九年级物理上册（北师大版）同步导学案：第10章第4节 热机

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四、热机
基础知识 基础技能
1．热机
(1)热机：将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。内燃机是热机的一种，根据内燃机所用燃料的不同分为汽油机和柴油机。21教育网
(2)汽油机和柴油机的构造分别如图甲、图乙所示。
甲
乙
(3)汽油机和柴油机的工作过程：
汽油机和柴油机工作时，活塞在汽缸内做往复 ( http: / / www.21cnjy.com )运动，活塞从一端运动到另一端叫做一个冲程，每四个冲程为一个工作循环，即吸气、压缩、做功和排气四个冲程。
每个工作循环活塞往返2次，曲轴转动2周，对外做功1次。
(4)汽油机和柴油机的应用广泛。
汽油机比较轻巧，常用在汽车、小型飞机和小型农业机械上。
柴油机比较笨重，但效率高，功率大，多用在拖拉机、坦克、载重汽车以及小型发电机上。
【例1－1】 下列事例中，利用内能来做功的是(　　)
A．用煤气灶做饭　　 B．钻木取火
C．用热水袋取暖 D．喷气式飞机飞行
解析：利用内能做功，是把内能转化为机械能， ( http: / / www.21cnjy.com )A和C都属热传递，B是把机械能转化为内能，喷气式飞机使用的发动机是热机的一种，热机就是利用气体做功把燃料燃烧产生的内能转化为机械能，所以D正确。21cnjy.com
答案：D
【例1－2】 一台单缸柴油机，飞轮每分钟转3 000转，那么柴油机(　　)
A．每秒钟活塞往复50次 B．每秒钟曲轴转动100次
C．每秒钟飞轮转动60圈 D．每秒钟活塞做功50次
解析：飞轮每分钟转3 000转，每秒钟转5 ( http: / / www.21cnjy.com )0转，故C错误。分析柴油机工作过程，我们发现曲轴转过1圈活塞往返1次，50圈往返50次，故A正确。飞轮转50转曲轴转50圈，B错误。活塞往复2次做功1次，每秒钟往复50次做25次功，D错误。21·cn·jy·com
答案：A
2．辨别内燃机的四个冲程
四冲程汽油机(或柴油机)的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气，可以从进气门和排气门的开闭情况、活塞运动情况、能量转化情况等方面加以区别。www.21-cn-jy.com
(1)进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动是吸气冲程。
(2)两气门关闭：活塞向上运动是压缩冲程，向下运动是做功冲程。
(3)进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动是排气冲程。
(4)机械能转化为内能的冲程是压缩冲程，内能转化为机械能的冲程是做功冲程。不涉及能量转化的是吸气冲程和排气冲程。2·1·c·n·j·y
【例2】 如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是(　　)
解析：四冲程汽油机的四个工 ( http: / / www.21cnjy.com )作冲程是：吸气、压缩、做功、排气四个冲程，区分它们的依据有活塞的运动方向、进气阀和排气阀的开闭情况，如活塞向下运动、进气阀和排气阀都关闭时，是燃气推动活塞做功，是做功冲程，所以C项正确。【来源：21·世纪·教育·网】
答案：C
点评：本题考查四冲程汽油机的四个工作冲程的判断，解题的关键是清楚各个工作冲程中活塞的运动方向和进气阀、排气阀的开闭情况。21·世纪*教育网
基础方法 基本能力
3．热机的效率
热机是利用燃料的燃烧来做功的装置，燃料燃烧放出的热量，并不能全部用来做有用功。相当一部分能量都散失了。2-1-c-n-j-y
把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。
如图为内燃机的能量流向图，在内燃机中， ( http: / / www.21cnjy.com )由于燃烧不完全而损失的能量很大，排出的废气温度较高，会带走很大一部分能量，一部分能量消耗在散热上，还有一部分能量消耗在克服摩擦力做功上(如活塞和汽缸之间的摩擦、各部分连接的摩擦等)。【来源：21cnj*y.co*m】
在热机的各种损失中，废气带走的能量 ( http: / / www.21cnjy.com )最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施，热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率被大大提高了。【出处：21教育名师】
【例3】 目前，“节能减排”已引起全球的关注。如何减少耗能、提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视。www-2-1-cnjy-com
大多数家用汽车的发动机均为汽油机， ( http: / / www.21cnjy.com )它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶。请你将图中汽油机工作时的能流图补充完整。
汽油机的能流图
解析：燃料燃烧产生的能量，除了转化成有用的机械能，机械克服摩擦也消耗一部分能量，机械散热耗能，高温的废气也带走一部分能量。　　21*cnjy*com
答案：克服摩擦耗能　废气带走热量
思维拓展 创新引用
4．汽油机与柴油机的异同点
(1)汽油机和柴油机的不同点见下表：
不同点 汽油机 柴油机
燃料 汽油 柴油
构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
吸入物质 汽油和空气的混合物 空气
点火方式 点燃式 压燃式
效率 效率低20%～30% 效率高30%～45%
应用 机体轻便，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
(2)汽油机与柴油机的相同点
①都是燃料在汽缸中燃烧。
②都是将内能转化为机械能的机器。
③汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末。
④都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转两周，对外做功一次。
⑤启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。
【例4－1】 下列说法中正确的是(　　)
A．汽油机的效率比柴油机的效率高
B．在四冲程柴油机的吸气过程中，燃料被吸进汽缸
C．在柴油机的压缩过程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能
D．柴油机的燃料点火方式是压燃式
解析：汽油机的效率比柴油机低，故A错；在柴油 ( http: / / www.21cnjy.com )机吸气冲程中，吸入汽缸的只有空气，没有燃料，所以B、C错；柴油机的燃料点火方式为压燃式，D是正确的。
答案：D
【例4－2】 公路上有一辆 ( http: / / www.21cnjy.com )小汽车和一台拖拉机，经检查都发生了故障并且都是因为电池坏了无法发动，而且没有备用电池，有人建议：只要把它们推动，以后(　　)
A．小汽车和拖拉机都能发动
B．只有小汽车可以发动
C．只有拖拉机可以发动
D．小汽车和拖拉机都不能发动
解析：汽车采用汽油机，汽 ( http: / / www.21cnjy.com )缸的工作方式是点燃式，电池坏了，火花塞不能打出火花，无法点燃混合燃气，做功冲程无法实现，用推行的方法无法发动；拖拉机采用柴油机，汽缸的工作方式是压燃式，电池一般不用于发动，而是用于照明等其他方面的工作，用推行的方法可以使柴油达到燃点，完成做功冲程，因此拖拉机可以发动。21世纪教育网版权所有
答案：C
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