2.1 热机（37页） 课件 2025-2026学年物理教科版（2024）九年级上册

(共37张PPT)
第二章 改变世界的热机
第1节 热机
1.知道热机的概念；
2.初步了解热机的工作原理。
3.能描述汽油机四冲程的名称、工作特点及能量转化。
火箭升空
舰船劈波斩浪
飞机凌空穿云
车流在城市中蜿蜒穿行，货轮在茫茫大海中航行，飞机在蓝天中翱翔，火箭刺破苍穹… …它们是如何做到的呢？
热机，改变了我们的生活，推动了社会的进步。
改变物体内能的方式
热传递
做功
思考：减少物体的内能可以做功吗？
知识点一：利用内能来做功
观察：
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，细心观察，会发生什么现象？
在这个实验种，燃料的_______能转化为_______能，传给水，水沸腾变成水蒸气，水蒸气驱动叶轮转动。这样，_______能就转化成了叶轮的_______能。
化学
内
内
机械
热机是通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。
燃料的
化学能
燃烧
内能
做功
机械能
蒸汽机是最早应用于工业生产的热机。世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。
　　瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。
瓦特
观看蒸汽机的原理图，汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。请研究图中的机械结构，说明蒸汽是如何进入汽缸、推动活塞运动、带动轮子转动的。
蒸汽机是怎样工作的
蒸汽机工作的原理图
蒸汽的内能转化为机械能
燃料的化学能转化为内能
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的机械
优点：
体积小 重量轻
启动快 效率高
蒸汽机的锅炉与汽缸分离，是“外燃机”
缺点：
体积庞大
车身笨重
热损失大
效率很低
（1）在透明塑料盒的底部钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针插进孔中；
（2）打开盒盖，在盒中滴入几滴酒精；
（3）再将盒盖盖好，然后按动火花发生器的按钮。
【进行实验】
很少的酒精在爆炸时就可以产生很大的爆炸力，为了保障安全，应适当少加酒精。实验时不要把装置正对自己或他人。
注意安全
知识点二：内燃机
内能转化为机械能
能量转化：
酒精的化学能 → 燃气的内能 → 盒盖的机械能
现象：按下按钮，产生电火花，点燃酒精和空气混合物，酒精燃烧爆炸，推动盒子做功
结论：燃气的内能转化为机械能
活塞式内燃机是应用最广泛的一种热机。
这种热机工作时，燃料在气缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功，因此叫做活塞式内燃机。
汽油机
柴油机
常见的活塞式内燃机有汽油机和柴油机。
汽油机动力汽车是我们生活中主要的交通工具。
大部分农业机械是靠柴油机工作的
①冲程：活塞在往复运动中从汽缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
②多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧—膨胀做功（简称做功）和排气四个冲程不断循环来保证连续工作。该四个冲程称为发动机的一个工作循环。
要使汽油机连续工作，活塞必须在推动曲轴后回到原来的位置，以便再次推动曲轴，这就要求活塞能在汽缸里做往复运动。
知识点三：汽油机的工作过程
汽油机的工作过程分析
【吸气冲程】
· 进气门 ，排气门 。
· 活塞 运动。
· 汽缸内气体的体积 ，气压 。
· 汽油和空气的混合物从进气门 。
· 曲轴转动： 圈。
打开
关闭
向下
吸入汽缸
半
增大
减小
【压缩冲程】
· 进气门 ，排气门 。
· 活塞 运动。
· 汽缸内气体的体积 ，温度 。
· 活塞的 能转化为燃料混合物的 能。
· 曲轴转动： 圈。
关闭
关闭
向上
机械
半
压缩
升高
内
【做功冲程】
· 进气门 ，排气门 。
· 火花塞产生电火花点燃燃料，使燃料猛烈燃烧，
产生高温高压的燃气。
· 燃气推动活塞 运动，带动曲轴转动，对外做功。
· 燃气的 能转化为活塞的 能。
· 曲轴转动： 圈。
关闭
关闭
向下
内
机械
半
【排气冲程】
· 进气门 ，排气门 。
· 活塞 运动，将废气排出汽缸。
· 由于安装在曲轴上的飞轮转动具有的动能，可以带动活塞继续运动，再次进入到吸气冲程，这样汽油机就实现了连续工作。
· 曲轴转动： 圈。
打开
关闭
半
向上
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了动力？
3.哪个冲程排出了汽车的尾气？
吸气
压缩
做功
排气
机械能转化为内能
内能转化为机械能
获得动力
排出
尾气
得出结论：
在压缩冲程，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。
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。
归纳小结：
吸气
压缩
做功
排气
一个循环
4个冲程
活塞往复2次
飞轮和曲轴转动2周
对外做功1次
燃料燃烧1次
　 只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
在实际应用中，为了增大功率和减小震动，常把四个或更多的汽缸组合在一起，它们的做功冲程是轮流进行的。如图所示的内燃机是一部汽车配备的四缸发动机，这可是汽车里构造最为精密、复杂的部件。
1. 结构
柴油机的燃料是柴油，它与汽油机在结构上的主要不同是气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴。
拓展： 柴油机
2. 工作过程
四冲程柴油机的一个工作循环也分为吸气、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
进气阀开，排气阀关。活塞向下运动。将空气吸进气缸。
进气阀关，排气阀关。活塞向上运动。气体被压缩的程度比汽油机更大，缸内气体的温度更高，压强更大。机械能转化为内能。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
进气阀关，排气阀关。活塞向下运动。
压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油，遇到高温空气立即猛烈燃烧，进行压燃式点火。
内能转化为机械能。
排气冲程
进气阀关，排气阀开。活塞向上运动。把废气排出气缸。
内燃机的启动
内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。
一个工作循环中，活塞往复 次，曲轴转动 周，飞轮转动 圈，对外做功 次。
两
两
两
一
例如：一台柴油机飞轮的转速为2400r/min,则在1s内，柴油机完成 个冲程，对外做功的次数是 次。
80
20
汽油机与柴油机的比较
相同点：
（1）都是燃料在汽缸内燃烧。
（2）都是将内能转化为机械能的机器。
（3）汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末。
（4）都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，一个工作循环曲轴和飞轮均转两圈，对外做功一次。
（5）排气冲程排出废气的过程相同。
（6）启动时都是靠外力使飞轮和曲轴转动起来。
1.构造不同：汽油机汽缸顶有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
2.燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。
3.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。
4.点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
5.效率：汽油机效率低，柴油机效率高。
不同点
不同点
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
气缸顶部是火花塞
气缸顶部是喷油嘴
吸进汽油和空气的混合物
吸进空气
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、功率大
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
热机
原理
内燃机
内能转化为机械能
工作循环
汽油机
柴油机
火花塞
点燃式
吸入空气和汽油混合物
喷油嘴
压燃式
只吸入空气
四个冲程
吸气、压缩、做功、排气
1.内燃机的工作过程由______、______、______、 _____四个冲程组成，其中，将机械能转化为内能的是_______冲程， 将内能转化为机械能的是______冲程。
2.在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（ ）。
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.排气冲程和吸气冲程
吸气
压缩
做功
排气
压缩
做功
B
3. 依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
BCD
A
D
B
C
做功
吸气
排气
压缩
3．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
C