大功率和減小震動，常把四個或更多的汽缸組合在一起，它們的做功沖程是輪流進行的。如圖所示的內燃機是一部汽車配備的四缸發動機，這可是汽車里構造最為精密、復雜的部件。
知識點三：飛向太空
萬戶所用的火箭是在竹筒（或紙筒）內裝上火藥，然后點燃火藥，火藥燃燒后產生的氣體膨脹，從竹筒的尾端向后高速噴出，推動箭筒向前飛行。這和現代火箭發動機的原理是一樣的。
現代火箭發動機：火藥燃燒后產生的氣體體積膨脹，從尾端向后高速噴出，推動火箭向前飛行。
我國不僅是火箭的發源地，還是一個航天大國我國大的長征系列運載火箭，有著極佳的性能。
我國的“長征”系列運載火箭
常用的火箭是多級火箭。如圖所示是一枚三級火箭運行過程。三級火箭的第一級燃料用完以后就自動脫落，以減小質量；隨后第二級點火發動，燃料用完后也將自動脫落，再點燃第三級。
利用火箭，人類不僅可以發射人造衛星，還成功地發射了載人的宇宙飛船。2003年10月15日，“神舟”五號載人飛船用“長征二號 F”運載火箭發射成功，將宇航員楊利偉送上太空，實現了中國人的飛天之夢。2012 年 6 月 16 日，“神舟”九號飛船再次升空，與“天宮”一號交會對接成功，將三位航天員送入“天宮”一號實驗艙。中國，已經揭開了邁向“太空文明”新時代的序幕。
1.內燃機：燃料在汽缸內燃燒生成高溫高壓的的燃氣,使燃氣推動活塞做功的機器。
2.常見的內燃機：汽油機和柴油機。
3.汽油機工作原理：在汽缸內燃燒汽油，汽油的化學能轉化為內能，產生高溫高壓的燃氣，燃氣推動活塞做功，將內能轉化為機械能。
4.汽油機工作過程
吸氣沖程：吸入空氣和汽油的混合物，進氣門開。
壓縮沖程：機械能轉化為內能。
做功沖程：內能轉化為機械能。
排氣沖程：排出廢氣，排氣門開。
5.火箭的工作原理
1、如圖所示是單缸四沖程內燃機的四個沖程的示意圖，下列四組關于這種內燃機一個工作循環中四個沖程的順序排列，正確的是（ ）
A.丙、丁、乙、甲
B.乙、丁、甲、丙
C.乙、甲、丁、丙
D.甲、乙、丙、丁
B
甲 乙 丙 丁
2.關于熱機，下列說法正確的是（ 　）
A．汽油機頂部有噴油嘴，柴油機頂部有火花塞
B．柴油機在吸氣沖程中，將柴油和空氣的混合氣吸入氣缸
C．汽油機在做功沖程中，進氣門關閉排氣門打開
D．汽油機在做功沖程中，是把內能轉化為機械能
D
3.如圖所示，是單缸四沖程汽油機的________沖程，如果該單缸四沖程汽油機在某工作狀態下飛輪的轉速為2400r/min，則汽油機在該工作狀態下1s內對外做功 _____次。
壓縮
20

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