人教物理 九年级同步学案（附答案）14.1热机

第1节　热机
【自主预习探新知】
【新知初探】
一、热机
1．概念：把________转化为________的机械叫作热机。
2．种类：热机的种类很多，包括________、________、汽轮机、喷气发动机等。
二、内燃机
1．定义：燃料直接在发动机________内燃烧产生动力的热机。
2．分类：内燃机分为汽油机和________两大类，它们分别用________和柴油作为燃料。
三、汽油机
1．结构：如图14－1－1所示，(1)汽缸，(2)________，(3)进气门，(4)________，(5)________，(6)曲轴，(7)连杆。
图14－1－1
2．冲程：活塞从汽缸的________运动到________的过程叫作一个冲程。多数汽油机是由________、压缩、________和排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
3．工作过程
进气门
排气门
活塞运动
吸气冲程
_______
_______
向下
压缩冲程
关
关
_______
做功冲程
_______
_______
_______
排气冲程
关
_______
_______
四、柴油机
1．柴油机的工作过程也分为吸气、________、做功、________四个冲程。
2．柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也________(选填“大于”或“小于”)汽油机，因而可以输出更大的________。
3．汽油机轻巧，但效率低，多用于____________、飞机等；柴油机笨重，效率________，多用于____________、拖拉机、坦克、轮船等。
【预习自测】
1．下列交通工具，动力设备不是热机的是
(　　)
A．远洋轮船
B．载重汽车C．战斗机
D．电动车
2．图14－1－2所示为汽油机________冲程，该冲程工作时将________能转化为________能。
图14－1－2
【合作探究破疑难】
【要点突破】
知识点1　
汽油机
结合教材第19页“四冲程汽油机工作原理示意图”，思考下列问题。
1．从汽油机的四个冲程特点分析，汽油机在哪个冲程获得动力？哪几个冲程靠外部飞轮的惯性来完成？
2．既然辅助冲程靠惯性来完成，那么飞轮制作得笨重一些好还是轻便一些好？
3．汽油机在工作过程中，有哪两个冲程涉及能量转化？能量是怎样转化的？
【归纳总结】
四冲程内燃机在一个工作循环中，活塞往复运动____次，曲轴转动____周，汽缸内的燃油燃烧爆发____次，对外做功____次。
【典例1】汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，图14－1－3是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法不正确的是
(　　)
甲　　　　　乙　
丙　　　　　　丁
图14－1－3
A．甲冲程是把机械能转化为内能
B．乙冲程是排气冲程
C．丙冲程是把机械能转化为内能
D．丁冲程是吸气冲程
想一想：请从吸气冲程开始，按顺序给典例1中四幅图排序
。
【方法技巧】
【针对训练】
1．图14－1－4甲是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图甲可以看出，它此时正处在________冲程，其能量转化情况与图________(选填“乙”或“丙”)相同。
　
甲　　
　　　　乙　　　　　　丙
图14－1－4
知识点2　
柴油机
比较柴油机(图14－1－5)与汽油机的构造及工作过程，思考下列问题。
图14－1－5
1．柴油机与汽油机在构造上有哪些相同点和不同点？
2．柴油机与汽油机都有四个冲程，在吸气冲程中汽油机吸入的是汽油与空气的混合物，柴油机吸气冲程吸入的是什么？柴油是在什么时候注入汽缸的？
3．汽油机是通过火花塞打火点燃燃气，柴油机没有火花塞，也能完成做功冲程，那么柴油机是怎样点燃柴油完成做功冲程的呢？
【归纳总结】
汽油机和柴油机的对比
热机
项目
汽油机
柴油机
构造
汽缸顶部有火花塞
汽缸顶部有喷油嘴
燃料
汽油
柴油
吸气冲程
吸入的是汽油和空气的混合物
吸入的只有空气
实际应用
轻便的汽车、摩托车等
机体笨重的载重汽车、火车、轮船等
点火方式
火花塞产生电火花(点燃式)
压缩冲程结束时，喷油嘴喷出的雾状柴油，遇到高温的空气，自动燃烧(压燃式)
相同点
燃料都在汽缸内燃烧(2)都将内能转化为机械能(3)都由四个冲程构成一个工作循环(4)排气冲程都排出废气(5)启动时都靠外力使飞轮转动
【典例2】
下列关于汽油机和柴油机的说法，正确的是
(　　)
A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程
B．汽油机和柴油机都属于内燃机
C．在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是柴油和空气的混合物
D．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机汽缸顶部有火花塞
【针对训练】
2．单缸四冲程柴油机在工作过程中，燃料的________能转化为________能，做功冲程将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的____________来完成的。
【达标检测】(10分钟)
1．图14－1－6所示的四种交通工具，不用热机作为动力机械的是
(　　)
A．自行车　　　　
　B．轮船
C．卡车　　　
　　　D．飞机
图14－1－6
2．图14－1－7所示为四冲程汽油机未按工作循环顺序排列的各冲程示意图。工作时机械能转化为内能的冲程是
(　　)
　　　
　A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
图14－1－7
3．根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是
(　　)
A．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部有一个喷油嘴
B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物
C．吸气冲程是内能转化为机械能
D．压缩冲程是内能转化为机械能
4．如图14－1－8所示，表示的是汽油机的________冲程；在压缩冲程中，是通过________方式增加气体内能的。
图14－1－8
5．一台柴油机飞轮的转速为2
400
r/min，则在1
s内，柴油机完成________个冲程；对外做功的次数是________。
第十四章　内能的利用
第1节　热机
【自主预习·探新知】
[新知初探]
一、1.内能　机械能　2.蒸汽机　内燃机
二、1.汽缸　2.柴油机　汽油
三、1.(2)火花塞　(4)排气门　(5)活塞
2．一端　另一端　吸气　做功
3．开　关　向上　关　关　向下　开　向上
四、1.压缩　排气　2.大于　功率
3．轻型汽车　高　载重汽车
[预习自测]
1．D
2．压缩　机械　内
【合作探究·破疑难】
[要点突破]
知识点1
1．在做功冲程获得动力；吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是靠外部飞轮的惯性来完成。
2．因为影响惯性的因素是物体的质量，所以飞轮制作得笨重一些好。
3．涉及能量转化的是压缩冲程和做功冲程，压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化成机械能。
[归纳总结]
2　2　1　1
[典例1]
C　解析：甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能；乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能；丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。
[想一想]
　丁甲丙乙。
[针对训练]
1．做功　丙　解析：观察图甲可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程；做功冲程中内能转化为机械能；图乙是用力将活塞压下，活塞对空气做功，是将机械能转化为内能。图丙对试管中的水加热，使试管中水的内能增大，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。
知识点2
1．相同点：都有进气门、排气门、汽缸、活塞、连杆和曲轴；不同点：汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴。
2．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气；在压缩冲程结束时，柴油通过喷油嘴被喷入汽缸。
3．在压缩冲程中，柴油机的活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高，在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过了柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来，燃烧放出的热使得气体的温度和压强急剧升高，从而推动活塞做功，完成做功冲程。
[典例2]B　解析：柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都属于内燃机，其工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程；只不过汽油机在吸气冲程吸入的物质是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只是空气；在结构上汽油机汽缸顶部有一个火花塞，而柴油机汽缸顶部有一个喷油嘴。所以，B选项说法正确，A、C、D选项说法错误。
[针对训练]
2．化学　内　惯性
解析：燃料燃烧时，燃料的化学能转化为内能，柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化成气体的内能；在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，内能转化成活塞的机械能；其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。
[达标检测]
1．A　解析：只有自行车是利用人力行驶的，轮船、卡车一般用柴油机作为动力机械，飞机用喷气发动机作为动力机械。
2．B　解析：由图可知A为排气冲程，B为压缩冲程，C为吸气冲程，D为做功冲程，四个冲程中压缩冲程和做功冲程有能量的转化，压缩冲程为机械能转化为内能，做功冲程为内能转化为机械能。故选B。
3．A　解析：汽油机和柴油机结构不同之一：汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴；工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气；热机工作过程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。故选A。
4．做功　做功　解析：两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做功冲程；压缩冲程是通过做功的方式增加气体内能的。
5．80　20　解析：一台柴油机飞轮的转速为2
400
r/min，则该柴油机每秒转40圈，完成20个工作循环，柴油机完成80个冲程，对外做20次功。
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