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第十四章 内能的利用
第2节 热 机
练基础
知识点1 热机
1. 下列没有利用热机的交通工具是 （ ）
A. 蒸汽火车
B. 喷气飞机
C. 山地自行车
D. 越野摩托车
C
2. （保定期末）热机工作时，能量的转化过程是 （ ）
A. 内能→化学能→机械能
B. 化学能→内能→机械能
C. 化学能→机械能→内能
D. 内能→机械能→化学能
B
3. （教材图片改编）如图所示，在试管内装些水，用塞子塞住管口，加热使水沸腾，塞子会被管内气体推出，同时管口出现“白雾”，这是
因为管内的气体对塞子________时，将管内气体的________
能转化为塞子的机械能，导致气体温度降低。利用这
一原理，可以制成________。
内
做功
热机
知识点2 汽油机
4. 汽油机吸气冲程吸入气缸内的物质是 （ ）
A. 柴油
B. 汽油和空气
C. 汽油
D. 空气
B
5. 汽油机工作的某一冲程的示意图如图所示，下列说法错误的是 （ ）
A. 它表示的是做功冲程
B. 这个冲程将内能转化为机械能
C. 这个冲程可以对外提供动力
D. 这个冲程的下一个冲程是压缩冲程
D
6. （唐山期末）用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况的流程图如图所示。请将图中的①②③④补充完整。
①________冲程；
②________转化为________。
③________冲程；
④________转化为________。
压缩
机械能
内能
做功
内能
机械能
7. （教材图片改编）汽油机一个工作循环的四个冲程如图所示，下列四幅图所表示的冲程分别是：A________冲程，B________冲程，C________冲程，D________冲程。其中不是靠飞轮惯性完成的冲程是________（填字母）。
吸气
排气
做功
压缩
C
知识点3 柴油机
8.关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法错误的是 （ ）
A. 柴油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
B. 汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴
C. 汽油机和柴油机都是内燃机，吸入气缸的物质相同
D. 在压缩冲程中，柴油机比汽油机压缩程度高，柴油机可以输出更大的功率
C
易错点 内燃机飞轮转速和做功次数的关系
9.某单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1 200 r/min，则此汽油机每秒完成________个冲程，对外做功________次，完成________个工作循环。
40
10
10
10.（淄博中考）如图，玻璃瓶内有少量水，用橡胶塞塞住瓶口，向瓶内打气，瓶塞跳起。下列说法正确的是 （ ）
A. 向瓶内打气，通过热传递的方式改变瓶内空气的内能
B. 瓶塞跳起时，瓶内空气温度降低，内能减少
C. 瓶塞跳起时，瓶内出现“白雾”是汽化现象
D. 瓶塞跳起过程与热机压缩冲程的能量转化相同
B
练提升
11.（廊坊期末）为使舰载机在短时间内达到起飞速度，航母上安装了蒸汽弹射装置，其简化原理图如图所示。气缸内蒸汽体积膨胀对外做功，同时推动活塞，从而使舰载机获得巨大的牵引力，弹射出去。从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置原理与汽油机的四个冲程中相似的是 （ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
C
12.（保定期末）四冲程汽油机工作示意图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 一个工作循环的正确顺序是乙、甲、丙、丁
B. 图甲冲程中将机械能转化为内能
C. 图丙冲程存在化学能转化为内能的过程
D. 图丁冲程通过做功的方式使气缸内气体内能增大
D
13. （新思维 模型建构）二十世纪，人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。下列说法正确的是 （ ）
A. 当海水下降时，阀门K1关闭，阀门K2开启
B. 当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启
C. 当海水下降时，类似于汽油机的压缩冲程
D. 当海水上升时，类似于汽油机的做功冲程
A
14.（新情境 传统文化）我国古代发明的取火器模型图如图所示，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中机械能转化为________能，内燃机工作的________冲程原理与该过程相同。
内
压缩
15.单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图如图所示，该冲程是________冲程。若该汽油机1 s对外做功15次，则汽油机的飞轮的转速为________r/min。
压缩
1 800
16.（新情境生活实践）如图所示，用力划火柴，火柴点燃，该过程将________能转化为________能，它与汽油机的________冲程能量转化相同。
练素养
机械
内
压缩
17.（新情境 五育文化）小柯在科技馆看到一种奇思妙想的设计——六冲程引擎。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入气缸，水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入气缸的水，则第五冲程相当于四冲程汽油机的________冲程，这个冲程中的能量转化是________能转化为________能。这种内燃机一个工作循环对外做功_____次。
做功
内
机械
2课题 第2节 热机 1课时
授课教师 授课类型 新授课
教学目标 1.了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造。3.了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
重点难点 重点：四冲程汽油机的基本工作原理；汽油机和柴油机的异同。难点：四冲程汽油机的基本工作原理。
教学方法 学生对于热机有一定的生活经验，比如汽车、摩托车中的应用等都比较常见，所以本节课更容易激发学生学习和研究的兴趣和求知欲。本节会从实际应用的角度，对热机进行介绍，并详细描述内燃机的工作流程。热机的工作过程及原理比较难想象，理解起来有一定的难度，应该借助实验演示和视频分析，帮助学生理解热机的四冲程，形成清晰的认知过程。
教学准备 铁架台、铁夹、酒精灯、试管夹、试管、橡皮塞、汽油机模型、柴油机模型
教学过程 一、新课引入很多人在谈论汽车时，不在乎汽车的外形有多酷，汽车的价格有多少，而看重的是这辆车跑得有多快。你知道汽车是如何获得机械能的吗？二、讲授新课知识点一 热机演示实验：在试管内装些水，用软木塞塞住管口。将水加热一段时间，观察现象。问题：会看到什么现象？塞子被推出的能量来自哪里？参考答案：看到塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。能量转化：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。引出概念：这个实验虽然简单，却展示了蒸汽机的工作原理，即利用内能做功。像这种利用内能做功的机器，称为热机，本节我们来学习热机。图片举例：热机的种类很多，蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。你们知道生活中哪些地方用到热机了吗？鼓励学生回答，展示图片，讲述热机发展过程。 自主学习：阅读课本P26第1自然段，了解什么是内燃机，内燃机的分为哪几类？总结：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机。内燃机为为柴油机和汽油机两大类。知识点二 汽油机根据燃料的不同，将内燃机分为汽油机和柴油机，我们首先来分析汽油机的工作原理及能量转化。1.汽油机的构造：观察汽油机的剖面图，试着找出气缸、进气门、排气门、 活塞、连杆、曲轴、火花塞等各部分的位置。认识过程中简要介绍其作用。2.汽油机的冲程自主学习：阅读课本P26-27汽油机部分，思考什么叫一个冲程，四冲程汽油机的工作过程是怎样的？演示操作：利用汽油机模型进行操作，仔细观察汽油机的四个冲程中进气门、排气门、活塞的运动情况，填写下表。总结各个冲程的工作特点。冲程名称进气门开闭情况排气门开闭情况活塞运动情况吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程吸气冲程：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。做功冲程：压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。归纳总结：（1）活塞在气缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。（2）工作循环：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。思考讨论：（1）在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？（2）哪个冲程获得动力？（3）一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动 次，曲轴和飞轮转动 周，对外做 次功。答案：（1）压缩冲程：机械能转化为内能；做功冲程：内能转化为机械能。（2）做功冲程获得动力，其他冲程靠飞轮惯性完成。（3）一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对外做一次功。知识点三 柴油机问题导入：有些载重汽车、轮船、火车、坦克中会用到另一种内燃机——柴油机，它的工作原理是怎样的？1.柴油机的构造：观察柴油机的剖面图，看看柴油机由哪些部分构成。将柴油机和汽油机的剖面图对比观察，比较柴油机与汽油机的构造什么不同。不同：柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。2.柴油机的工作冲程：柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。3. 汽油机和柴油机的异同点比较请分析比较汽油机和柴油机的相同点和不同点，并完成下表。 种类汽油机柴油机相同点都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程不同点构 造火花塞喷油嘴燃 料汽油汽油吸入气体汽油和空气混合物空气点火方式点燃式压燃式拓展阅读：引导学生阅读课本P28“现代汽车”，了解汽车的组成及技术发展。三、课堂小结回顾本节课你学到了什么？梳理本节知识要点。四、板书设计第2节 热机一、热机1.概念2.种类二、汽油机1.构造2.工作冲程：吸气、压缩、做功、排气三、柴油机比较汽油机与柴油机异同
教学设计反思 本节课主要采用让学生观察演示实验、实物模型、多媒体图片、视频播放等直观教学方法,增加学生的感性认识，启发学生的思考，同时注重联系实际，让学生将所学热机的知识应用到实际中，解决实际问题。
蒸汽机车
内燃机车
火电站的汽轮机
喷气发动机
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第2节 热机
九年级
初中物理
第十四章 内能的利用
1.了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。
2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造。
3.了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
学习目标
很多人在谈论汽车时，不在乎汽车的外形有多酷，汽车的价格有多少，而看重的是这辆车跑得有多快。你知道汽车是如何获得机械能的吗？
热机
知识点一
实验探究：内能与机械能的转化
在一个试管中装一些水，用软木塞塞住。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象？你想到了什么？
现象：塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。
能量转化：在这个实验中，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。
热机：利用内能做功的机械。
蒸汽机车
火箭发动机
内燃机车
火电站的汽轮机
喷气发动机
热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
常见的内燃机：
汽油机
柴油机
汽油机
知识点二
1.构造
气缸
火花塞
进气门
排气门
连杆
活塞
曲轴
（1）冲程：活塞在气缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
2.工作过程
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
（2）工作循环：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。
思考：
1. 在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？
压缩冲程：
机械能
内能
做功冲程：
机械能
内能
2. 哪个冲程获得动力？
做功冲程
3.一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对外做一次功。
柴油机
知识点三
1.构造
气缸
2.工作过程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
3.汽油机和柴油机的异同点比较
种类 汽油机 柴油机
相同点 都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
不
同
点 构 造 火花塞 喷油嘴
燃 料 汽油 汽油
吸入气体 汽油和空气混合物 空气
点火方式 点燃式 压燃式
（2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。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。
（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。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。
4.汽油机和柴油机的优缺点
课堂小结
1. 如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去。内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同（ ）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
点燃酒精，盒盖被打出去，对外做功。
随堂练习
2.如图所示，汽油机处于工作过程中的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是 ( )
A.压缩冲程,机械能转化为内能
B.压缩冲程,内能转化为机械能
C.做功冲程,机械能转化为内能
D.做功冲程,内能转化为机械能
进气门和出气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程
B
3.某内燃机飞轮转速为3 000 r/min，每秒钟内完成 个冲程，活塞往复 次，燃气推动活塞做功的次数为 次。
解析：3 000 r/min=50 r/s。
一个工作循环 飞轮转2周 活塞往复运动2次 完成4个冲程 对外做功1次
50 r/s 50 50 100 25
100
50
25
