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九年級上冊
RJ
第14章
第1節
熱機
1.了解可以利用內能來做功，知道熱機的概念，知道
內燃機是熱機的一種。
2.了解四沖程汽油機和柴油機的構造。
3.了解內燃機各沖程的工作狀態和能量轉化。
同學們知道跑車為什么能大展神威嗎？
蒸汽機帶來一場革命——第一次工業革命！
瓦特改進了蒸汽機
內燃機——第二次工業革命到來！
早期內燃機
早期拖拉機
內燃機的發明，使人類的許多夢想得以實現：飛機、汽車、農用拖拉機、潛艇、坦克等等。
知識點1
熱機
實驗探究：內能與機械能的轉化
在一個試管中裝一些水，用軟木塞塞住。對試管加熱使水沸騰，會看到什么現象？你想到了什么？
知識點1
熱機
實驗探究：內能與機械能的轉化
在一個試管中裝一些水，用軟木塞塞住。對試管加熱使水沸騰，會看到什么現象？你想到了什么？
現象：塞子被試管內的熱氣推出，試管口有“白霧”生成。
想一想：水蒸氣將塞子沖出時能量如何轉化？
水蒸氣的內能
塞子的機械能
如果把試管變成汽缸，把水換成燃料，燃料在汽缸內燃燒，形成高溫高壓的氣體推動活塞做功，便是內燃機
特別提醒：
分析本實驗注意以下三點：
1.
實驗中的能量轉化過程：
(1)
酒精燃燒：化學能轉化為內能；
(2)
沖開塞子：內能轉化為機械能。水蒸氣對塞子做功時，塞子機械能增加，而水蒸氣本身的內能減少。
2.實驗中的能量轉移過程：高溫燃氣→試管→管內的水和水蒸氣。
3.實驗過程中的物態變化過程：汽化和液化。
特別提示：
內能的兩種應用：
利用內能加熱：內能可以直接用來加熱物體，物體獲得內能后，溫度會升高，其實質是能量的轉移過程，如燒水等。
利用內能做功：使內能轉化為機械能，其實質是能量的轉化過程，如小汽車利用燃料燃燒釋放的內能來推動汽車運動等。
下列關于如圖所示實驗的說法，錯誤的是(
)
A.試管口出現的白霧是液化的結果
B.該實驗基本能反映熱機的工作原理
C.木塞沖出的過程中機械能轉化為內能
D.該實驗可以說明做功能改變物體的內能
C
內能轉化為機械能
熱機：利用內能轉化為機械能做功的機器，例如蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等
蒸汽機車
內燃機
火電站的汽輪機
噴氣發動機
內燃機：燃料直接在發動機汽缸內燃燒產生動力的熱機
常見的內燃機：
汽油機
柴油機
知識點2
汽油機
1.
構造
汽缸
火花塞
進氣門
排氣門
連桿
活塞
曲軸
2.
工作原理
2.
工作原理
汽油在汽缸里面燃燒時生成高溫高壓的氣體，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。
3.
工作過程
點火方式：點燃式
吸氣
壓縮
做功
排氣
吸氣
壓縮
做功
排氣
吸氣沖程
1.進氣門、排氣門是什么狀態？
2.活塞向哪個方向運動？
3.吸進的是什么物質？
進氣門打開，排氣門關閉
向下運動
汽油和空氣的混合物
壓縮沖程
1.進氣門、排氣門是什么狀態？
2.活塞向哪個方向運動？
3.發生了什么能量轉化？
進氣門關閉，排氣門關閉
向上運動
機械能轉化為內能
做功沖程
1.進氣門、排氣門是什么狀態？
2.火花塞有什么作用？
3.活塞向哪個方向運動？
4.發生了什么能量轉化？
進氣門關閉，排氣門關閉
火花塞用于引燃汽缸內的油氣混合物
向下運動
內能轉化為機械能
排氣沖程
1.進氣門、排氣門是什么狀態？
2.活塞向哪個方向運動？
進氣門關閉，排氣門打開
向上運動，把廢氣排出氣缸
汽油機工作循環小結
A.吸氣沖程：吸進汽油與空氣的混合物。
B.壓縮沖程：燃料混合氣體被壓縮，溫度升高、壓強增大。〔此沖程將機械能轉化為內能〕
C.做功沖程：(1)點火方式：點燃式
(2)原理：混合氣體猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，燃氣推動活塞對外做功。
〔此沖程將內能轉化為機械能〕
D.排氣沖程：排出廢氣，為下一個工作循環做準備。
⑴在四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其
它三個沖程稱為輔助沖程，要靠飛輪的慣性來完成，所以汽油機在開始工作時要靠外力帶動。
⑵把四個沖程稱為一個工作循環。
⑶一個工作循環活塞往復兩次，曲軸轉動兩轉，對外做一次功，飛輪轉動兩圈。
汽油機工作循環的理解
汽油機的一個工作循環有四個沖程，如圖是________沖程，在該沖程中的能量轉化是_______________________。
做功
內能轉化為機械能
火花塞打火
1.進氣門、排氣門是什么狀態？
2.活塞向哪個方向運動？
3.排出的氣體與吸進的氣體具有的內能是否相同？
排氣沖程
進氣門關閉，排氣門打開
向上運動
不同，排出的氣體具有的內能多
2.汽油機一個工作循環包括____沖程，活塞往復____次，曲軸轉動____圈，與曲軸相連的飛輪也轉____圈，做功____次。有____次能量轉化。
1.汽油機工作的四個沖程中，只有____________氣體對外做功，其他三個沖程都是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的____________來完成。必須靠外力來啟動。
做功沖程
飛輪的慣性
4
2
2
1
2
2
記為“42221”
如圖所示，是汽油機工作時的四個沖程，其中會對外做功的是（　　）
D
C
B
D
A
做功沖程
如圖甲、乙、丙、丁是單缸汽油機一個工作循環的四個沖程。以下說法不正確的（　　）
A．圖乙沖程是靠飛輪的慣性來完成的
B．圖丙沖程吸入的物質是汽油和空氣的混合物
C．圖甲是壓縮沖程，機械能轉化為內能
D．圖丁是做功沖程，內能轉化為機械能
丙
乙
丁
甲
C
排氣沖程
無能量轉化
知識點3
柴油機
1.
構造
2.
柴油機的工作原理
柴油在汽缸里面燃燒時生成高溫高壓的氣體，推動活塞做功，活塞移動帶動曲軸轉動
柴油機總體結構和工作原理與汽油機十分相似，但內部結構與工作流程上仍有區別
3.
柴油機的工作過程
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
吸氣沖程
進氣門打開
排氣門關閉
活塞向下運動
吸入空氣
壓縮沖程
進氣門關閉
排氣門
關閉
活塞向上運動
汽缸內的空氣被快速壓縮，溫度急劇上升至柴油燃點
該沖程中機械能轉化為內能
做功沖程
進氣門關閉
排氣門
關閉
活塞向下運動
噴油嘴噴出霧狀
柴油，遇到高溫
空氣后劇烈燃燒，
推動活塞向下移
動，對外做功
該沖程中內能轉化為機械能
排氣沖程
進氣門關閉
排氣門打開
活塞向上運動
排出廢氣
柴油機和汽油機的區別與聯系
相同點：
都是燃料在汽缸內燃燒，都是將內能轉化為機械能的裝置，都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構成一個工作循環，曲軸和飛輪轉動兩周，對外做功一次，啟動時，都是靠外力先使飛輪和曲軸轉動起來.
不同點：
內燃機
項目
汽油機
柴油機
燃料
汽油
柴油
構造
工作循環
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
主要特點
主要用途
汽缸頂部是火花塞
汽缸頂部是噴油嘴
吸入汽油和空氣的混合物
吸入純凈的空氣
壓縮程度較小
壓縮程度較大
點燃式
壓燃式
輕巧、效率較低
笨重、效率較高
小汽車和小型農業機
械、低速飛機等
載重汽車、
拖拉機、火車、輪船等
汽油機和柴油機的優缺點
汽油機
質量小
體積小
噪音小
輸出功率低
柴油機
質量大
體積大
效率高
輸出功率高
現代汽車多數采用四缸或六缸等多缸發動機，每個汽缸都進行四沖程循環，交替做功保證動力平穩。
A．汽油機汽缸頂部有噴油嘴，而柴油機汽缸頂部有火花塞
B．柴油機在吸氣沖程中，將柴油和空氣的混合物吸入汽缸
C．汽油機在做功沖程中，進氣門關閉，排氣門打開
D．汽油機在做功過程中，把內能轉化為機械能
D
關閉
互換
關于熱機，下列說法正確的是（　
　）
內能轉化為機械能
熱機
應
用
蒸汽機
汽輪機
內燃機
噴氣發動機
汽油機柴油機
機體構造
工作流程
能量轉化
1.
如圖甲所示是四沖程汽油機工作過程中的一個沖程，對該沖程的敘述錯誤的是（　　）
A．能量轉化是機械能轉化為內能
B．能量轉化情況與圖乙水蒸氣對木塞做功時情況相同
C．該沖程是做功沖程
D．汽缸內燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓氣體
A
做功沖程中
內能轉化為機械能
2.
如圖所示為生活中常用的熱水瓶，注入一定量的沸水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞會跳起來。內燃機的哪個沖程與這一現象的能量轉化相同（
）
C
A.吸氣沖程
B.壓縮沖程
C.做功沖程
D.排氣沖程
內能轉化
為機械能
3.
某單缸四沖程汽油機銘牌上標有“3000r/min”，則以下說法不正確的是（　　）
B
A．在壓縮沖程中，是機械能轉化為內能
B．在工作過程中，汽油機每秒鐘完成200個沖程，做功50次
3000r/min
=
50r/s，飛輪每秒轉50圈，則代表該
汽油機完成25個工作循環，100個沖程，做功25次
C．只有在做功沖程內燃機才會對外做功
D．汽油機和柴油機的點火方式不同
4．【2020?鎮江】某汽油機的四個沖程如圖所示。在該汽油機的一個工作循環中，壓縮沖程結束后，下一個沖程是(　　)
【點撥】汽油機壓縮沖程結束后，下一個沖程是做功沖程。C圖中汽油機兩個氣門都關閉，活塞向下運動，是做功沖程。
C
5．(2020·廣元)汽油機工作時將燃料燃燒時產生的________能轉化為________能，一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉速是4
800
r/min，該汽油機每秒對外做功________次。
【點撥】熱機就是利用燃料燃燒時產生的內能來做功的機器，工作時把內能轉化為機械能；單缸四沖程汽油機的飛輪轉速是4
800
r/min＝80
r/s。因為一個工作循環轉2圈，完成4個沖程，做功一次，所以每秒完成40個工作循環，完成160個沖程，做功40次。
內
機械能
40

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