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人教九上物理同步精品课件
人教版九年级上册
第十四章 内能的利用
2023秋人教版九年级（全）物理同步精品课件
14.1 热机
复习：
做功改变内能的实质是什么？
问题：
下面的图片中，他们运行的能量来自于哪里？
汽车奔驰
喷气式飞机
大型客轮
导入新课
观察与思考
视频告诉我们，在一个密闭容器内，容器内气体吸收热量，内能增大，气体压力增大，当压力增大到一定程度时，气体就可以把“盖”顶开，对盖做功。
导入新课
模拟上述实验，如果能制成一台，可以利用内能对外做功的机器，就可以很好地减轻人们的劳动负担，提高工作效率。这就是热机。
导入新课
01. 热机
02. 汽油机
03. 柴油机
学习内容导览
第1节 热机
学习目标
1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，
体会内能的利用对人类发展的重要作用。
2. 了解汽油机的构造及工作过程。
3. 了解柴油机的构造及工作过程。
第1节 热机
一、 热机
一、热机
二、汽油机
三、柴油机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 热机
1. 实验探究：利用内能可以做功
（1）在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾，请同学们观察现象。
观察到的现象有：
①瓶塞被冲出来；
②管口附近出现“白雾”。
一、 热机
（2）实验分析
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 .
③结论：利用内能可以做功.
热机就是通过这个过程来工作的，今天一起学习热机的工作原理。
化学
内
内
机械
一、热机
2. 热机
（1）热机：各种利用内能做功的机械叫做热机.
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能.
（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.
汽轮机
蒸气机
喷气发动机
一、热机
（4）常见热机——内燃机
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②分类：汽油机和柴油机.
世界上第一辆以汽油为动力的车开始只有三个轮子，这就是德国人卡尔 本茨于1885年制造出的“奔驰一号”。
柴油机
汽油机
一、热机
【例题1】如图所示实验，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．水蒸气对外做功，温度升高
D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
A．试管口出现的“白雾”是小液滴，即水蒸气遇冷液化而成的小液滴，故A错误；BC．水蒸气对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，故BC错误；D．蒸汽机的工作原理，是把内能转化为机械能.试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做功冲程相同，故该实验基本展示了蒸汽机的工作原理，故D正确。
D
一、热机
二、汽油机
一、热机
二、汽油机
三、柴油机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 热机
1. 工作原理
利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
2. 汽油机的构造
由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
气缸
活 塞
连 杆
排气门
曲 轴
二、汽油机
火花塞
进气门
3. 工作过程
（1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
二、汽油机
（3）汽油机的工作过程分析
二、汽油机
①吸气冲程
进气门打开，排气门关闭。活塞向下运动，汽油和空气的混合物被吸入气缸。
②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，内能增加，温度升高。
能量转化：
机械能转化为内能。
二、汽油机
③做功冲程
在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞做功，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。
能量转化：
内能转化为机械能。
二、汽油机
④排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
二、汽油机
视频演示——《汽油机的工作过程》
二、汽油机
冲程名称 进气门 排气门 活塞 运动 冲程的作用 能量转化
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
（4）汽油机四个冲程工作情况总结
二、汽油机
对外做功1次
飞轮转动2周
活塞往复2次
有4个冲程
一个工作
循环
在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程。
（5）汽油机一个工作循环情况总结
二、汽油机
【例题2】内燃机有四个工作冲程，如图所示是内燃机的_______冲程，活塞上升时，汽缸内气体的内能______（选填“减少”或“增加”），_______能转化为________能。
从图中可以看出进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，所以是压缩冲程。压缩冲程活塞向上运动，压缩气体，使气体的体积减小、温度升高、机械能转化为内能。
压缩
增加
机械
内
二、汽油机
【例题3】内燃机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功___次。
一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动二周，对外做功一次。汽油机的飞轮速度是 =
汽油机每秒钟对外做功 =10 （次）
吸气
压缩
做功
排气
10
二、汽油机
三、柴油机
一、热机
二、汽油机
三、柴油机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 热机
1. 工作原理：
利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
2. 汽油机的构造
与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。
三、柴油机
喷油嘴
3. 工作过程
柴油机的工作过程与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
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。
三、柴油机
4. 柴油机和汽油机的异同点：
项目 汽油机 柴油机
构造 气缸顶部有一个火花塞 气缸顶部有一个喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气冲程 吸入汽油与空气的混合物 只吸入空气
压缩冲程 压缩程度较小， 压缩程度较大，
做功冲程 点燃式，内能转化为机械能 压燃式，内能转化为机械能
排气冲程 排出废气
特点与适用范围 轻巧、功率小；小汽车、摩托车等. 笨重、功率大；载重汽车、轮船等.
相同点 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次. 压缩冲程把机械能转化为内能.
三、柴油机
科学世界——现代汽车
汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分。
汽车由发动机、底盘、车身和电器设备四大部分组成。发动机把燃料燃烧产生的内能变为机械能，再通过底盘上的传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。汽车电器设备的作用主要是产生电火花以点燃汽缸中的可燃气体、启动发动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等。
现代汽车多数采用四缸或六缸等多缸发动机（图为四缸发动机），每个汽缸都进行这种四冲程循环。由于各个汽缸交替做功，所以发动机转动比较平稳。
汽车的动力系统
随着电子技术的发展，许多汽车已经采用了电子燃油喷射系统。微电脑可以根据内燃机的工作状态和空气的温度等多种因素精确控制喷油的数量和时机，提高燃烧效率。采用电子燃油喷射系统的发动机与过去的发动机相比，可以减少有害气体的排放，降低燃料的消耗，同时提高发动机的功率。
汽车四缸发动机示意图
电子技术在汽车上的应用，使汽车有了更广阔的发展空间。未来的汽车将更加节能、安全，对环境的影响会更小。
科学世界——现代汽车
3D动画演示——《四缸四冲程汽油机工作过程》
科学世界——现代汽车
【例题4】关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ）
A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油
C．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
D．汽油机与柴油机使用的燃料不同
A．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，A错误.
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，B正确.
C．柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故C正确. D．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故D正确. 所以选A.
A
三、柴油机
【例题5】关于热机，下列说法中正确的是（ ）
A. 汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B. 柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸
C. 汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D. 改进技术后，热机的效率可以达到100%
汽油机顶部是火花塞，而柴油机顶部是喷油嘴；柴油机的吸气冲程，吸入汽缸的是空气。无论怎样改进技术，只能使能量的损失减小，而不可能避免能量的损失，所以热机效率不可能达到100%。内燃机四个冲程中，只有做功冲程是对外做功的，内能转化为机械能，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。
C
三、柴油机
所以选C
四、课堂总结
一、热机
二、汽油机
三、柴油机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 热机
①把内能转化为机械能的机器叫热机。常见热机有：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.
②制造原理：利用内能做功，将内能转化为机械能.
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②内燃机工作的四冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程.
③能量转化：压缩冲程中，机械能转化为内能；
做功冲程中，内能转化为机械能.
④汽油机与柴油机的区别：
汽油机吸入汽油与空气的混合物，柴油机只吸入空气.
汽油机是点燃式点火，柴油机点火方式为压燃式.
四、课堂总结
热机
热 机
内燃机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
一、热机
二、汽油机
三、柴油机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 热机
五、动手动脑学物理
1. 除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的这些热机中哪些是内燃机？
除了飞机、汽车、摩托车外，还有轮船、拖拉机、收割机、推土机、压路机、坦克等都使用了热机，这些热机都是内燃机。火车可分为电力机车、内燃机车和蒸汽机车，其中内燃机车使用的是内燃机。
2. 在图中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。
五、动手动脑学物理
答案：
3. 从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中
（1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程？
（2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程
（3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？
（1）做功冲程中，燃料燃烧，化学能转化为内能。
（2）做功冲程中，内能转化为机械能。
（3）压缩冲程中，机械能转化为内能。
五、动手动脑学物理
4. 柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
五、动手动脑学物理
工作过程 异同点 汽油机 柴油机
吸气冲程 不同点 吸入汽油与空气的混合物 只吸入空气
燃料 相同点 进气门打开，排气门关闭. 柴油
压缩冲程 不同点 汽油与空气的混合物被压缩，燃气体积小，压强大，温度高. 空气被压缩的更厉害，空气体积更小，压强更大，温度更高.
压缩冲程 相同点 两个气门都关闭，机械能转化为内能 压缩程度大，机械能转化为内能
做功冲程 不同点 火花塞产生电火花. 使燃料燃烧，点燃式. 喷油嘴喷出雾状柴油，
遇热空气燃烧，压燃式.
相同点 内能转化为机械能 笨重、效率高，用于载重
汽车、轮船、坦克等。
排气冲程 不同点 进气门关闭，排气门打开排出废气.
六、课堂练习
一、热机
二、汽油机
三、柴油机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 热机
1. 热机是利用_______能做功的机械。热机的种类有蒸汽机、________、汽轮机、____________等。
热机是利用内能做功的机械。热机的种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内
内燃机
喷气发动机
六、课堂练习
2. 如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于________冲程，该冲程将________能转化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功_______次。
如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。
热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10次，飞轮转动20周。
做功
内
10
六、课堂练习
3. 如图是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
（1）这种内燃机是______机；
（2）它表示的是______冲程；
（3）在这个冲程中______能转化为______能；
（4）完成这一冲程，曲轴和飞轮转______转。
柴油
（1）由图可知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机。
（2）图中的气门闭合、活塞上行，所以是压缩冲程；
（3）压缩冲程活塞对缸内气体做功，是机械能转化为内能的冲程。
（4）曲轴转一圈可以完成2个冲程，故完成一个压缩冲程时曲轴转动半圈。
内
压缩
机械
半
六、课堂练习
4. 如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如图所示：
甲 乙
六、课堂练习
5. 根据汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴
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．做功冲程是内能转化为机械能
D．压缩冲程是机械能转化为内能
A．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，故A正确，不符合题意；
B．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，故B错误，符合题意；
C．做功冲程将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意；
D．压缩冲程将机械能转化为内能，故D正确，不符合题意。
B
所以选B
六、课堂练习
6. （多选题）如图所示为汽油机的四冲程示意图，下列说法中正确的是（ ）
A．一个工作循环的正确顺序是：丁→乙→丙→甲
B．丙冲程是内能转化为机械能
C．乙冲程中存在着化学能转化为内能的过程
D．丁冲程吸入汽缸的是汽油和空气的混合物
CD
解析见下页
六、课堂练习
甲图，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；乙图，气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，是做功冲程，将内能转化为机械能；
故选CD.
丙图，两气门都关闭，活塞向上运行，是压缩冲程，将机械能转化为内能；丁图，进气门打开，活塞向下运行，是吸气冲程.
A．四个冲程的正确顺序是丁丙乙甲，故A错误；
B．丙冲程压缩冲程，是机械能转化为内能，故B错误；
C．乙冲程是做功冲程，燃料燃烧，化学能转化为内能的过程，故C正确；
D．丁冲程是吸气冲程，吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，故D正确。
六、课堂练习
谢谢
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