14.1 热机 课件 (共25张PPT) 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

(共25张PPT)
第十四章 内能的利用
第1节 热机
1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。
2.知道汽油机的构造和工作过程。
3.知道柴油机的构造和工作过程。
学习目标
演示
如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间， 观察现象。
现象：软木塞冲出，试管口处出现“白雾”
说明：水蒸气对木塞做功，内能减少
工作原理：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
这个实验，展示了人类利用内能的过程
新知导入
人类是通过什么来利用内能的呢？
1.定义：
把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置，称为热机。
2.分类：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。
蒸汽机车
火箭发动机
喷气发动机
火电站的汽轮机
燃料的化学能
燃气的内能
物体的机械能
燃烧
做功
一、热机
新知学习
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
汽油机剖面图
柴油机剖面图
模拟图
火花塞
进气口
排气口
活塞
连杆
曲轴
二、汽油机
工作原理：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，叫做一个冲程。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。
旋转的曲轴通过连杆带动活塞从汽缸上部向下运动，进气阀开启，空气和汽油的混合气体通过进气道进入缸内。
吸气冲程
进气门打开
排气门关闭
活塞向下运动
汽油和空气的混合物进入汽缸
汽油和空气
两个气阀关闭，活塞在曲轴带动下，从汽缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内能，因此，内能增加、温度升高、压强增大。
压缩冲程
进气门关闭
排气门关闭
活塞向上运动
汽缸内的燃料混合物被压缩
机械能
内能
压缩冲程结束后做功冲程开始时，汽缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。
做功冲程
进气门关闭
排气门关闭
活塞向下运动
对外做功
内能
点燃方式：点燃式点火
内能
机械能
曲轴因为惯性继续转动使活塞上升，
排气阀打开，将燃烧后的废气排除缸外。
排气冲程
排气门打开
活塞向上运动
把废气排出汽缸
进气门关闭
汽油机工作一个循环
1. 汽油机四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成。
2. 汽油机1个工作循环有4个冲程，活塞上下往复2次，曲轴转动2周，对外做功1次。
汽油机工作原理
冲程名称 进气门 排气门 活塞的运动 冲程的作用 能的转化
吸气冲程 开 闭 向下 吸入燃料和空气的混合物 ——
压缩冲程 闭 闭 向上 压缩燃料和空气的混合物，使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能
做功冲程 闭 闭 向下 火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动 内能转化为机械能
排气冲程 闭 开 向上 排出废气 ——
实物图
模型图
喷油嘴
进气门
活塞
排气门
气缸
连杆
曲轴
三、柴油机
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。
空气
吸气冲程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
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
点燃方式：压燃式点火
注：柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高
做功冲程
在压缩冲程末，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
排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
燃烧后的废气
(1)汽油机的应用
(2)柴油机的应用
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上
汽油机和柴油机的应用
内燃机 项目 汽油机 柴油机
燃料 汽油 柴油
构造
工作循环 吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
主要特点
主要用途
汽缸顶部是火花塞
汽缸顶部是喷油嘴
吸入汽油和空气的混合物
吸入纯净的空气
压缩程度较小
压缩程度较大
点燃式
压燃式
轻巧、效率较低
笨重、效率较高
小汽车和小型农业机
械、低速飞机等
载重汽车、
拖拉机、火车、轮船等
汽油机与柴油机的联系
热机原理：把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置
内燃机
热机种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等
汽油机
柴油机
构造：火花塞、进气门、排气门、气缸、活塞、连杆、曲轴
应用：汽车、飞机和小型农业机械
构造：火花塞、进气门、排气门、气缸、活塞、连杆、曲轴
应用：载重汽车、拖拉机、坦克等
工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
课堂总结
1.某四冲程汽油机,曲轴转速1200转/分,则该汽油机每秒飞轮转_____周，
有_____个工作循环，有______个冲程,做功______次。
20
10
40
10
课堂练习
2.如图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
B
3. 关于四冲程内燃机，下列说法正确的是( )
A. 汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同
B. 汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
C. 做功冲程的能量转化形式是机械能转化为内能
D. 压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
D
4.汽油机和柴油机的主要不同是(　　 )
A．在构造上汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机的汽缸顶部有火花塞
B．在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C．汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D．在压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高
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