10.4 热机 课件(共28张PPT) 2024-2025学年物理北师版九年级全一册

(共28张PPT)
第十章 机械能、内能及其转化
第4节 热机
1.通过实验,知道利用内能可以做功,初步了解热机的工作原理。
2.知道四冲程汽油机和柴油机的构造和工作原理。
3.通过观察汽油机、柴油机的工作过程，能够简单描述它们的主要特征。
学习目标
汽车、列车、客机、舰船等在各自领域大显神威，它们是如何获得机械能的呢？
飞驰的汽车
高速的列车
飞行的客机
航行的舰船
新知导入
【演示实验】在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，用酒精灯将水加热，观察现象，该过程中涉及到哪些形式的能量之间的转化和转移？
【现象】塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。
新知学习
知识点一：热机
【现象和分析】酒精燃烧时化学能转化为内能，传递给水，使水的内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
【结论】内能可以做功。
1.定义：将由燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器。
2.种类：热机的种类有很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。
蒸汽机车
内燃机机车
喷气发动机
火箭发动机
火电站的汽轮机
3.能量转化：热机工作时是把燃料燃烧释放的内能转化为机械能。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
汽油机
柴油机
1.汽油机的构造
知识点二：汽油机
2.工作原理：汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。
（1）冲程：活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）工作过程：汽油机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作。
汽油机的工作过程：
3.工作过程：汽油机的一个工作循环有四个冲程：吸气冲程、
压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
吸气
压缩
做功
排气
（1）吸气冲程
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
活塞运动方向： 。
吸入气体： 。
打开
关闭
向下
汽油和空气的燃料混合物
（2）压缩冲程：
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
活塞运动方向： 。
关闭
关闭
向上
燃料混合物：压强 ，
温度 。
增大
升高
活塞对燃料混合物做功，燃料内能增大，温度升高。
能量转化：
能
能
机械
内
（3）做功冲程：
阀门：进气阀 ；排气阀 。
关闭
关闭
能量转化：
能
能
内
机械
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_____运动，并通过连杆带动曲轴转动。
向下
（4）排气冲程：
阀门：进气阀 ；
排气阀 。
活塞运动方向： 。
打开
关闭
向上
工作过程 进气门 排气门 活塞 说明
一 个 循 环 吸气
压缩
做功
排气
关
关
开
开
关
关
关
关
向下
向下
向上
向上
机械能转化为内能
内能转化为机械能
吸进空气和汽油的混合物
消耗机械能
4.对比
2.汽油机一个工作循环包括____冲程，活塞往复____次，曲轴转动____圈，与曲轴
相连的飞轮也转____圈，做功____次。有___次能量转化。
1.汽油机工作的四个冲程中，只有____________燃气对外做功，其他三个冲程都是
辅助冲程，要靠安装在曲轴上的____________来完成。必须靠外力来启动。
做功冲程
飞轮的惯性
4
2
2
1
2
2
5.总结
1.工作原理:利用柴油在汽缸内燃烧所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.柴油机的构造：
与汽油机的区别：汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
知识点三：柴油机
3. 柴油机的工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
（1） 吸气冲程
空气
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进汽缸。
（2） 压缩冲程
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。机械能转化为内能。
（3）做功冲程
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。内能转化为机械能。
（4）排气冲程
燃烧后的废气
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
汽油机和柴油机的异同
汽油机 柴油机
相 同 点
不 同 点
①基本构造和主要部件的作用
②每个工作循环都经历四个冲程
③只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成
④一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。
①构造
气缸顶有火花塞
气缸顶有喷油嘴
②燃料
汽油
柴油
③吸入物
汽油和空气
空气
④点火
点燃式
压燃式
特别提醒
1.汽油机的特点和应用：
（1）特点：轻巧、效率较低
（2）应用：常用在汽车、飞机和小型农业机械等。
2.柴油机的特点和应用
（1）特点：笨重、效率较高
（2）应用：主要用在载重汽车、拖拉机、坦克等。
热机
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
汽油机和柴油机
相同点
不同点
工作过程：吸气、压缩、做功、排气四个冲程
汽缸顶部构造（火花塞、喷油嘴）；吸入气体（燃气混合物、空气）
课堂总结
1.如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，根据图中提供的信息回答下列问题。
（1）塞子冲出试管后，因为　 　继续向前运动；
（2）塞子被推出的过程中，　 　能转化成　 　能，这个过程中能量转化与热机中的　 　冲程相同。
惯性
内
机械
做功
课堂练习
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁
2.如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（　　）
C
3.汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ）
A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高
C