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物理 人教版
九年級(jí)全一冊
第十四章　內(nèi)能的利用
第一節(jié)　 熱機(jī)
新課導(dǎo)入
圖中什么設(shè)備為我們提供了強(qiáng)大的推力，把人們從繁重的體力勞作中解放出來？
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理。
2．知道內(nèi)燃機(jī)工作過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
3．能說出柴油機(jī)與汽油機(jī)的異同。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
教學(xué)重點(diǎn)：
汽油機(jī)的工作原理及能的轉(zhuǎn)化過程。
教學(xué)難點(diǎn)：
內(nèi)燃機(jī)的工作原理。
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)1　熱機(jī)
熱機(jī)——利用內(nèi)能做功的機(jī)械
思考：這個(gè)實(shí)驗(yàn)中能量轉(zhuǎn)化的情況。
燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，傳給水和水蒸氣；水蒸氣把塞子沖出去，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的動(dòng)能。
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)1　熱機(jī)
熱機(jī)的種類：
蒸汽機(jī)車
內(nèi)燃機(jī)車
噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
火電站的汽輪機(jī)
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)1　熱機(jī)
燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)叫做內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是現(xiàn)代社會(huì)中最常見的一種熱機(jī)。
內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類。它們分別用汽油和柴油作為燃料。
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)2　汽油機(jī)
汽油機(jī)的構(gòu)造：
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)2　汽油機(jī)
一個(gè)沖程：活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程。
四個(gè)沖程：
一個(gè)工作循環(huán)：把這四個(gè)沖程稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)2　汽油機(jī)
吸氣沖程：進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉。活塞由上端向下端運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入汽缸。
吸氣沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)2　汽油機(jī)
壓縮沖程：進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，溫度升高。
機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
壓縮沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)2　汽油機(jī)
做功沖程：在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對外做功。
燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使汽油機(jī)獲得動(dòng)力。
做功沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)2　汽油機(jī)
排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出汽缸。
排氣沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)2　汽油機(jī)
回憶并思考：
1．在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？
2．哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？
3．哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
柴油機(jī)：
噴油嘴
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
柴油機(jī)工作原理：
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
吸氣沖程：進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉。活塞由上端向下端運(yùn)動(dòng)，將空氣吸進(jìn)汽缸。
空氣
吸氣沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
壓縮沖程：進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強(qiáng)更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫度已超過柴油的著火點(diǎn)。
機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
壓縮沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
做功沖程：在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，使柴油機(jī)獲得動(dòng)力。
做功沖程
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出汽缸。
排氣沖程
燃燒后的廢氣
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
柴油機(jī)和汽油機(jī)的相同點(diǎn)：
1.基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。
2.每個(gè)工件循環(huán)都經(jīng)歷四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
3.四個(gè)沖程中，只有做功沖程對外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。
4.一個(gè)工作沖程中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。
知識(shí)全解
知識(shí)點(diǎn)3　柴油機(jī)
柴油機(jī)和汽油機(jī)的區(qū)別：
1.“長征五號(hào)”系列運(yùn)載火箭，為“天問一號(hào)”、“嫦娥五號(hào)”等多項(xiàng)重要航天器發(fā)射任務(wù)立下了汗馬功勞。下面關(guān)于“長征五號(hào)”涉及的物理知識(shí)，說法正確的是（　　）
A．應(yīng)選擇比熱容大的燃料
B．火箭發(fā)射產(chǎn)生的白霧是擴(kuò)散現(xiàn)象
C．火箭升空時(shí)，燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能
D．火箭穿過大氣層時(shí)是通過熱傳遞的方式改變了防護(hù)罩的內(nèi)能
當(dāng)堂練習(xí)
C
當(dāng)堂練習(xí)
解析　
A．燃料的熱值是燃料本身的特性，只與燃料的種類有關(guān)，熱值大的燃料，在相同條件下，完全燃燒放出的熱量更多，所以火箭應(yīng)選擇熱值大的燃料，故A錯(cuò)誤；
B．火箭發(fā)射產(chǎn)生的白霧是水蒸氣遇冷液化成的小水珠，故B錯(cuò)誤；
C．火箭升空時(shí)，燃料燃燒獲取的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能，故C正確；
D．火箭穿過大氣層時(shí)與空氣摩擦，通過做功的方式改變了防護(hù)罩的內(nèi)能，故D錯(cuò)誤。
故選C。
當(dāng)堂練習(xí)
2.搭載神舟十三號(hào)載人飛船的長征二號(hào)F遙十三運(yùn)載火箭，順利將航天員送入太空，如圖所示，火箭工作時(shí)將______能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；火箭______熱機(jī)（選填“屬于”或“不屬于”）。
內(nèi)
屬于
當(dāng)堂練習(xí)
解析　
火箭工作時(shí)，燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
火箭噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)靠燃燒燃料獲得內(nèi)能，將燃料燃燒的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，屬于熱機(jī)。
當(dāng)堂練習(xí)
3.圖是四沖程汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中的兩個(gè)沖程，下列判斷正確的是（　）
A．甲圖為吸氣沖程，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能
B．乙圖為壓縮沖程，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為缸內(nèi)氣體的內(nèi)能
C．甲圖為做功沖程，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為缸內(nèi)氣體的內(nèi)能
D．乙圖為排氣沖程，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能
B
甲 乙
當(dāng)堂練習(xí)
解析　
AC．甲圖兩氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，為做功沖程，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能，故A、C錯(cuò)誤；
BD．乙圖兩氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，為壓縮沖程，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為缸內(nèi)氣體的內(nèi)能，故B正確，D錯(cuò)誤。
故選B。
當(dāng)堂練習(xí)
4.小汽車已成為大多數(shù)家庭出行代步的工具，其發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)為汽油機(jī)，下列有關(guān)汽油機(jī)的說法正確的是（　　）
A．汽油機(jī)的吸氣沖程吸入的是空氣
B．汽油機(jī)的效率一般比柴油機(jī)的效率高
C．汽油機(jī)的點(diǎn)火方式是壓燃式
D．汽油機(jī)的壓縮沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D
當(dāng)堂練習(xí)
解析　
A．汽油機(jī)的吸氣沖程吸入的是空氣和汽油的混合物，故A錯(cuò)誤；
B．柴油機(jī)是壓燃式，一般是柴油機(jī)的效率高，故B錯(cuò)誤；
C．汽油機(jī)的點(diǎn)火方式是用火花塞點(diǎn)火，故C錯(cuò)誤；
D．汽油機(jī)的壓縮沖程中，活塞向上運(yùn)動(dòng)，壓縮空氣和汽油的混合物，混合物內(nèi)能增大，溫度升高，是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確。
故選D。
當(dāng)堂練習(xí)
5.上世紀(jì)人類制成了世界上第一盞用海浪發(fā)電的航標(biāo)燈。它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量將空氣吸入氣室，壓縮后再推入工作室，然后推動(dòng)渦輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。那么（　　）
A．當(dāng)海水下降時(shí)，閥門K1開啟，閥門K2關(guān)閉
B．當(dāng)海水上升時(shí)，閥門K1關(guān)閉，閥門K2開啟
C．當(dāng)海水下降時(shí)，類似于汽油機(jī)的做功沖程
D．當(dāng)海水上升時(shí)，類似于汽油機(jī)的壓縮沖程
D
當(dāng)堂練習(xí)
解析　
AC．由圖示知，海水下降時(shí)，活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣室容積增大，閥門上面的大氣壓強(qiáng)大于氣室內(nèi)的大氣壓強(qiáng)，于是閥門K1關(guān)閉，K2開啟，空氣進(jìn)入氣室，這個(gè)過程相當(dāng)于汽油機(jī)的吸氣沖程，故A、C不符合題意；
BD．海水上升時(shí)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，氣室內(nèi)的空氣被壓縮，內(nèi)能增大，是活塞的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，這相當(dāng)于汽油機(jī)的壓縮沖程，這個(gè)過程中閥門下面的壓強(qiáng)增大，大于閥門上面的大氣壓，于是閥門K1開啟，K2關(guān)閉，故B不符合題意，D符合題意。
故選D。
本課小結(jié)
熱機(jī)
熱機(jī)：
利用內(nèi)能做功的機(jī)器；內(nèi)燃機(jī)是最常見的一種熱機(jī)。
內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。
汽油機(jī)：
柴油機(jī)：
汽油機(jī)單缸四沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣。
能量轉(zhuǎn)化：壓縮沖程—機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
做功沖程—內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
柴油機(jī)與汽油機(jī)的相同點(diǎn)
柴油機(jī)與汽油機(jī)的區(qū)別：燃料、構(gòu)造、沖程、特點(diǎn)、用途
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