【轻松备课】人教版物理九年级上 第14章第1节 热机 教学课件

(共30张PPT)
第1节 热机
第 十四 章 内能的利用
1. 通过观察、分析内能转化为机械能的实验，知道热机的概念，初步了解其工作原理。
2．借助于模型、挂图和动画视频，了解汽油机和柴油机的构造和工作过程。
3．通过了解汽油机和柴油机的构造和工作过程，利用对比的方法来认识这两种内燃机的异同点。
4．通过阅读“现代汽车”，了解内能的利用对人类社会发展的重要意义。
学 习 目 标
新 课 引 入
火，能驱散寒冷和黑暗，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。
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成我们需要的能量的呢？通过这一章的学习，你就会清楚了。
18 世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？
？
【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。
物理上把这种能够将内能转化为机械能的机器统称为热机。
【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。
自 主 探 究
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？
第一台蒸汽机
向瓦特致敬！
世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。
瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源的新时代，标志着工业革命的开始。
其实，说瓦特通过观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。
二、内燃机
1.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。
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
1.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。
2.汽油机的构造及工作原理
？
汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽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
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汽缸。
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。
做功冲程
？
在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，将汽油和空气的混合物点燃，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。
排气冲程
？
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
想想议议
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了动力？
3.哪个冲程排出了汽车的尾气？
吸气
压缩
做功
排气
机械能转化为内能
内能转化为机械能
获得动力
排出尾气
得出结论：
在压缩冲程，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。
做功冲程使汽车获得动力，其余三个冲程依靠飞轮的惯性来完成。
内燃机的启动
内燃机不能自行启动。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，以后内燃机才能自己工作。
一个工作循环有四个冲程:
吸气、
压缩、
做功、
排气
活塞往复 次，曲轴转动 周，飞轮转动 圈，对外做功 次。
两
两
两
一
例题：一台柴油机飞轮的转速为2400r/min,则在1s内，柴油机完成 个冲程，对外做功的次数是 次。
80
20
3.柴油机构造及工作原理
？
进气门
活塞
连杆
排气门
汽缸
曲轴
构造
喷油嘴
火花塞
柴油机工作原理
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
？
空气
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进汽缸。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得体积很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。
做功冲程：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。
燃烧后的废气
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
交流讨论
汽油机和柴油机有什么相同点，有什么不同点？
1.基本构造和主要部件的作用相似。
2.每个工作循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3.四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
4.一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，对外做功一次。
相同点
1.构造不同：汽油机汽缸顶有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
2.燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。
3.吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。
4.点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
5.效率：汽油机效率低，柴油机效率高。
不同点
交流讨论
汽油机和柴油机有什么相同点，有什么不同点？
三、内燃机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
(1)汽油机的应用
(2)柴油机的应用
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
本节课你学会了哪些知识？
收获了什么方法？
还有什么疑惑吗？
你能做吗？
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
当 堂 达 标
你能做吗？
3.将如图所示试管里的水加热一段时间后，塞在管口的橡皮塞会冲出去，汽油机的四个冲程中与此现象的
能量转化情况相同的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
C
4.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
你能做吗？
5.关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
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，进气门关闭，排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
D
6.热机是把内能转化为_____能的装置。图是某内燃机的构造示意图，则该内燃机为_______（选填“汽油机”或“柴油机”），此时为______冲程。
机械
柴油机
压缩
再见