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九全物理同步课件
主题式教学课件
（人教版九年级
全
2025年秋九全物理情境课堂教学课件嵌视频（新教材）
第十四章 内能的利用
第2节 热机
物理观念
通过实验，知道热机的概念，初步了解热机的工作原理.了解汽油机和柴油机的构造和工作过程.
科学思维
通过对实验现象的观察、分析，了解热机的工作原理，结合热机模型了解工作过程，进行比较和分类，发展科学思维能力.
科学探究
通过实验、动画等活动，养成观察的习惯，强化证据意识.
科学态度与责任
通过对热机发展简史、汽油机的结构以及工作过程的学习，感受物理对社会发展的影响.了解现代汽车技术对节能减排的贡献，增强环境保护意识.
重难点：了解四冲程汽油机的基本工作原理.
飞驰的汽车是如何获得机械能的呢？
18世纪的第一辆汽车，
速度只有几千米每小时
目前最快的汽车
速度已超声速
思考
一、热机
演 示
不同形式能量之间的转化
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. 讨论这个过程中不同形式能量之间转化的情况.
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燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能.
现象：
橡胶塞被水蒸气推出.
解释：
蒸汽机工作原理
内燃机
喷气发动机
汽轮机
蒸汽机
燃料的化学能
工作物质的内能
工作机器的机械能
燃烧
做功
定义:
各种利用内能做功的机械.
能量转化:
种类:
热机
第一台实用蒸汽机——纽可门蒸汽机
瓦特改良蒸汽机
詹姆斯·瓦特，英国
(1736—1819年)
拓展
蒸汽机模型
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气缸
锅炉
蒸汽机车的锅炉与气缸是分离的，是“外燃机”.
缺点：
体积庞大、车身笨重、热量损失大、效率低
由于蒸汽机较多的缺点，已经逐渐不满足社会发展的需要，于是在科学家的研制下，内燃机登上了历史的舞台.
你能根据外燃机(蒸汽机)的工作原理和特点，推测出内燃机的工作原理和特点吗
思考
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
气缸
优点：
体积小、重量轻、启动快、效率高
最早的内燃机汽车
奔驰一号
内燃机：
内燃机是现代社会中最常见的一种热机.
燃油汽车作为我们生活中的重要交通工具，它的主要动力机械之一就是内燃机.
一种内燃机剖面图
小汽车常用汽油机
载重汽车常用柴油机
内燃机
汽油机
柴油机
汽油
柴油
燃料
燃料
A. 蒸蛋器内部温度越高，水蒸发得越快
B. 水的内能增大是通过热传递方式实现的
C. 水的温度升高以后，水的比热容变小
D. 水蒸气推动风车的过程中将内能转化为机械能
C
例 小明利用厨房里的蒸蛋器自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示. 在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出蒸汽，小明将自制的风车放在蒸蛋器上方，成功地让风车转了起来. 下列说法错误的是 ( )
水蒸发快慢与温度有关
水吸收热量，内能增大
物质的一种特性，与温度无关
√
√
√
×
汽油机与柴油机是怎样工作的呢？
？
四冲程汽油机剖面图
二、汽油机
汽油机剖面图
进气门
气缸
火花塞
排气门
连杆
活塞
曲轴
汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功，将内能转化为机械能. 活塞运动带动曲轴转动.
汽油机的工作原理是怎样的呢？
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思考
要使汽油机连续工作，活塞必须能在气缸内往复运动.
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，叫作一个冲程.
四冲程汽油机工作原理示意图：
压缩冲程
吸气冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机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.
1. 进气门、排气门是什么状态
2. 活塞向哪个方向运动
3. 吸进的是什么物质
进气门打开，排气门关闭
向下运动
汽油和空气的混合物
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吸气冲程
1. 进气门、排气门是什么状态
2. 活塞向哪个方向运动
3. 发生了什么能量转化
4. 此冲程的作用是什么
缸内混合气体被压缩
进气门关闭，排气门关闭
向上运动
机械能转化为内能
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压缩冲程
1. 进气门、排气门是什么状态
2. 活塞向哪个方向运动
3. 发生了什么能量转化
4. 此冲程的作用是什么
压缩冲程末，气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.
进气门关闭，排气门关闭
向下运动
内能转化为机械能
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做功冲程
将燃烧后的废气排出缸外
1. 进气门、排气门是什么状态
2. 活塞向哪个方向运动
3. 此冲程的作用是什么
进气门关闭，排气门打开
向上运动
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排气冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机工作过程
空气和汽油
获得动力
排 出
尾 气
一个工作循环
机械能转化为内能
内能转化为机械能
一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两圈，对外做功一次.
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？
压缩冲程把机械能转化为内能；做功冲程把内能转化为机械能.
排气冲程.
想 想 议 议
做功冲程使汽车获得动力，其余三个冲程依靠飞轮的惯性来完成.
1. 区分吸气冲程与排气冲程，可以不看活塞的运动情况，只需看打开哪个气门.
识别冲程——对比法
排气冲程
吸气冲程
进气门
排气门
2. 识别做功冲程与压缩冲程
(1) 有火花塞点火的是做功冲程，没有的是压缩冲程；
(2) 只需看活塞的运动情况. 活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动为做功冲程.
压缩冲程
做功冲程
火花塞
你能写出对应冲程的名称，并根据冲程工作顺序进行排序吗？
思考
做功冲程
排气冲程
吸气冲程
压缩冲程
3
4
1
2
四冲程汽油机的工作过程
冲程示意图
工作冲程
进气门
排气门
火花塞
活塞运动方向
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
打开
关闭
关闭
关闭
关闭
关闭
关闭
打开
未点火
未点火
未点火
点火
向下
向上
向下
向上
要点梳理
冲程示意图
工作冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
能量的转化 / /
工作循环 一个工作循环，活塞往复运动______，曲轴转动_____，对外做功______. 机械能→内能
内能→机械能
两次
两圈
一次
汽油机在工作时只有做功冲程使机车获得动力，其他三个冲程均为辅助冲程，依靠安装在曲轴上飞轮的惯性来完成.
例 一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1 200 r/min，如图所示是四冲程汽油机处于某冲程的示意图，下列说法正确的是 ( )
A. 该冲程为压缩冲程
B. 该冲程为做功冲程
C. 该冲程把机械能转化为内能
D. 该汽油机每秒对外做功20次
B
两气门均关闭，活塞向下运动，火花塞点火，该冲程为做功冲程
×
√
做功冲程：
内能→机械能
×
一个工作循环，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次. 所以汽油机每秒对外做功10次
×
1 s内飞轮转动20 r
坦克和轮船上使用的不是汽油机，而是柴油机.
喷油嘴
三、柴油机
柴油机在构造上，和汽油机有哪些不同？燃料是怎么点燃的？
思考
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柴油机构造及工作原理
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
柴油机构造
喷油嘴
火花塞
对比
汽油机构造
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
空气
压缩冲程结束时，气缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来
燃烧放出的热使得气体的温度急剧升高、压强急剧增大，从而推动活塞对外做功
废气
类型 柴油机 汽油机
不 同 点 构 造
燃 料
吸入气体
点火方式
相同点 火花塞
喷油嘴
汽油
柴油
汽油和空气
空气
点燃式
压燃式
柴油机和汽油机的异同：
都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
2. 柴油机
优点: 热效率高，单位功率的重量小，柴油机没有点火系统，故障较少，保养容易等；主要用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上面.
缺点: 转速较低，质量大，制造和维修费用高，噪声大，启动困难等.
1. 汽油机
优点: 转速高，适应性好，工作平稳，操作方便省力，质量轻，噪声小，造价低，容易启动等；常用在汽车、飞机和小型农业机械上.
缺点: 燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低.
汽油机和柴油机各有什么优缺点呢？
思考
科学世界
现代汽车
请自主阅读课本P28对应内容，回答下列问题：
1. 燃油汽车是由哪几部分组成，又是如何获得机械能的呢
发动机把燃料燃烧产生的内能变为机械能，再通过底盘上的传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶.
燃油机车由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成.
2. 电气设备的作用是什么
3. 燃油汽车一般使用的是哪类发动机 为什么
4. 电子燃油喷射系统对汽车有什么好处
电子燃油喷射系统通过微电脑精确控制喷油量和喷油时机，可以提高燃烧效率、减少污染、节省燃料、提升动力，这种技术让汽车更环保、经济，同时动力更强.
燃油汽车一般采用三缸、四缸或六缸等多缸发动机，每个气缸都进行四冲程循环，由于各个气缸交替做功，所以发动机运转比较平稳.
电气设备的作用主要是产生电火花以点燃气缸中的可燃气体、启动发电机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等.
例 关于热机，下列说法中正确的是 ( )
A. 汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B. 柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸
C. 汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D. 柴油机的压缩冲程，活塞对气体做功，内能转化成机械能
C
汽油机——火花塞，柴油机——喷油嘴
×
只吸入空气
×
活塞向上运动，对气缸中的气体做功，活塞的机械能→气体的内能
×
√
工作原理：汽油在气缸里面燃烧时生成__________的燃气，推
动活塞_____.
利用___能做功的机械.
工作原理：燃料在燃烧时，将_____能转化为___能，___
能转化为______能.
种类：蒸汽机、_______、汽轮机、喷气发动机等.
工作过程：吸气冲程→_____冲程→_____冲程→排气冲程
在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动
____圈，对外做功____次.
主要结构：与汽油机相似，但是柴油机通过压缩______直接点燃
柴油，因此柴油机气缸顶部无________，而是_______.
工作过程：______、压缩、______、排气四个冲程.
内
化学
内
内
机械
内燃机
定义:
内燃机:
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
分为_______和_______两大类.
高温高压
做功
工作原理：利用气缸内燃烧柴油所产生的高温高压的燃气来
推动活塞______.
做功
压缩
做功
火花塞
喷油嘴
做功
吸气
两
一
热机
热机
汽油机
柴油机
空气
汽油机
柴油机
1. [中考新考法·古代科技]古代的人们曾发明了一种活塞式点火器，如图所示，以牛角作套筒，木质推杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，这是通过________的方式改变物体的内能，其能量转化与四冲程汽油机的______冲程相同．
对筒内的气体做功，气体的内能增大，温度升高
做功
机械能→内能
压缩
牛角
艾绒
推杆
2. 汽车仪表盘上有一个仪表叫“转速表”，用来表明汽车发动机的转速. 如图所示，此时指针指在大约1.2的位置，配以仪表盘上的
“×1 000 r/min”，表示此时发动机转速为_______转每分钟. 如果汽车用的是四冲程汽油机，此时汽车发动机的一个缸内，每秒钟燃气推动活塞做功______次.
10
1 200
一个工作循环中，完成4个冲程，并对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈
此时汽车发动机的转速为1.2×1 000 r/min=1 200 r/min
每秒钟飞轮转20 转，完成10个工作循环，做功10次
3. 大课间，小冬同学用矿泉水瓶做物理小实验，如图所示，将装有少量水的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着用两手握住瓶下三分之一处，用力拧几圈使其严重变形，然后轻轻旋开瓶盖，“砰”的一声，瓶盖飞出数米远，瓶口出现大量白气. 瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的________冲程相同，瓶内气体的内能是通过________方式改变.
做功
做功
瓶内气体的内能→瓶盖的机械能
压缩冲程：
机械能→内能
做功冲程：
内能→机械能
压缩瓶内气体做功
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