2.1 热机（27页） 课件 2025-2026学年物理教科版（2024）九年级上册

(共27张PPT)
第2章 改变世界的热机
第1节 热机
1.知道热机的概念及工作原理；
2.了解蒸汽机的构造和工作过程；
3.理解内燃机的基本原理；
4.了解汽油机的工作过程。
热蒸汽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。
蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！
改变物体的内能有两种方式，除了热传递还可以通过做功使物体内能增加。那么，减少物体的内能可以做功吗？
视频演示
知识点一：利用内能来做功
1. 热机的工作原理
(1)观察现象
如图所示，在试管内装些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个用纸做成的小叶轮，加热试管使水沸腾，观察现象。
(2)现象分析
① 现象一：叶轮转动。
原因：试管内的水沸腾，水蒸气向外膨胀，推动叶轮转动。
② 现象二：玻璃管口出现“白雾”。
原因：水蒸气膨胀对外做功，内能减少，温度降低，其中的
水蒸气液化形成“白雾”。
(3)实验结论：本实验虽然简单，但展示了热机的基本原理。
1.热机：
通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的装置。
燃料的化学能
工作物质的内能
工作机的机械能
燃烧
做功
2.能量转化的过程：
实验详解
1. 实验中的能量转化过程：
(1)燃料燃烧：化学能转化为内能；
(2)叶轮转动：内能转化为叶轮的机械能。
2. 实验中的能量转移和转化过程：燃料→试管→管内的水和水蒸气→叶轮。
3. 物态变化： 汽化和液化 。
【知识链接】
内能的两种应用：
◆利用内能加热：其实质是能量的转移过程。
◆利用内能做功：其实质是能量的转化过程。
【教你一招】
找出主要现象及对应的知识点：本实验的主要现象是橡胶塞被冲开和试管口出现“白雾”。解释“白雾”的形成，关键点是要联系前面学习的知识“做功改变内能”来分析。
1. 蒸汽机是最早的热机。1769 年瓦特改进、完善了蒸汽机，设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置，解决了动力的传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。
2. 蒸汽机的工作原理是将燃料的化学能转化为水蒸气的内能，再由水蒸气膨胀做功，把内能转化为机械能。
知识点二：蒸汽机
【拓展延伸】
蒸汽机的工作过程：燃料燃烧，在蒸汽锅炉中，水沸腾形成蒸汽，通过管道被送入汽缸，受滑块阀门控制交替进入汽缸的左侧和右侧，推动活塞运动。
如图所示，是蒸汽机的工作原理示意图。
【易错警示】
在蒸汽机的工作过程中，伴随着能量的转移和转化。蒸汽推动活塞做功，把蒸汽的内能转化为活塞的机械能，内能减少，温度降低。温度是状态量，热量是过程量，废气带走的是热量。
观察：内能转化为机械能
如图，在透明塑料盒上钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针插进孔子，打开盒盖，在盒中滴入几滴酒精，在将盒盖盖好，然后按下火花发生器的按钮，观察发生的现象。
点火后，酒精在盒子里剧烈燃烧，产生爆炸，把盖子顶飞，燃气推动盖子做功。
知识点三：内燃机
常见内燃机有汽油机和柴油机
使用汽油作为燃料的叫汽油机
使用柴油作为燃料的叫柴油机
内燃机：（活塞式内燃机）
燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功。
汽油机的构造
知识点四：汽油机的工作过程
汽油机的工作过程（动画演示）
汽油机的四个冲程
进气门
排气门
活塞自 向 运动
吸___________________
进气门__________
排气门__________
活塞自 向 运动
______能转化为_____能
吸气冲程
压缩冲程
打开
关闭
关闭
关闭
上
下
上
下
空气和汽油混合物
机械
内
一个冲程：活塞在往复运动中从汽缸一端运动到另一端。
做功冲程
进气门
排气门
活塞自 向 运动
排出废气（尾气）
排气冲程
进气门__________
排气门__________
活塞自 向 运动
______能转化为_____能
打开
关闭
上
下
机械
内
关闭
关闭
下
上
结论：4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次
一个工作循环中，活塞往复各运动两次，只有第三个冲程燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮转动的惯性（或动能）来完成。
汽油机的工作过程
如图所示，柴油机的构造与汽油机相似，主要区别是柴油机汽缸的顶部有一个喷油壶，而没有火花塞。
【拓展】
种类 汽油机 柴油机
相同点 不 同 点 构 造
燃 料
吸入气体
点火方式
都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
火花塞
喷油嘴
汽油
柴油
汽油和空气
空气
点燃式
压燃式
汽油机和柴油机的异同点
热机
工作原理
能量转化
汽油机
蒸汽机
1.关于蒸汽机的工作过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是( )
A. 汽缸内的蒸汽推动活塞做功，将蒸汽的内能转化为活塞的机械能
B. 在燃料燃烧的时候要产生热量，这是将内能传递给锅炉中的水
C. 蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增加
D. 蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度
A
2. 关于热机的能量转化过程，下列说法正确的是(　　)
A.将势能转化为动能
B.将机械能转化为化学能
C.将内能转化为机械能
D.主要目的是通过热传递改变内能
C
3.汽油机在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
C
4．不依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
A
A
D
B
C