19.5 热机 课件(共31张PPT) 2023-2024学年鲁科制（五四制）物理九年级下册
文档属性
| 名称 | 19.5 热机 课件(共31张PPT) 2023-2024学年鲁科制（五四制）物理九年级下册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（五四制） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-05-11 00:46:25 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
第5节 热机
九年级
初中物理
第十九章 热和能
1.了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。
2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造，及各冲程的工作状态和能量转化。
3.通过讨论，从能量转化的角度了解燃料的热值和热机的效率。
4.了解热机研究的新进展与未来社会发展的关系。
学习目标
内燃机
知识点一
实验探究：内能与机械能的转化
在一个试管中装一些水，用软木塞塞住。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象？你想到了什么？
现象：塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。
能量转化：在这个实验中，燃料燃烧时，化学能转化为内能；软木塞冲出时 ，内能转化为机械能。
热机：利用内能转化为机械能做功的机器。
蒸汽机车
火箭发动机
内燃机车
火电站的汽轮机
喷气发动机
热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
常见的内燃机：汽油机、柴油机，如图所示。
汽油机
柴油机
汽油机
知识点二
1.构造
汽缸
火花塞
进气门
排气门
连杆
活塞
曲轴
（1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫一个冲程。
2.工作过程
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
（2）工作循环：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。
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
吸 气 冲 程 进气门打开 排气门关闭 由上端向下运动 无 汽缸中气体体积增大，压强变小，大气压将汽油和空气组成的燃料混合物从进气门压入汽缸
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
压 缩 冲 程 进气门和排气门都关闭 从下向上运动 机械能转化为内能 燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
做 功 冲 程 进气门和排气门都关闭 由上端向下运动 燃气内能转化为机械能 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
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
排 气 冲 程 进气门关闭，排气门打开 从下向上运动 无 汽缸内气体的体积减小，气压变大，当汽缸内气压大于大气压时，把废气排出汽缸。为新的吸气冲程做准备
思考：
1. 在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？
压缩冲程：
机械能
内能
做功冲程：
机械能
内能
2. 哪个冲程获得动力？
做功冲程
3.一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对外做一次功。
柴油机
知识点三
1.构造
2.工作过程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
3.汽油机和柴油机的异同点比较
项目 种类 汽油机 柴油机
相同点 都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
不 同 点 构 造 火花塞 喷油嘴
燃 料 汽油 汽油
吸入气体 汽油和空气混合物 空气
点火方式 点燃式 压燃式
（2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。
（1）汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。
4.汽油机和柴油机的优缺点
燃料的热值
知识点四
想想议议：不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。符号：q。
（2）物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（3）国际单位：焦每千克；符号：J/kg。气体燃料的热值单位：焦每立方米；符号：J/m3。
1.热值
请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
2.了解燃料的热值表
Q放=mq （液体和固体）
Q放=Vq (气体)
燃料完全燃烧释放的热量
ｍ：燃料的质量。q 的单位：J/kg
V：燃料的体积。q 的单位：J/m3
3.有关燃料燃烧放热的计算
在内燃机中，燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
无用机械能
有用机械能
损失的内能
热机的效率
知识点五
燃料的化学能
（1）定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫热机的效率。
（2）公式： 。
（3） 物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
蒸汽机的效率只有6%～15%
汽油机的效率为 20%～30%
柴油机的效率为30%～45%
提高效率的途径：
提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
改进热机，减少各种能量损失；
利用废气的能量。
课堂小结
1. 如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去。内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同（ ）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
点燃酒精，盒盖被打出去，对外做功。
随堂练习
2.如图所示，汽油机处于工作过程中的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是 ( )
A.压缩冲程,机械能转化为内能
B.压缩冲程,内能转化为机械能
C.做功冲程,机械能转化为内能
D.做功冲程,内能转化为机械能
进气门和出气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程
B
3.某内燃机飞轮转速为3 000 r/min，每秒钟内完成 个冲程，活塞往复 次，燃气推动活塞做功的次数为 次。
解析：3 000 r/min=50 r/s。
一个工作循环 飞轮转2周 活塞往复运动2次 完成4个冲程 对外做功1次
50 r/s 50 50 100 25
100
50
25
4.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,这些能量相当
于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为 J/kg,
干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107
解析：由 Q放=mq 可得,干木柴的热值为 ;热值是燃料的特性,其大小与燃料的质量无关,用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2×107 J/kg。
不变
5.用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃.天然气热值3.2×107J/m3，求：
（1） 1m3天然气完全燃烧放出热量；（2）水吸收的热量；
（3）天然气灶的效率。
解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×107J；
（3）天然气灶的效率
第5节 热机
九年级
初中物理
第十九章 热和能
1.了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。
2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造，及各冲程的工作状态和能量转化。
3.通过讨论，从能量转化的角度了解燃料的热值和热机的效率。
4.了解热机研究的新进展与未来社会发展的关系。
学习目标
内燃机
知识点一
实验探究：内能与机械能的转化
在一个试管中装一些水，用软木塞塞住。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象？你想到了什么？
现象：塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。
能量转化：在这个实验中，燃料燃烧时，化学能转化为内能；软木塞冲出时 ，内能转化为机械能。
热机：利用内能转化为机械能做功的机器。
蒸汽机车
火箭发动机
内燃机车
火电站的汽轮机
喷气发动机
热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
常见的内燃机：汽油机、柴油机，如图所示。
汽油机
柴油机
汽油机
知识点二
1.构造
汽缸
火花塞
进气门
排气门
连杆
活塞
曲轴
（1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫一个冲程。
2.工作过程
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
（2）工作循环：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。
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
吸 气 冲 程 进气门打开 排气门关闭 由上端向下运动 无 汽缸中气体体积增大，压强变小，大气压将汽油和空气组成的燃料混合物从进气门压入汽缸
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
压 缩 冲 程 进气门和排气门都关闭 从下向上运动 机械能转化为内能 燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
做 功 冲 程 进气门和排气门都关闭 由上端向下运动 燃气内能转化为机械能 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
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他
排 气 冲 程 进气门关闭，排气门打开 从下向上运动 无 汽缸内气体的体积减小，气压变大，当汽缸内气压大于大气压时，把废气排出汽缸。为新的吸气冲程做准备
思考：
1. 在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？
压缩冲程：
机械能
内能
做功冲程：
机械能
内能
2. 哪个冲程获得动力？
做功冲程
3.一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对外做一次功。
柴油机
知识点三
1.构造
2.工作过程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
3.汽油机和柴油机的异同点比较
项目 种类 汽油机 柴油机
相同点 都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
不 同 点 构 造 火花塞 喷油嘴
燃 料 汽油 汽油
吸入气体 汽油和空气混合物 空气
点火方式 点燃式 压燃式
（2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。
（1）汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。
4.汽油机和柴油机的优缺点
燃料的热值
知识点四
想想议议：不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。符号：q。
（2）物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（3）国际单位：焦每千克；符号：J/kg。气体燃料的热值单位：焦每立方米；符号：J/m3。
1.热值
请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
2.了解燃料的热值表
Q放=mq （液体和固体）
Q放=Vq (气体)
燃料完全燃烧释放的热量
ｍ：燃料的质量。q 的单位：J/kg
V：燃料的体积。q 的单位：J/m3
3.有关燃料燃烧放热的计算
在内燃机中，燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
无用机械能
有用机械能
损失的内能
热机的效率
知识点五
燃料的化学能
（1）定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫热机的效率。
（2）公式： 。
（3） 物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
蒸汽机的效率只有6%～15%
汽油机的效率为 20%～30%
柴油机的效率为30%～45%
提高效率的途径：
提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
改进热机，减少各种能量损失；
利用废气的能量。
课堂小结
1. 如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去。内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同（ ）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
点燃酒精，盒盖被打出去，对外做功。
随堂练习
2.如图所示，汽油机处于工作过程中的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是 ( )
A.压缩冲程,机械能转化为内能
B.压缩冲程,内能转化为机械能
C.做功冲程,机械能转化为内能
D.做功冲程,内能转化为机械能
进气门和出气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程
B
3.某内燃机飞轮转速为3 000 r/min，每秒钟内完成 个冲程，活塞往复 次，燃气推动活塞做功的次数为 次。
解析：3 000 r/min=50 r/s。
一个工作循环 飞轮转2周 活塞往复运动2次 完成4个冲程 对外做功1次
50 r/s 50 50 100 25
100
50
25
4.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,这些能量相当
于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为 J/kg,
干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107
解析：由 Q放=mq 可得,干木柴的热值为 ;热值是燃料的特性,其大小与燃料的质量无关,用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2×107 J/kg。
不变
5.用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃.天然气热值3.2×107J/m3，求：
（1） 1m3天然气完全燃烧放出热量；（2）水吸收的热量；
（3）天然气灶的效率。
解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×107J；
（3）天然气灶的效率