第14.1 （课件）热机(共45张PPT)

(共45张PPT)
第1节 热机
情景
引入
合作
探究
课堂
小结
随堂
训练
第十四章 内能的利用
知识
梳理
人教版初中物理九年级上册
1
知识清单
1.热机：将燃料燃烧时放出的_____能转化为_______能的机械（即利用内能做功的机械）.热机的常见种类有蒸汽机、________、汽轮机、_____________等.
2.内燃机：燃料直接在_____________内燃烧产生动力的热机叫做内燃机.内燃机是现代社会中最常见的一种热机.生活中，汽车的动力机械就是_________.内燃机可以分为_________和_________两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料.
内
机械
内燃机
喷气发动机
发动机汽缸
内燃机
汽油机
柴油机
　　热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。
蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！
最早的汽车（1886年）
汽车中的巨无霸
（额定核载360吨）
内燃机——电气时代　第二次工业革命
最快的汽车（1 600 km/h）
　　内燃机分为汽油机和柴油机两大类
　　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。
内燃机的分类
1．热机
——利用内能做功的机械
演　示
（1）看到了什么现象？
（2）整个过程中，能量是怎么转化的？
（3）试管口“白雾”形成的原因。
2
热机
把内能转化为机械能的机器。
定义
工作原理
利用内能做功。
1. 常见的热机：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2. 常见的内燃机：汽油机和柴油机。
要点精析：
(1)汽油机的汽缸里燃烧的是汽油。
(2)柴油机的汽缸里燃烧的是柴油。
　　利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
蒸汽机车
蒸汽机车
喷气发动机
火箭发动机
火电站的汽轮机
2．热机的种类
例1.如图所示，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是(　　)
A．试管口出现的“白雾”是气体
B．水蒸气对外做功，内能增加
C．水蒸气的温度升高
D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
D
1. 热机工作时能量的转化过程：
2. 内能的两种应用
① 利用内能加热：内能可以直接用来加热物体，物 体获得内能后，温度会升高，其实质是能量的转移过程，如烧水等。
② 利用内能做功：使内能转化为我们需要的机械能，其实质是能量的转化过程，如小汽车等用燃料燃烧释放的内能来推动机械对外做功。
燃烧
做功
燃料的化学能
内能
机械能
1．构造
3
汽油机
2．工作原理
　　活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
　　汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。
3．工作过程
　　点火方式：点燃式。
吸气
压缩
做功
排气
吸入气体: 。
吸气冲程
活塞运动方向： 。
汽油和空气的燃料混合物
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
打开
关闭
向下
燃料混合物：压强 ，
温度 。
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
活塞运动方向： 。
关闭
关闭
增大
向上
升高
能量转化：
能
能
机械
内
活塞对燃料混合物做功，燃料内能增大，温度升高。
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。
活塞运动方向： 。
向下
机械
内
能量转化：
能
能
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
活塞运动方向： 。
关闭
打开
向上
排气冲程
1．在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？
2．哪个冲程使汽车获得动力？
3．哪个冲程排出了汽车的尾气？
4．老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？
5．现代汽车里的“马达”起什么作用？
6．启动以后活塞能够往复不停的运动的动力来自哪里？
7.一个工作循环，活塞往复运动几次，连杆转动几圈，对外做功几次，包含几个冲程。
想想议议
例1.请说出下列各图对应什么冲程
做功冲程
A
D
B
C
吸气冲程
排气冲程
压缩冲程
例2.如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A.压缩冲程，将化学能转化成内能
B.压缩冲程，将机械能转化成内能
C.做功冲程，将内能转化成机械能
D.做功冲程，将机械能转化成内能
解析：判断内燃机工作过程属于哪一个冲程，需分两步：①是看气门开闭状况②是看活塞运动情况.
B
例3.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
例4.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
例5.一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为6000r/min，则每秒钟发动机完成______个冲程，对外做功______次。包含
个工作循环。
200
50
100
例6.如图所示的是汽油机汽化器的工作原理图，油管的喷嘴为什么要安装在进气管的狭窄处？请作出简要解释.
【解析】将油管的喷嘴安装在进气管的狭窄处，是因为进气管狭窄处的空气流速较大，压强较小（小于油箱内油面的大气压），汽油才能在气压的作用下流出喷嘴，在高速气流的冲击下变成雾状，与空气混合.
　　柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是：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。吸入物质也只有空气，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。
喷油嘴
点火方式：
压燃式。
4
柴油机
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
1．柴油机的构造
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
2.柴油机的工作原理
3．工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
空气
吸气冲程
活塞运动方向： 。
空气
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
打开
关闭
向下
吸入气体： 。
空气：压强 ，温度 。
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
活塞运动方向： 。
关闭
关闭
增大
向上
升高
活塞压缩空气体积对空气做功，空气内能增大，温度升高。
超过柴油着火点。
能量转化：
能
能
机械
内
在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，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。
活塞运动方向： 。
向下
机械
内
能量转化：
能
能
燃烧后的废气
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
活塞运动方向： 。
关闭
打开
向上
机种项目 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
工作过程 吸气冲程 吸进汽油和空气的混合物 吸进空气
压缩冲程 燃料被压缩后， 压强达6～15 atm， 温度达250～300 ℃ 空气被压缩后，
压强达35～45 atm，温度达500～700 ℃
做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧， 即点燃式 喷油嘴喷出雾状柴油，遇高温燃烧，
即压燃式
用途 轻巧、体积小，常用于汽车、轻型飞机等 笨重、经济、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机等
利用对比法分析柴油机和汽油机的不同点：
汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。
柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、坦克、拖拉机、火车、轮船上。
柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。
汽油机和柴油机的优缺点
例1.汽油机的顶部有 ，柴油机顶部有 ；汽油机吸气冲程吸入 ，柴油机吸气冲程吸入 ;
汽油机的压缩比例 （填写“大于”或“小于”）柴油机的压缩比例，压缩冲程末汽油机汽缸温度较 ，压强较 ；汽油机的点火方式 ，柴油机的点火方式 ；柴油机主要特点是： ，适用于笨重的大型机型，汽油机的主要特点是 ，适用小型机型。
答案：火花塞 喷油嘴 空气和汽油混合气体 空气 小于 高 大 点燃式 压燃式 压缩比例大
例2.汽油机和柴油机一个工作循环都有 个冲程，活塞往复运动 次，飞轮转动 圈，对外做功 次；压缩冲程中能量的转化形式都是 能→ 能，做功冲程中能量的转化形式都是 能→ 能；汽油机和柴油机的启动方式都是需要靠 带动飞轮转动，四个冲程不断循环的动力是靠飞轮的 带动的，所以飞轮的质量越 （填“大”或“小”）越好。
答案：4 2 2 1 机械 内 内 机械 曲轴 惯性 大
概念
能量转化情况
内燃机
汽油机
柴油机
构造
一个工作循环
能量转化
热机
5
课堂小结
知识点一 热机
1.下列设备中，没有利用热机的是( )
A B C D
D
6
课堂练习
2.热机在工作过程时，能量的转化过程（ ）
A.内能化学能机械能
B.化学能内能机械能
C.化学能机械能内能
D.化学能机械能化学能
B
知识点二 汽油机
3.四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
4.用水壶烧水，这是通过________方式改变其内能，水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相似。一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，则 1s 对外做功________次，完成了________个冲程。
【答案】热传递 做功 25 100
知识点三 柴油机
5.如图是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图，下列四组关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是（ ）
A．丙、丁、乙、甲 B．乙、丁、甲、丙
C．乙、甲、丁、丙 D．甲、乙、丙、丁
C
6.如图所示是内燃机某一冲程的示意图，其中喷油嘴正在喷油，由图可知：
（1）这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）；
（2）它在吸气冲程吸入的物质是 。
（3）图中内燃机处在 冲程；该冲程中其能
量转化是把 能转化为 能
（4）若此内燃机转速为50r/s(即每秒飞轮转50转)，
那么，它正常工作时，每秒钟对外做功 次．
【答案】（1）柴油机（2）空气（3）做功，内，
机械（4）25
综合训练
7.关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是（ ）
A.甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，表明分子间可能不存在斥力
B.乙图中试管中的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，软木塞的内能转化为机械能
C.丙图中抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，说明上面瓶中的空气密度大
D.丁图中活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程
D