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14.1 热机 习题
一、选择题
1．内燃机工作的四个冲程中，内能转化为机械能的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．下列现象中，利用内能做功的是（ ）
A．冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 B．车刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C．在烈日之下柏油路面被晒熔化了 D．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
3．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中错误的是（ ）
A. 柴油机吸入汽缸的是空气，汽油机吸入汽缸中的工作物质是汽油和空气的混合物
B. 在压缩冲程中他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. 在压缩冲程中，柴油机汽缸的温度比汽油机的高
4．关于热机，下列说法错误的是（ ）
A.利用内能来做功的机器叫热机?
B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机?
C.一切热机的工作过程都包括四个冲程?
D.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
5．如图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是（ ）
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A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲 C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁
6．如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（ ）
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A．该冲程是压缩冲程 B．该冲程中活塞向上运动
C．该冲程是内能转化为机械能的过程 D．该冲程是机械能转化为内能的过程
7．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（ ）21教育网
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A．甲冲程是把机械能转化为内能 B．乙冲程是排气冲程
C．丙冲程是把机械能转化为内能 D．丁冲程是吸气冲程
8．一台单缸柴油机，飞轮每分钟转1800转，那么1秒钟内柴油机对外做功的次数是（ ）
A．1800次 B．900次 C．60次 D．15次
9．如图所示，甲、乙是两个演示实验的示意图；，丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图．下列说法中，正确的是（ ）21·cn·jy·com
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A．丙图所示的是做功冲程，其工作原理如甲图所示的实验
B．丙图所示的是压缩冲程，其工作原理如乙图所示的实验
C．丁图所示的是压缩冲程，其工作原理如甲图所示的实验
D．丁图所示的是做功冲程，其工作原理如乙图所示的实验
二、填空题
10．世界上很多发明都是受到生活现象的启发 ( http: / / www.21cnjy.com )而蒙生的创意，如图所示的蒸汽机工作时，能的转化过程是 ，在内燃机的“吸气”、“压缩”、“做功”、“排气”四个冲程中与其能量转化相同的是 冲程．【来源：21·世纪·教育·网】
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11．如图15—6所示，试 ( http: / / www.21cnjy.com )管内装有水，橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾，水沸腾后看到的现象是______________，在这个过程中能量的转化是__________.__________就是根据这种道理制成的.? www-2-1-cnjy-com
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12．如图所示，在透明塑料盒的底部钻一 ( http: / / www.21cnjy.com )个孔，把电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮…
（1）在此过程中，酒精燃烧后的燃气的 能转化为塞子的机械能．
（2）在这一实验过程中，你应当注意观察的是 ．
A、揿动电火花发生器； B、盒内的酒精；
C、盒盖跳起的现象； D、瓶塞跳起的瞬间盒内出现的现象．
（3）汽油机的工作过程的 ( http: / / www.21cnjy.com ) 冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的．如果该汽油机飞轮转速是1200r/min，则它每秒钟内对外做功 次．
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13．物理老师在课堂上用瓶壁较薄的矿泉水瓶（内盛少量水）做了如下演示：首先旋紧瓶盖，接着两手分别握住瓶的上、下部分，使劲拧紧瓶的下部，使其严重变形压缩瓶内空气，然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖飞出数米远，瓶口和瓶内有“白雾”产生．产生这种现象的原因是打开瓶盖时，瓶内气体膨胀对外 ，内能 ，温度 ，使瓶内水蒸气发生 ，形成“白雾”，它的能量转化与汽油机工作中的________冲程相同．
三、解答题
14．试指出四冲程汽油机在压缩冲程和做功冲程中的能量转化情况．
15．请你根据所学分析一下，内燃机能够在月球上正常工作吗？
参考答案
1.答案：C
解析：内燃机在工作时，一般包含四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程．这四个冲程中涉及内能和机械能间转化只有压缩冲程和做功冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能，做功冲程是把内能转化为机械能．2·1·c·n·j·y
2.答案：D
解析：内能的利用可以用于加热物体，也可以用来做功，利用内能做功是把内能转化为机械能，热机就是利用内能来做功的．搓手使手暖和，利用手之间克服摩擦做功，使手的内能增大，是把机械能转化为内能；B选项中的车刀在砂轮的调整摩擦之下溅火花也是通过做功的方法增加物体的内能；C选项是利用热传递的方法改变物体的内能．火箭发动机属于热机的一种，它是利用燃料燃烧后释放的内能转化为火箭的机械能．21·世纪*教育网
3.答案：B
解析：在吸气冲程中，柴油机吸入汽缸 ( http: / / www.21cnjy.com )的是空气，汽油机吸入汽缸中的工作物质是汽油和空气的混合物，A正确；在压缩冲程中柴油机比汽油机压缩的体积更小，温度更高，B错；柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高，C正确；在压缩冲程中，柴油机汽缸的温度比汽油机的高，D正确. 2-1-c-n-j-y
4.答案：C
解析：热机是利用内能来做功的机器，它们一般都 ( http: / / www.21cnjy.com )有四个冲程，但也有不同之处．汽油机和柴油机都属于内燃机，内燃机、喷气发动机、火箭发动机蒸汽机、燃气轮机都是热机．热机的工作过程不都是四个冲程，有的只有两个冲程，有的有五个或六个冲程。
5.答案：C
解析：解决此题要知道内燃机 ( http: / / www.21cnjy.com )的四个冲程按照顺序有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；甲图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程．乙图中两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；丙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排气冲程；丁图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程． 21*cnjy*com
6.答案：C
解析：（1）汽油机的四个 ( http: / / www.21cnjy.com )冲程，可根据气阀和活塞的状态判断是哪个冲程；（2）将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程；压缩冲程和做功冲程都是通过做功的方式改变内能的．根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程．在做功冲程中将内能转化为机械能．故ABD错、C正确
7. 答案：C
解析：热机的四个冲程，吸气冲程、压缩冲 ( http: / / www.21cnjy.com )程、做功冲程、排气冲程．甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，A正确；乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，B正确；丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，C错误；丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，D正确．故选C．【出处：21教育名师】
8.答案：D
解析：利用一个工作循环时飞轮转数和做功 ( http: / / www.21cnjy.com )次数分析1分钟做几次功．再推断1秒钟做几次功．因为飞轮转动2转做一次功．那么1分钟转动1800转做功次数为900次，1秒钟做功次数为900次÷60＝15次．21cnjy.com
9.答案：B
解析：由图甲，往锥形瓶中打气后，瓶内压缩气体推动瓶塞做功，将内能转化为机械能；
由图乙，用力将活塞压下，活塞对空气 ( http: / / www.21cnjy.com )做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧．是将机械能转化为内能的过程．由图丙，气门都关闭，活塞向上运动，所以是汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能；由图丁，气门都关闭，活塞向下运动，所以是汽油机的做功冲程，内能转化为机械能．由此可知，ACD错误，B正确
10. 答案：内能转化为机械能；做功．
解析：观察图片可知，高温的蒸汽推动风车转动，蒸汽的内能转化为风车机械能；
内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气 ( http: / / www.21cnjy.com )冲程，压缩冲程活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能；做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，所以与其能量转化相同的是做功冲程．【版权所有：21教育】
11.答案：水蒸气把塞子冲出来 内能转化为机械能 热机
解析：本题的实验是用来说明可以利用内 ( http: / / www.21cnjy.com )能对外做功．利用酒精灯加热，把酒精的化学能转化为内能，传递给水，使水的内能增大，水不断汽化，试管内的水蒸气越来越多，压强增大．水蒸气推动活塞做功，把水蒸气的内能转化为塞子的机械能，能量的转化与热机中的做功冲
程能量转化相同．软木塞被冲出时机械能增大，机械能不守恒．
12.答案：（1）内；（2）D；（3）做功；10．
解析：（1）酒精燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，内能转化为盒盖的机械能．（2）在这一实验过程中，应当注意观察的是瓶塞跳起的瞬间盒内出现的现象；故选D；（3）汽油机的做功冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的；因为汽油机在一个工作循环中，飞轮转动两圈，对外做功一次，故可得出飞轮的转速为r/s=20r/s；每秒做功的次数为10次．21世纪教育网版权所有
13.答案：做功 减小 降低 液化 做功
解析：瓶内有少量水，会汽化成水蒸气．用手挤压矿泉水瓶，使瓶内气体体积减小，压强增大，当松开瓶盖时，瓶内气体推动瓶盖做功，把气体的内能转化为瓶盖的机械能．瓶内气体的内能减小，温度降低，水蒸气会液化成小水珠，形成“白雾”．从能量转化的角度来看，此过程是把内能转化为机械能，它与汽油机做功冲程的能量转化相同．
14.答案：在压缩冲程中，由飞轮和活塞的机械能转化为混和气体的内能．在做功冲程里，由燃气的内能转化为活塞与飞轮的机械能．21教育名师原创作品
解析：要从工作过程入手分析能的转化情形 ( http: / / www.21cnjy.com )．在压缩冲程中，进气门和排气门关闭，活塞向上运动，压缩空气和汽油的混合物，使混合物的温度升高，内能增大，是活塞和飞轮的机械能转化为内能．在做功冲程中，两气门关闭，燃料燃烧释放内能产生高温高压燃气．由燃气推动活塞向下运动，由内能转化为机械能．www.21-cn-jy.com
15. 答案：不能。
解析：无论是汽油机还是柴油机，它们的吸气冲程都需要吸入空气，这样燃料才能够充分燃烧，而月球上没有空气，所以内燃机没有办法正常工作。【来源：21cnj*y.co*m】
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第十四章 第1节《热机》
课题 热机
教学目标 （一）知识与技能1．了解人类“利用内能做功”的历史发展进程，了解四冲程内燃机的基本工作原理和工作过程．2．通过观察汽油机工作过程的动画，知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化．3．通过观察、对比汽油机和柴油机的模型和工作过程，了解二者的异同．（二）过程与方法1．通过演示实验，了解可以利用内能做功，学会通过阅读和倾听学习．2．通过阅读“科学世界”，了解现代汽车的一些常识，培养自学能力．（三）情感态度与价值观1．通过对热机发展简史、汽油机的结构以及工作过程的学习，感受到人类对美好事物孜孜不倦的追求，逐步培养学生崇尚科学、爱科学、学科学的兴趣．2．了解生活中各种常见的热机工作时的利弊，唤起学生节约能源，保护环境的意识．
重点难点 1．教学重点：①了解四冲程汽油机的基本工作原理．②知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化．③汽油机和柴油机的主要区别．2．教学难点：整个工作过程中，能量的转移和转化．
教具学具 内能做功演示器、汽油机模型、柴油机模型．
教学过程
环节 教师活动 学生活动 设计意图
引入课题 1、展示图片，分别描述古代人农耕、灌溉、扬场的场景．提出：古人如何获得动力？2．展示图片．分别描述蒸汽时代的纺织、火车、轮船，为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来． 观看、思考、感受、回答教师提出的问题．人们的耕、织、运、作、行等活动，依靠畜力、风力、甚至人力．这时候的动力又是什么？ 展示图片，用热机的出现给人类生活带来巨大变化引入新课，向学生介绍热机简史，为学习热机做准备．
新课讲授 一、热机发展简史 向瓦特致敬：介绍瓦特对蒸汽机改进做出的贡献．二、热机1．热机的原理（1）实验演示 ( http: / / www.21cnjy.com )讨论：实验中能量转化的情况．（2）什么是热机2．热机的种类迄今为止，已经出现的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等．3．内燃机（1）我们生活中最常见的就是内燃机，说说什么叫内燃机？ （2）内燃机分为哪两类？三、汽油机1．汽油机的构造观看汽油机剖面图，介绍进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴等重点结构．2．汽油机的工作过程(1)什么是冲程？教师：活塞在汽缸内从一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程． 了解瓦特观察演示实验，并思考发生了哪些能量转化．燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能．利用内能做功的机械．根据所使用燃料分为汽油机和柴油机两大类．观看图片，认清各部分结构的名称． 我们在享受科技发展给我们生活带来的巨大变化的同时，更要尊重科学，敬仰推动科技发展的人．这样学生才会向往“将来成为他们那样的人”．用课本中的实验，简洁、直观地阐述热机的工作原理．关键结构，有必要说出它们大致的位置，便于学生思考、以解决后面的疑惑．
②柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉 ( http: / / www.21cnjy.com )机、火车轮船上．
③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．5．学生阅读“科学世界”，了解现代汽车． 吸气、压缩、做功、排气学生阅读，思考，尝试描述汽油机的工作过程．压缩冲程：机械能向内能的转化，获得了温度较高的燃气；做功冲程：内能向机械能的转化，获得的机械能，做功冲程获得了动力．排气冲程．提供第一次启动时的初动力，主要完成吸气和压缩冲程．当做功冲程如约发生后，其余的冲程就依靠飞轮的惯性完成了．依靠飞轮惯性完成的冲程是：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程．喷油嘴、火花塞吸入物质不同，吸气冲程只吸入空气．压缩比不同，柴油机压缩的体积更小。喷出雾状柴油，压燃式思考，柴油机为什么效率高些？阅读“科学世界”，了解现代汽车．关注热机与环境保护之间的关系． 通过阅读，学生能大致了解汽油机的工作过程．让学生解说，既是对阅读效果的考察，又能培养学生的语言表达能力．“第一次启动”的环节设计，主要目的有三个： ( http: / / www.21cnjy.com )1．说明第一次启动的动力从哪里来？2．满足喜爱汽车知识的学生的求知欲；3．描述汽车发展的一个片段，贴近生活．对比学习可以使学生对两种内燃机的特点了解得更加清楚．现在，汽车已经走进千家万户，内燃机的大量使用给我们的环境带来了不小的压力．了解它，并有愿望去改造它，是这节课应该埋到学生心里的一颗种子．
课堂小结 引导学生总结：1．学生用拳头和胳膊表演并叙述四个冲程．2．压缩冲程和做功冲程中能量的转化．3．注意汽油机和柴油机的不同之处． 学生总结． 提高学生的归纳总结能力．
练习 反馈练习1．四冲程内燃机的一个工作循环有 个冲程，曲轴转动 周，活塞往复 次，对外做功 次，其他冲程靠飞轮的 完成．2．在内燃机的一个工作循环中，存在着机械能转化为内能的过程，也存在着内能转化为机械能的过程，这两个能量转化的过程存在于?（ ）A．吸气冲程和压缩冲程?B．压缩冲程和做功冲程?C．做功冲程和排气冲程?D．吸气冲程和排气冲程?3．在汽油机压缩冲程中，工作物质被压缩，汽缸中的（ ）
A．压强增大，温度降低
B．压强减小，温度升高C．压强增大，温度升高D．压强减小，温度降低4．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 参与练习，完成题目．参与练习，完成题目． 通过习题讨论，深化对热机的认识．检测教学目标达成情况．
板书设计
第1节 热机一、热机1．热机的原理 2．热机的种类二、内燃机 1．汽油机 ①工作循环： ②冲程中的能量转化 2．柴油机：柴油机的工作过程．与汽油机有哪些不同．3．汽油机和柴油机的优缺点．
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第十四章 内能的利用
第一节 热机
古代人民的劳动
扬场
灌溉
耕地
蒸汽时代的产物
蒸汽时代的产物
瓦特与蒸汽机
在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到什么现象？
一、热机
化学能
内能
机械能
热机是把内能转化为机械能的机器。
热机的种类：
蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机、火箭发动机
燃料的化学能
内能
燃烧
做功
机械能
共同特点：
内燃机
汽油机
柴油机
燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气的内能，又通过燃气推动活塞做功，由内能转变为机械能。
汽油机的构造
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机的工作过程
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，叫做一个冲程。
吸气冲程
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。
将机械能转化为内能
做功冲程
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，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
将内能转化为机械能
排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
①在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？
②哪个冲程使汽车获得动力？
③哪个冲程排出了汽车的尾气？
④老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？
⑤四个冲程中，依靠飞轮惯性来完成的是哪些冲程？
思考
冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 作用 能量转化
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
开
关
向下
吸入汽油和空气
无
关
关
向上
压缩气体 提高温度
关
关
向下
推动活塞对外做功
关
开
向上
排出废气
无
机械能转化为内能
内能转化 为机械能
汽油机的工作过程
一个工作循环里，对外做功 次，
飞轮转动 周，经历 个冲程。
汽油机工作时，四个冲程周而复始，然而只有第三个冲程是对外做功的，其余的三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。
汽油机的工作过程
一
二
四
柴油机的构造
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
柴油机工作过程
1、柴油机在构造上与汽油机有什么不同？
2、在工作过程中，二者有什么不同？
①吸气冲程有什么不同？
②压缩冲程有什么不同？
③做功冲程有什么不同？
柴油机工作过程
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得更小，空气的压强更大，温度更高。机械能转化为内能。
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。
柴油机工作过程
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
每个工件循环都经历四个冲程：
吸气冲程、压缩冲程、
做功冲程、排气冲程。
柴油机与汽油机的相同点:
1．构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。
2 ．吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。
3 ．压缩程度不同：柴油机将空气压缩的体积更小，温度更高。
4 ．点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
柴油机与汽油机的不同点:
内燃机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
(1)汽油机
(2)柴油机
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、坦克上面。
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．汽油机在小型汽车上大量使用，至今不衰．
②柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上．
③柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高30%．
汽油机与柴油机的优缺点
谢谢！
