京师教育精品小班学科辅导讲义
课程名称 : 同步培优 年 级： 初三 辅导科目： 物理 课时数： 3
第一讲：热机、热值
教学目标
1、掌握内燃机的四大冲程；
2、了解内能的利用，知道常见的热机——内燃机工作过程及其应用实例；
3、认识燃料的热值。
教学重难点
1、区分汽油机与柴油机；
2、理解热值的定义及其计算。
三、教学过程
（一）、课堂回顾
请同学们举例说明热机在生活中的应用？
（二）、知识要点
知识点1、热机
利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
1、内能利用的两种方式：加热、做功。
2、内燃机及其工作原理：
①内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
②内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
3、内燃机的四个冲程：
活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。
汽油机 柴油机
4、汽油机和柴油机的异同点：
不同点 相同点
项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式
燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气
压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16
做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功
效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％
用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械
知识点2、热值
我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
单位是：J/㎏。
1、与燃料燃烧放出的热量有关的因素：
①燃料的种类；
②燃料的质量；
③燃料是否充分燃烧。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=mq（或qv）。
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
（三）、精讲精练
例题1、柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有 ，汽油机气缸顶部有 ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 。
【思路点拨】总结汽油机和柴油机的异同点：①相同点：四个冲程相同，能的转化相同；②不同点：①吸入的物质不同；②结构不同；③压强不同，效率不同；④点火方式不同。
【答案】喷油嘴；火花塞；空气与汽油的混合物；空气
变式训练1、下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】B
变式训练2、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，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（ ）
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
【答案】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，A正确；
乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，B正确；
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，C错误；丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，D正确
例题2、有关热值的概念，下列说法中正确的是（ ）
A、燃料完全燃烧时，它的热量最大
B、没有燃烧的燃料，热值等于零
C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大
D、燃料的热值与燃烧情况无关
【答案】D
变式训练1、某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖．地热温泉每天放出的热量为4.2×J，若这些热量由热值为3.0×J/kg的焦炭提供，至少需要完全燃烧多少千克的焦炭？
【答案与解析】
由题知，Q放=Q吸=4.2×J，由Q放=mq得需要焦炭的质量：。
（四）、课堂小测
1、关于燃料和热值，以下说法正确的是（ ）
A．燃料热值与燃料的质量无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
2、如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（ ）
A、该冲程是压缩冲程
B、该冲程中活塞向上运动
C、该冲程是内能转化为机械能的过程
D、该冲程是机械能转化为内能的过程
3、两部汽油机A和B，若A的功率较大，A的效率也较高，使A、B完成相等的有用功，则( )
A、A汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
B、B汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
C、A、B二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长?
D、无法确定?
4、汽油机和柴油机相比较，其中正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
B．汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物，效率高
C．柴油机顶部有火花塞，吸入的是柴油和空气的混合物，效率高
D．柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
5、四冲程内燃机由________、________、________和________四个冲程组成一个工作循环，只有________冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠________来完成的。
6、物理学中，把________的某种燃料________燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的单位是________。
7、一辆汽车每小时耗（柴）油14kg，请计算汽车每小时消耗的柴油放出的能量
（柴油的燃烧值为4.3×J/kg）。
【答案与解析】
1、【答案】 A
【解析】A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故A正确；B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误；D、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，故D错误；故选：A。
2、【答案】C
【解析】根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程。在做功冲程中将内能转化为机械能，故A、B、D错，C正确。
3、【答案】A
【解析】A、B二汽油机完成的有用功相同的情况下，因A汽油机效率较高则必然消耗较少的汽油，又因它功率较大做功所用的时间比较短。
4、【答案】 D
【解析】汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物。热机效率是指用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，与柴油机相比，汽油机在压缩冲程结束时，燃气压强和温度比较低，因此在做功冲程中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比较小，所以汽油机效率较低。选项A、B错误。柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高。选项C错误，选项D正确。
5、【答案】吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性
6、【答案】1 kg 完全 J／kg
7、【答案与解析】
完全燃烧14kg柴油放出的能量:Q总=4.3×J/kg×14kg=6.02×J，
（五）、课堂小结
1、内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式： =m q
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
（六）、课后作业
1、如图所示，一支蜡烛正在燃烧，下列关于蜡烛的说法正确的是 ( )
A．质量变小，热值变小 B．质量不变，热值不变
C．质量不变，热值变小 D．质量变小，热值不变
2、两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
3、下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A． 热机排出的尾气没有内能
B． 热机的效率能达到100%
C． 热机都是使用汽油作燃料
D． 热机的大量使用会造成环境污染
4、当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施（ ）
A．捂住进气口 B．立即找一个隔热物体捂住排气口
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器 D．让它空转，等油全部耗完停下
5、汽油机飞轮的转速是3000 r/min，则可知每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 ( )
A．1500次 B．3000次 C．6 000次 D．750次
6、常见汽车的动力机械是内燃机，从能量转化的角度来看，内燃机是把________能转化为________能的机器，内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以________能的形式耗散掉。
7、某瓶煤油的燃烧值是4.6×焦/千克，它的物理意义是 ____________。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 ____________ 。
8、世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是 。图中 是汽油机的工作原理图。
9、质量为10千克的汽油，用去1/3后，剩下汽油的密度将________、热值将________。(填“变大”“变小”或“不变”)
10、某家庭用燃气热水器将一定量的水加热，消耗的天然气体积为1 m （假设天然气完成燃烧）。已知水的比热容为4.2×J/（kg ℃），天然气的热值为3.2×J/m 。求天然气完全燃烧放出的热量。
1、【答案】D
【解析】蜡烛在燃烧过程中，质量会变小，但是“1kg蜡烛完全燃烧放出的热量”不会发生变化，也就是热值不变。
2、【答案】D
【解析】ACD、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，说明甲柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，也就是功率相同的甲乙两台柴油机，完成相同的有用功，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油，选项AC错误，选项D正确；B、机器的效率是做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量之比；功率是机器做功快慢，两者没有联系，此选项错误；故选D。
3、【答案】D
【解析】A、一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以A是错误的；
B、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，所以B是错误的；C、汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以C是错误的；D、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，所以D是正确的。
4、【答案】A
【解析】柴油把内能转化为机械能的装置，“正常操作已不能使它停转”说明关闭油门、刹车等措施都已失灵，要使拖拉机停转，必须阻止内能转化为机械能。若无内能供给，即无内能向机械能转化，拖拉机即可停转，而内能是由柴油燃烧转化而来的，只要没有空气吸入气缸（没有助燃物质），就能阻止柴油燃烧，所以措施A有明显作用，措施B、C无济于事，措施D不但浪费柴油，而且等候时间过长，易使柴油机部件因不正常工作而损坏，而且在紧急情况下会发生事故，故不可取。
5、【答案】A
【解析】四冲程内燃机都是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程构成的，在这样一个工作循环中都是活塞往复两次，曲轴和飞轮转动两周，内燃机对外做功一次。现在已知飞轮的转速是3000r／min，可知每分钟内飞轮转过3000周，活塞做功1500次。
6、【答案】内；机械；内。
【解析】①内燃机是把内能转化为机械能的机器；②热机效率较低，很多内能散失掉了；故答案为：内；机械；内。
7、【答案】1千克煤油完全燃烧能放出4.6×焦的热量 4.6×焦/千克
【解析】煤油的燃烧值是4.6×焦/千克，它的物理意义是1千克煤油完全燃烧能放出4.6×焦的热量。燃烧值是反映燃料燃烧时放热本领的物理量。煤油不会因为倒去一半而改变字它的燃烧值。
8、【答案】内能转化为机械能 乙
9、【答案】不变 不变
【解析】物质的密度、比热容和热值都是物质的属性。对于同种物质来说，它们不会随物质质量的变化而改变。
10、【答案与解析】
天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m ×3.2×J/m =3.2×J；
高中★初中★小学 专业课外辅导
11 / 11京师教育精品小班学科辅导讲义
课程名称 : 同步培优 年 级： 初三 辅导科目： 物理 课时数： 3
第一讲：热机、热值
教学目标
1、掌握内燃机的四大冲程；
2、了解内能的利用，知道常见的热机——内燃机工作过程及其应用实例；
3、认识燃料的热值。
教学重难点
1、区分汽油机与柴油机；
2、理解热值的定义及其计算。
三、教学过程
（一）、课堂回顾
请同学们举例说明热机在生活中的应用？
（二）、知识要点
知识点1、热机
利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
1、内能利用的两种方式：加热、做功。
2、内燃机及其工作原理：
①内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
②内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
3、内燃机的四个冲程：
活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。
汽油机 柴油机
4、汽油机和柴油机的异同点：
不同点 相同点
项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式
燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气
压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16
做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功
效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％
用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械
知识点2、热值
我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
单位是：J/㎏。
1、与燃料燃烧放出的热量有关的因素：
①燃料的种类；
②燃料的质量；
③燃料是否充分燃烧。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=mq（或qv）。
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
（三）、精讲精练
例题1、柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有 ，汽油机气缸顶部有 ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 。
变式训练1、下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
变式训练2、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，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（ ）
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
例题2、有关热值的概念，下列说法中正确的是（ ）
A、燃料完全燃烧时，它的热量最大
B、没有燃烧的燃料，热值等于零
C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大
D、燃料的热值与燃烧情况无关
变式训练1、某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖．地热温泉每天放出的热量为4.2×J，若这些热量由热值为3.0×J/kg的焦炭提供，至少需要完全燃烧多少千克的焦炭？
（四）、课堂小测
1、关于燃料和热值，以下说法正确的是（ ）
A．燃料热值与燃料的质量无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
2、如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（ ）
A、该冲程是压缩冲程
B、该冲程中活塞向上运动
C、该冲程是内能转化为机械能的过程
D、该冲程是机械能转化为内能的过程
3、两部汽油机A和B，若A的功率较大，A的效率也较高，使A、B完成相等的有用功，则( )
A、A汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
B、B汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
C、A、B二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长?
D、无法确定?
4、汽油机和柴油机相比较，其中正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
B．汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物，效率高
C．柴油机顶部有火花塞，吸入的是柴油和空气的混合物，效率高
D．柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
5、四冲程内燃机由________、________、________和________四个冲程组成一个工作循环，只有________冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠________来完成的。
6、物理学中，把________的某种燃料________燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的单位是________。
7、一辆汽车每小时耗（柴）油14kg，请计算汽车每小时消耗的柴油放出的能量
（柴油的燃烧值为4.3×J/kg）。
（五）、课堂小结
1、内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式： =m q
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
（六）、课后作业
1、如图所示，一支蜡烛正在燃烧，下列关于蜡烛的说法正确的是 ( )
A．质量变小，热值变小 B．质量不变，热值不变
C．质量不变，热值变小 D．质量变小，热值不变
2、两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
3、下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A． 热机排出的尾气没有内能
B． 热机的效率能达到100%
C． 热机都是使用汽油作燃料
D． 热机的大量使用会造成环境污染
4、当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施（ ）
A．捂住进气口 B．立即找一个隔热物体捂住排气口
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器 D．让它空转，等油全部耗完停下
5、汽油机飞轮的转速是3000 r/min，则可知每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 ( )
A．1500次 B．3000次 C．6 000次 D．750次
6、常见汽车的动力机械是内燃机，从能量转化的角度来看，内燃机是把________能转化为________能的机器，内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以________能的形式耗散掉。
7、某瓶煤油的燃烧值是4.6×焦/千克，它的物理意义是 ____________。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 ____________ 。
8、世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是 。图中 是汽油机的工作原理图。
9、质量为10千克的汽油，用去1/3后，剩下汽油的密度将________、热值将________。(填“变大”“变小”或“不变”)
10、某家庭用燃气热水器将一定量的水加热，消耗的天然气体积为1 m （假设天然气完成燃烧）。已知水的比热容为4.2×J/（kg ℃），天然气的热值为3.2×J/m 。求天然气完全燃烧放出的热量。
高中★初中★小学 专业课外辅导
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