14.1 热机 课件(共22张PPT) 2023-2024学年人教版物理九年全一册

(共22张PPT)
第1节 热机
第十四章 内能的利用
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？
1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。
2.了解汽油机的构造和工作过程。
3.了解柴油机的构造和工作过程。
任务一
探究热机的工作原理
活动：观看视频结合课本“演示”实验内容，回答问题。
问题1：请描述实验现象，解释产生现象的原因。
① 现象一：塞子被冲开。原因：试管内水沸腾，内部气压不断增大，增大到一定程度，将塞子冲开。
② 现象二：试管口出现“白雾”。原因：管内气体膨胀对塞子做功，气体内能减少，温度降低，其中的水蒸气液化形成白雾。
问题2：小组交流讨论实验中的能量转化过程、能量转移过程以及实验中的物态变化。
能量转化过程：
(1) 酒精燃烧：化学能转化为内能；
(2) 冲开塞子：内能转化为机械能。水蒸气对塞子做功时，塞子机械能增加，而水蒸气本身的内能减少。
能量转移过程：高温燃气→试管→管内的水和水蒸气。
物态变化：汽化和液化
问题3：上述实验虽然简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理。我们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械——热机。请相互交流热机的工作原理。
热机工作时是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能
活动小结
1.热机：利用内能做功的机械。
2.热机的工作原理：热机工作时把内能转化为机械能。
3.热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
4. 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
一种内燃机的剖面图
任务二
汽油机
活动1：请描述下列几幅中的机械，哪些用的是汽油机，哪些用的是柴油机？
摩托车和小汽车使用的是汽油机
货车和坦克是使用的是柴油机。
活动2：观察图片，认识汽油机的主要构造，交流讨论四个冲程汽油机的工作过程并画出相关过程的简化图。
汽油机在四个冲程中的工作过程
甲 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进入气缸。
乙 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。
丙 做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。
丁 排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
简化示意图如图：
问题1：学习了汽油机四个冲程的工作过程后，你知道哪个冲程对外做功使机械获得动力？其他冲程靠什么来完成？
内燃机完成一个工作循环，只有做功冲程靠高温高压气体对外做功使机械获得动力。而吸气冲程、压缩冲程和排气冲程靠飞轮的惯性完成。
活动3：请相互交流合作完成下列问题。
问题2：在内燃机的一个工作循环中，完成几个冲程，对外做功几次，活塞往复运动几次，飞轮转动几圈？
在一个工作循环中，完成四个冲程，对外做功一次，活塞往复运动两次，飞轮转动两圈。
活动小结
一、汽油机
1.主要构造：气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴。
2.吸气冲程
压缩冲程→机械能转化为内能
做功冲程→内能转化为机械能
排气冲程
3.在一个工作循环中，完成四个冲程，对外做功一次，活塞往复运动两次，飞轮转动两圈。
活动1：如图为柴油机示意图，交流讨论归纳汽油机和柴油机的相同点。
喷油嘴
柴油机的构造
任务三
柴油机
1.汽油机和柴油机的相同点：
（1）燃料燃烧部位：
都是燃料在气缸里燃烧。
（2）工作过程：
都是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成的。
（3）能量转换：
压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。
（4）启动原理：
都靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。
柴油机 汽油机
构造 气缸顶端有 。 气缸顶端有 。
燃料
吸入气体 只吸入 。 吸入 的混合物。
点火方式
主要特点 笨重、效率 。 轻便、效率 。
应用
喷油嘴
火花塞
柴油
汽油
空气
汽油和空气
压燃式
点燃式
高
低
活动2：从构造、燃料、吸入气体、点火方式、主要特点、
应用角度完成柴油机与汽油机的不同点。
载重汽车、拖拉机、
坦克、轮船等。
汽车、飞机、摩托车等
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
2.内燃机在一个工作循环中，将内能转化为机械能的是( )
A.做功冲程　 B.压缩冲程
C.吸气冲程　 D.排气冲程
A
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.下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ）
A. 汽油机与柴油机使用的燃料不同
B. 柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞
C. 柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D. 柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C
5.一台单缸四冲程汽油机，如图所示为________冲程，若飞轮转速为3600r/min，该汽油机活塞1s对外做功_______次。
做功
30
热机
总结：请画出本节内容的思维导图
热机
汽油机
柴油机
利用内能做功的机械
工作原理：热机工作时把内能转化为机械能
内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机
吸气冲程
压缩冲程→机械能转化为内能
做功冲程→内能转化为机械能
排气冲程
→与汽油机的相同点与不同点