14.1 热机 学案（含答案） 2023-2024学年物理人教版九年级全一册

14.1　热机
素养目标
1.能说出热机的工作原理。
2.能够辨识热机的工作冲程并说出其中的能量转化情况。
3.能说出柴油机和汽油机工作过程中的相同点、不同点。
◎重点:辨识热机的工作过程并说出其中的能量转化情况。
评价任务
通过任务驱动完成重点的学习。
【预习导学】
生活中的物理
放爆竹可以创造一种喜庆气氛,是节日的一种娱乐活动。近年来,随着人们环保意识的增强,许多地方都开始禁放鞭炮。如图,在放鞭炮时,鞭炮内部的火药迅速燃烧,导致内部空气受热膨胀,从而胀破鞭炮外壳发出响声。
问题:你知道在放鞭炮的过程中,伴随着几个能量转化过程吗 这些能量转化过程,与汽车工作时的能量转化过程一样吗
重点梳理
知识点一 热机的工作原理
小实验:内能转化为机械能
【实验器材】酒精灯、火柴、试管、橡皮塞、水和铁架台。
【实验步骤】
1.将上述实验器材按如图所示组装;
2.用酒精灯给试管中的水加热。
【实验现象】(1) (2)试管口有“白气”冒出。
问题:(1)实验中橡皮塞飞出说明橡皮塞的 能增大;
(2)试管口有“白气”冒出说明试管中的水蒸气的 能减小;
(3)这个实验说明水蒸气的 能可以转化为橡皮塞的 能;
(4)实验中水蒸气的内能是通过 的方式改变的。
1.燃料燃烧时产生的热量通过 的方式传给水和水蒸气;橡皮塞受到水蒸气的压力而冲出去,水蒸气的 能转化为塞子的 能。
2.热机
(1)概念:利用 做功的机械,叫作热机。
(2)热机的种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
(3)内燃机:燃料直接在发动机的 内燃烧产生动力的热机。
(4)内燃机分为 和 两大类。
【答案】2.(1)橡皮塞飞出
(1)机械
(2)内
(3)内　机械
(4)做功
1.热传递　内　动
2.(1)内能
(3)汽缸
(4)汽油机　柴油机
知识点二 汽油机的构造及工作过程
1.汽油机的独特构造:顶部是 。
2.汽油机的工作过程(如图所示):
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
进气门
排气门
火花塞
能量 转化 \ \
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汽油机一个工作循环过程中的数量关系:做功1次→活塞往复2次→曲轴转动2周→有4个冲程。
【答案】1.火花塞
2.
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
火花塞 不工作 不工作 点火 不工作
能量 转化 \ 机械能转 化为内能 内能转化 为机械能 \
对点自测
1.如图,这是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程,下列关于该冲程及其能量转化判断正确的是 ( )
A.做功冲程,将机械能转化为内能
B.做功冲程,将内能转化为机械能
C.压缩冲程,将机械能转化为内能
D.压缩冲程,将内能转化为机械能
【答案】1.B
知识点三 柴油机的构造及工作过程
1.柴油机的独特构造:顶部是 。
2.柴油机和汽油机工作过程的区别。
汽油机 柴油机
构造 不同 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料 不同 汽油 柴油
吸气 冲程 汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物 柴油机在吸气冲程中只吸入空气
点火 方式 压缩冲程末,火花塞产生电火花点燃燃料,称为点燃式 压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃,称为压燃式
应用 轻便,主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重,主要用于载重汽车、火车、轮船等
·学习小助手·
从柴油机和汽油机的构造区别入手,理解记忆吸气冲程、压缩冲程、做功冲程的区别。
【答案】1.喷油嘴
2.柴油机和汽油机工作过程的区别。
对点自测
2.柴油机和汽油机在构造上的主要区别是:柴油机汽缸顶部有 ,汽油机汽缸顶部有 ,在吸气冲程中的不同是:汽油机吸入汽缸里的是 ,柴油机吸入汽缸里的是 。
【答案】2.喷油嘴　火花塞　空气和汽油的混合物　空气
【合作探究】
任务驱动 了解热机的工作过程
根据汽油机四个冲程的工作目的,记忆每个冲程的进气门、排气门和活塞状态,推导能量转化过程:
1.吸气冲程
【目的】吸入空气和汽油的混合物。
【问题】
①为了吸入空气和汽油的混合物,进气门和排气门的状态应该是什么
②为了吸入空气和汽油的混合物,汽缸内的气压应该小于还是大于外界大气压 为此,活塞应该向上还是向下运动
2.压缩冲程
【目的】压缩汽油和空气的混合物,使混合充分。
【问题】
①为了压缩汽油和空气的混合物,进气门、排气门的状态应该如何 活塞向上还是向下运动
②活塞压缩气体时,汽缸内能量转化过程是什么
3.做功冲程
【目的】汽油燃烧,升温膨胀的气体推动活塞运动。
【问题】
①汽油燃烧过程中,能量转化过程是什么 高温气体推动活塞运动过程,能量转化过程是什么
②为了使膨胀气体的能量用来推动活塞运动,进气门和排气门的状态应该如何 活塞被推动后向上还是向下运动
4.排气冲程
【目的】排出燃烧后的废气。
【问题】
为了排出废气,进气门、排气门的状态如何 活塞向哪运动
【答案】1.①进气门打开、排气门关闭。
②汽缸内的气压应该小于外界大气压;为此,活塞应该向下运动,使汽缸内气压变小。
2.①进气门、排气门都关闭,活塞向上运动,才能很好地压缩汽油和空气。
②活塞压缩气体,活塞的机械能转化为气体混合物的内能。
3.①汽油具有化学能,燃烧时转化为内能;高温气体具有很大的内能,推动活塞运动时,转化为活塞的机械能。
②进气门和排气门都关闭,气体膨胀时,才能快速推动活塞向下运动。
4.为了排出气体,进气门关闭、排气门打开,活塞向上运动。
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