北师大版物理九年级上册 第10章第四节 热机课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
第十章 机械能、内能及其转化
第四节 热机
学习目标
1.了解热机种类及热机中的能量转化.
2.知道四冲程汽油机和柴油机的构造和工作原理.
3.知道汽油机、柴油机的工作过程及在生活中的应用.
知识点1 热机及其分类
1.热机
（1）内能的应用：
利用方式 应用实例 实质
加热物体 烧水做饭、用热水袋取暖 能量的转移
做功 烧水时，水沸腾产生大量的水蒸气对壶盖做功，将壶盖顶起，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能 能量的转化
（2）热机的定义：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，统称为热机.
（3）热机的工作原理：
2.热机的种类
蒸汽机
汽轮机 20世纪中叶出现的汽轮机相对于蒸汽机，大幅提高了热效率，并能提供更大的功率，至今它几乎取代了蒸汽机
内燃机 19世纪60年代问世的内燃机，经过不断改进和发展，已成为比较完善的机械，并得到了广泛的应用.世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，最常见的内燃机是汽油机和柴油机
喷气发动机 喷气发动机自带推进剂，它不依赖外界空气，靠排出高温、高速气体来获得推力，火箭喷气发动机是喷气发动机的一种
拓展培优
热机工作原理的演示实验
实验现象 在试管中装适量水，用软木塞塞住试管口，用酒精灯加热，使水沸腾起来，水蒸气会把软木塞冲出去，且在试管口观察到大量“白雾”出现
实验分析 酒精燃烧时把酒精的化学能转化为内能，且将大部分内能传递给水，使水的内能增大，温度升高.当水蒸气把软木塞冲出去时，水蒸气对软木塞做功，同时，水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，即看到的“白雾”
探究结论 某些设备可以把内能转化为机械能，即利用内能来做功
典例1 &1& 在生活中你可能发现这样的趣事：在你往保温瓶中灌入大半瓶开水后，塞上软木塞，常会听到“砰”的一声，发生“嘣塞”现象，这是为什么？在你听到此声时会看到些什么？请你解释一下你所观察到的现象.
[答案] 瓶内气体膨胀做功.在听到声音时，会看到软木塞“飞起”，同时瓶口有“白雾”产生.这是因为水蒸气对软木塞做功，内能转化为机械能.水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小液滴，即看到的“白雾”.
[解析] 这是利用内能做功的一个生活实例，是保温瓶内的水蒸气不断增多，压强增大，对软木塞做功造成的.在这个过程中水蒸气的内能转化为软木塞的机械能.
知识点2 汽油机 重难点
1.工作原理： 利用汽油在汽缸内燃烧产生高温、高压的气体来推动活塞做功.
2.构造：如图所示，汽油机的主体是一个汽缸，汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞,汽缸内有一个活塞，活塞通过连杆与曲轴相连.
3.工作过程
（1）冲程：汽油机工作时活塞在汽缸内做往复运动.活塞从汽缸的一端运动到另一端叫作一个冲程.
（2）四冲程汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成，通过四个冲程的不断循环来连续工作.
1.吸气冲程 2.压缩冲程
3.做功冲程 4.排气冲程
特别提醒
（1）一个工作循环有四个冲程，飞轮转两圈，活塞往复运动两次，对外做功一次.
（2）在一个工作循环中，只有做功冲程中气体对外做功，其他三个都是辅助冲程，都要依靠飞轮的惯性（飞轮储存的机械能）完成.
（3）汽油机工作过程中能量转化的情况可用下图来表示：
典例2 如图所示是汽油机的______冲程，在此冲程中____能转化为______能.
做功
内
机械
[解析] 图中两气门关闭，火花塞打火，活塞向下运动，这是做功冲程，在此冲程中内能转化为机械能.
知识点3 柴油机 难点
1.工作原理
利用柴油在汽缸内燃烧产生高温、高压的气体来推动活塞做功.
3.工作过程
柴油机与汽油机的工作过程基本相同，两者区别如下表：
柴油机 汽油机
不同点 燃料 柴油 汽油
构造 汽缸顶部有一个喷油嘴 汽缸顶部有一个火花塞
点火方式 压燃式 点燃式
吸气冲程 吸入空气 吸入汽油和空气的混合物
压缩冲程
柴油机 汽油机
不同点 做功冲程 喷出的雾状柴油遇到高温、高压的热空气燃烧，产生高温高压燃气，推动活塞对外做功 火花塞产生电火花，使汽油燃烧，产生高温高压燃气，推动活塞对外做功
主要特点 笨重但输出功率大 轻巧但输出功率小
适用范围 载重汽车、火车等 摩托车、小汽车等
续表
典例3 关于柴油机，下列说法正确的是( )
D
A.在吸气冲程中吸入的是柴油和空气的混合物
B.柴油机必须有辅助的电瓶，否则火花塞无法工作
C.柴油机与汽油机构造相同
D.在做功冲程中，高温、高压的气体对外做功，气体的内能减小

本节知识归纳
题型1 热机的工作原理★★★
典例4 如图所示，在圆底烧瓶中倒入部分水，用带导管的橡皮塞塞住，用酒精灯将烧瓶中的水加热至沸腾，水蒸气会驱动小叶轮转动，酒精灯燃烧发生的能量转化是______能转化为____能；水蒸气膨胀对小叶轮做功，____能转化为______能.像这样通过燃料燃烧获取____能并转化为______能的装置叫作热机.
化学
内
内
机械
内
机械
[解析] 酒精灯中的燃料燃烧，燃料的化学能转化为内能，内能通过热传递转移给烧瓶和水.水的内能增大，温度升高，沸腾后产生大量的水蒸气.水蒸气从导管喷出，对小叶轮做功，内能转化为小叶轮的机械能.
题型2 内燃机的工作过程
角度1 汽油机冲程的判断与能量转化★★★
典例5 汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机.如图所示是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法正确的是 ( )
甲
乙
丙
丁
A.甲冲程是把机械能转化为内能 B.乙冲程是把内能转化为机械能
C.丙冲程是把机械能转化为内能 D.丁冲程是把内能转化为机械能
[解析] 此题应先判断出甲、乙、丙、丁四幅图对应的冲程名称，再判断能量转化情况.甲为压缩冲程，乙为排气冲程，丙为做功冲程，丁为吸气冲程.因此，甲中机械能转化为内能，丙中内能转化为机械能，乙、丁无能量转化.
题型2 内燃机的工作过程
角度1 汽油机冲程的判断与能量转化★★★
典例5 汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机.如图所示是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法正确的是 ( )
甲
乙
丙
丁
A
A.甲冲程是把机械能转化为内能 B.乙冲程是把内能转化为机械能
C.丙冲程是把机械能转化为内能 D.丁冲程是把内能转化为机械能

角度2 汽油机与柴油机的联系及区别★★★
典例6 （教材第23页“作业”第2题改编）关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是
( )
D
A.汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸入汽缸
C.汽油机采用压缩空气的方式点燃汽油
D.汽油机一般比柴油机轻巧，但输出功率小
[解析] 汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴，故选项A错误；柴油机在吸气冲程中，只将空气吸入汽缸，故选项B错误；汽油机利用汽缸顶部的火花塞点燃汽油，故选项C错误.
方法点拨
汽油机和柴油机的判别要点
汽油机 柴油机
结构 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
吸气冲程 吸进汽油和空气的混合物 吸进空气
点火方式 点燃式 压燃式
角度3 内燃机的转速、做功次数和工作循环的关系★★★★
典例7 我国自主研发、生产的“吉利金刚”小轿车，其发动机的正常怠速为1 200转/分钟（怠速指汽车不前进时发动机的转速）.若发动机处在怠速状态，下列说法正确的是( )
C
A.发动机1秒钟完成20个工作循环 B.发动机1分钟完成吸气冲程1 200次
C.发动机1秒钟完成做功冲程10次 D.发动机1秒钟共完成80个冲程

解题通法
四冲程内燃机的工作原理及工作过程，可用“一、四、二、二、二、一”来总结，即内燃机的一个工作循环有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴（飞轮）转动两周，完成两次能量转化，对外做功一次.
题型3 热机与做功、压强的综合★★★★★

（1） 做功冲程中气体对活塞的平均压力的大小；


（2） 一个做功冲程中气体对活塞做的功；


（3） 汽油机的功率.



谢谢大家！