课件18张PPT。第1节 热机1、热机：利用燃料燃烧而工作的机器
2、共同特点：
燃料的化学能 内能 机械能 燃烧做功燃料在气缸内燃烧生
成高温高压的的燃气,
使燃气推动活塞而做
功的机器.汽油机柴油机火花塞气缸进气门活塞连杆排气门曲轴汽油和空气 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。 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。 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。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。喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴空气 进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，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。 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 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 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。 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。1．基本构造和主要部件的作用相似。
2 ．每个工件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 ．一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。相同点不同点1．构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。
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。第1节 热机
【学习目标】
1、通过实验了解可以利用内能来做功。
2、通过挂图和模型了解四冲程汽油机的基本工作原理。
3、从能量转化的转化的角度认识燃料的热值，并了解内能的利用在人类发展史上的意义。
4、通过能量的转化和转移，认识效率。
5、通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面．
【学习重点】：汽油机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值．
【学习难点】：热机中的能量转化及损失，了解热机效率．
【预习检测】
1．热机是将 能转化为 能的机械。
2．内燃机是由 、 、 、 四个冲程组成的。
3．1kg的某种燃料 燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，煤的热值是3×107 J/kg，其物理意义是 ， 某种燃料的热值与其质量 。
4． 与 之比叫做热机的效率，热机的效率总是 。
【共同探究】
★学生活动一：演示酒精灯对试管中的水加热时，水内能的变化。
水沸腾后会出现____________现象，在这个实验中燃料的______能通过燃烧转化为____能，又通过______对_____做功，把_____能转化为____能。
★学生活动二：内燃机
阅读课本P135解决下列问题。
1．热机是把_________能转化为_________能的装置。
2．什么是内燃机？
3、完成下表中的填空
内燃机的工作过程表
进气门开
关
排气门开
关
活塞的运
动
曲轴的运
动
能量的转化
吸气冲程
开
关
向下
半周
压缩冲程
向
周
能→ 能
做功冲程
向
周
能→ 能
排气冲程
向
周
联系
(1)每个工作循环飞轮转 周,完成 个做功冲程
(2)在一个工作循环中,只有第三个冲程燃气对外做功,其他三个辅冲程不但不做功,还要消挺机械能
(3)做功冲程为其他三个冲程提供能量,其他三个冲程为第三冲程做功提供基础
(4)依靠 的惯性完成吸气、压缩、排气冲程
★学生活动三：阅读燃料的热值，并回答下列问题：
①燃料的种类很多有固态的也有液态的还有_____态的，例如______等。燃料的燃烧是一种___反应，燃烧过程中燃料的___能得到释放，转化为周围物体的____能。
②_______________________叫燃料的热值。
③热值是燃料的一种______，其物理量符号是______。他的单位（字母）是_________。
④干木材的热值是_______________，其物理意义是______________________。要是有4kg的干木材完全燃烧能放出_______J的热量？
讨论问题一讨论137页“想想议议”，并通过阅读教材，完成下列的问题
在新型运载火箭设计成功后，需要设计一种合适的燃料，请你观察课本上的“几种燃料的热值”表格在表中选择合适燃料并说明原因，以及进一步设想由所选燃料带来的需要解决的技术问题。
所选的燃料是 ，原因是
讨论问题二：内能的利用效率：
①思考：我们利用内能可以______和_____。
②由于燃料很难完全燃烧，所以实际放出的热量比计算出的热量值要__的多。而且有效利用的热量又比实际放出的热量__。（填大、小）所以利用内能时就存在效率问题。
③取暖的煤炉子、做饭的煤气炉子等各种炉子是通过燃料的燃烧获得_____能，传递给水、食物一部分为人类服务。其中被人类有效利用的能量是____________________,其计算方法是__________________；提供这些能量的总能量是______提供的。这些总能量的计算方法是_______________________。所以炉子的效率就是_____________________。
④想一想提高炉子效率的有效方法：_________________________________________。
⑤推动汽车的汽油机、柴油机等各种热机是利用内能______。其中对人类有用的部分是热机所做的有用功，其计算方法是________，供这部分有用功的能量来自于_________，其计算方法是____________。所以热机的效率的计算方法是_____________________
⑥在热机的各种能量损失当中_______的能量最多。
【归纳整理】
【拓展练习】
1．摩托车上的热机工作时提供动力的是?? (? )
A．吸气冲程???? B．压缩冲程C．做功冲程?? D．排气冲程
2．我们知道：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连续工作的．关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是? （? ）
A．将废气排出缸外? B．完成对外做功
C．吸进汽油和空气的混合物??? D．压缩燃料和空气的混合物
3．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下图16.4－1中表示做功冲程的是（ ）
?
?
?
?
A??甲???? ???B??乙????? ?C??丙?? ????D丁
4．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过?????????? ??方式增加内能的。为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的? ???????????????。
5．关于热机，下列说法错误的是???????????????????????? （? ）
A．热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D．在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能
6．氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点。氢气的热值为14．3×107J／kg，完全燃烧0．5 kg的氢气可放出 ??________J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 ???????(变大／不变／变小)
7．焦炭的热值为3.0×107 J/kg，它的物理意义是??????????????????????????? ，完全燃烧?????? kg的焦炭放出的热量能把50kg水的温度升高60℃．[不计热量损失，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
８．如图16.4－2所示是内燃机的能流图，则内燃机的效率可以表示为（ ）
A.η=［(E1+E2+E3+E4)/E］×100％ B.η=(E2/E)×100％
C.η=［(E1－E3+E4)/E］×100％ D.η=(E1/E)×100％
质疑与反思：
第1节 热机
一、填空题?
1.热机是把_______能转化为_______能的机器；在热机里，用来做__________的那部分能量，与燃料__________放出的能量之比，叫做热机效率.
2.内燃机的特点是：燃料在__________燃烧，生成_______的燃气，燃气推动活塞_______，将_______能转化为_______能.?
3.内燃机的工作过程由_______、_______、_______、_______四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是_______冲程，将内能转化为机械能的是_______冲程.?
4.__________叫做这种燃料的热值.热值的单位是_______，符号是_______.?
5.喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是__________发动机，这种发动机在__________上使用；自带燃料和氧化剂的是__________发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作能够用来发射__________.?
二、选择题?
6.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是
A.吸气冲程? B.压缩冲程?
C.做功冲程? D.排气冲程?
7.在图15—5所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是?
图15—5
A.乙、甲、丁、丙?
B.甲、乙、丙、丁?
C.乙、丁、甲、丙?
D.甲、乙、丁、丙?
8.关于热机错误的说法是
A.利用内能来做功的机器叫热机?
B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机?
C.一切热机的工作过程都包括四个冲程?
D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率?
9.关于燃料的热值，以下说法正确的是?
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关?
B.容易燃烧的燃料，热值一定大?
C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的?
10.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则
A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C.消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
D.做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
三、实验、问答、计算题?
11.如图15—6所示，试管内装有水，橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾，水沸腾后看到的现象是______________，在这个过程中能量的转化是__________.__________就是根据这种道理制成的.?
图15—6
12.已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).
★13.请你思考：机械能转化为内能，以及内能转化为机械能，能否达到100%的转化.
参考答案：
一、1.内 机械 有用功 完全燃烧?
2.气缸内 高温高压 做功 内 机械
3.吸气 压缩 做功 排气 压缩 做功?
4.1千克某种燃料完全燃烧放出的热量 焦每千克 J/kg?
5.空气喷气 飞机 火箭喷气 人造卫星和宇宙飞船?
二、6.B 7.A 8.C 9.D 10.C
三、11.水蒸气把塞子冲出来 内能转化为机械能 热机?
12.8.4×106 J 40 kg?
13.能量转化的过程就是做功的过程,机械能转化为内能时,机械克服阻力做功,可以将机械能100%的转化为内能;内能转化为机械能时,需要克服摩擦做功,将一部分机械能又转化为内能,所以,内能转化为机械能时不能达到100%.
第1节 热机
教学目标
1．知识与技能
●了解四冲程汽油机的基本工作原理．
●从能量转化的角度认识燃料的热值．
●了解内能的利用在人类发展史上的重要意义．
●通过能量的转化和转移，认识热机效率．
2．过程与方法
●通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功．
●利用动画、图片或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理．
●通过阅读“科学世界”了解现代汽车的一些常识．
●通过学生讨论了解燃料的热值和热机效率．
3．情感态度与价值观
●通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力．
●通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面．
教学重点与难点
重点：汽油机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值．
难点：热机中的能量转化及损失，了解热机效率．
教学课时：1时
教学过程：
引入新课
用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧，来获得更大的动力？
进行新课
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机
(1)汽油机
最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机我们首先介绍汽油机
①构造（出示模型或挂图。边指示边讲解）。
进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。（介绍名称的同时，介绍各部分的功能）
冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程
②工作原理。
（边动作边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况）
内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程
开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活
塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程
活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程
压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程
做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。
③能的转化。
教师：汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？学生回答后总结：通过
外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。
打开flash课件，让学生理解汽油机的工作原理。
(2)柴油机
柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。
①柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程
②柴油机与汽油机的不同点：
构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；
工作过程上：吸入的气体不同（汽油机吸入的是什么？柴油机吸入的只是空气）；
压缩情况不同（问：汽油机压缩冲程末温度、压强多大？柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度更高，这个温度早已超过了柴油的燃点）；
点火方式不同（汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式）；
用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。
小 结（略）
布置作业
（l）简述四冲程内燃机的工作过程。
（2）回答下列问题：
①内燃机的四个冲程顺序能颠倒吗？为什么？
②内燃机一个工作循环活塞往复运动几次？曲轴转动几周？
