13.3 内燃机（课件）-2022-2023学年九年级物理上学期同步精品课堂（沪科版）(共41张PPT)

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九上物理同步优质课件
沪科版九年级上册
第十三章 内能与热机
2022秋沪科版九上物理同步精品课件
13.3 内燃机
现代的热机广泛使用在汽车、火车、轮船、飞机、火箭上。
热机到底是怎样将内能转化为我们需要的能量的呢？
世界上第一列火车利用了蒸汽机
火，能够驱散寒冷与黑暗，带来温暖和光明。钻木取火，人类第一次学会使用自然的力量；
而古老的热机——蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力
钻 木 取 火
情景引入：观察
镰刀
联合收割机
马车
小轿车
木帆
远洋巨轮
哪些是热机？有什么共同的特点？
收割机
小轿车
巨轮
它们都安装有热机
情景引入：思考
【思考】
A. 酒精燃烧时，燃料的化学能转化为内能，内能以热传递的方式传给水和水蒸气；
B.水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能转化成活塞的机械能，从而使活塞获得了动力。
把这种能够将内能转化为机械能的装置统称为热机。
【总结】
讨论这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。
【活动】
如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。
燃气
废气
一 、热机
热机种类
蒸汽机
内燃机
汽轮机
在生产生活中，常见的热机有哪些？
热机的
种 类
蒸汽机
汽油机
柴油机
燃气轮机
喷气发动机
火箭发动机
燃料的
化学能
内能
燃烧
做功
机械能
热机的共同特点（能的转化）
内燃机
总 结
1.燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
2.内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
内燃机的剖面图
二 、内燃机
内燃机的种类
汽油机
柴油机
使用汽油作为燃料的叫汽油机。
使用柴油作为燃料的叫柴油机。
１. 汽油机的构造及作用
火花塞
气缸
汽油在气缸的顶部燃烧而产生高温、高压燃气
进气道
汽油和空气形成的燃料混合物的进口
活塞
在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能
连杆
连杆跟活塞相连
排气道
燃料燃烧后废气的出口
曲轴
曲轴与飞轮相连，曲轴带动飞轮转动
进气阀
排气阀
三、汽油机
2.汽油机的工作原理
汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
一个循环
吸气冲程
汽油和空气
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。机械能转化为内能。
做功冲程
在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。
排气冲程
燃烧后的废气
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
一个工作循环：
汽油机工作时，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程这四个冲程构成汽油机的一个工作循环，周而复始。
思考：
一个工作循环里，活塞往返 次，曲轴转动 周。 冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠 来完成。
两
做功
两
飞轮的惯性
汽油机的工作原理视频：
冲程名称 进气门 排气门 活塞 运动 冲程的作用 能的转化
吸气冲程 开 闭 向下 吸入燃料和空气的混合物 ——
压缩冲程 闭 闭 向上 压缩燃料和空气的混合物， 使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能
做功冲程 闭 闭 向下 火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动 内能转化为机械能
排气冲程 闭 开 向上 排出废气 ——
汽油机四个冲程工作情况总结
右边是一柴油机，与左边的汽油机相比，观察他们有什么不同？
1、柴油机
喷油嘴
柴油机
柴油机气缸顶部
有一个喷油嘴
汽油机
火花塞
汽油机气缸顶部
有一个火花塞
四、柴油机
柴油机气缸顶部有一个喷油嘴，没有火花塞。
喷油嘴
　　①柴油机结构和汽油机相似，主要区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
　　
②柴油机吸入气缸内的物质只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。
2、柴油机的构造
由气缸、喷油嘴、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
①构造
曲 轴
排气门
连 杆
活 塞
气 缸
进气门
喷油嘴
②柴油机的冲程和工作循环
冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程。
一个工作循环：
柴油机完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，叫做一个工作循环。
多数柴油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
排气冲程
做功冲程
3、柴油机的工作过程
压缩冲程
吸气冲程
视频《柴油机工作过程分析》
4、汽油机与柴油机的相同点
都是把内能转化成机械能，工作过程都包括四个冲程.
排气冲程
做功冲程
压缩冲程
吸气冲程
区别 汽油机 柴油机
构造
吸入的物质
燃料 燃烧的方式
火花塞
喷油嘴
吸入空气和
汽油的混合物
只吸入空气
点燃式
压燃式
①柴油机是压燃式，通过压缩点火。
②汽油机是点燃式，通过火花塞点火。
5、汽油机与柴油机的区别
重要区别
6、详细分析柴油机和汽油机的不同点：
汽油机 柴油机
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气冲程 汽油与空气的混合物 空气
压缩冲程 混合物被压缩后，压强可达106帕； 温度可达250～400℃. 空气被压缩后，压强可达3～4×106帕；温度可达500～700℃
做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧（点燃式） 喷雾状柴油，遇高温燃烧（压燃式）
用途 轻巧、体积小，家用轿车、 轻型飞机等。 笨重、经济、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机工作等。
现代汽车里靠电动（“马达”）启动。
内燃机的启动：开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，靠飞轮的惯性完成后面的工作循环。
7、汽油机与柴油机的启动
内燃机不能自行启动，大家想一想，内燃机是怎样启动工作的呢？
老式摩托在启动时，需踏动启动杆。
启动杆
现代汽车多数采用四缸或六缸等多缸发动机，每个汽缸
都进行这种四冲程循环。
汽车的动力系统示意图
汽车四缸发动机示意图
内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各气缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
8、多缸发动机
1、汽轮机
晴
汽轮机是火力发电的动力机械，是汽轮机带动发动机发电。
火电站用汽轮机发电
五、其他热机
晴
喷气发动机是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。大部分喷气发动机都是依靠牛顿第三定律工作的内燃机。
2、喷气发动机
火箭是利用反冲力推进的飞行装置。用以发射人造卫星、人造行星、宇宙飞船等，也可装上弹头制成导弹。在一般用语中，火箭也作为火箭发动机的简称。
3、火箭
1.内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此过程中气体的温度、内能、压强的变化的情况是（ ）
A．温度升高，内能增大，压强增大
B．温度升高，内能增大，压强减小
C．温度降低，内能减小，压强减小
D．温度降低，内能减小，压强增大
C
2.如图为四冲程汽油机工作过程的示意图。其中表示做功冲程的是（　 ）
A
课堂练习
3．汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的（ ）
A．压强增大，温度降低
B．压强减小，温度升高
C．压强增大，温度升高
D．压强减小，温度降低
C
4．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ）
A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高
C
6.汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是______冲程。一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内做功______次，活塞往复______次，完成______个冲程。
压缩
10
20
40
5.关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞
B．柴油机吸入的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
C．汽油机在做功冲程中，进气阀关闭，排气阀打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
D
5.从拖拉机、轮船、火车到2016年上海国际汽车展上出现的概念车等生活中常见的交通工具，其动力大都来源于内燃机。下面对内燃机的有关叙述中，不合理的是（　　）。
A.内燃机靠产生的高温、高压燃气做功
B.内燃机用水来冷却，是因为水的比热容大
C.内燃机排放的废气消耗了大量的能源
D.内燃机工作时将机械能转化为内能
D
6.如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，用酒精灯加热一段时间后，会观察到的现象有：①________________
______________；②____________________。实验中的能量转化过程为：①酒精燃烧放出热量，酒精的______能转化为水的______能；②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的______能转化为瓶塞的_______能。
瓶塞被冲出来（向上跳起来）
管口附近出现白雾
化学
内
机械
内
热机
概念：把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置
分类：蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机、火箭发动机
内燃机的分类
汽油机
柴油机
构造：气缸、活塞、连杆和曲轴、进气阀、排气阀、火花塞
工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
构造：气缸、活塞、连杆和曲轴、进气门、排气门、喷油嘴
工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
课堂小结
谢谢
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