(共23张PPT)
高中物理
人教版九年级物理第十四章第一节热机
热机
知识回顾
1.什么是内能？
2.改变物体内能的两种方法？
3.对物体做功，物体的内能怎样变化？
4.物体对外做功，物体的内能怎样变化？
如图所示在一个试管中装一些水，用软木塞塞紧。对试管加热使水沸腾，观察发生的现象？并讨论伴随什么样的能量转化。
现象：软木塞冲出；管口有“白汽”产生。
说明：水蒸气对木塞做功,内能减少,它的温度下降,水蒸气液化成小水珠。
水蒸气的内能转化为塞子的机械能
演示
水电发力
热机
利用内能来做功的机械称为热机。
常见的热机：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
一种内燃机的剖面图
常见的内燃机
汽油机
柴油机
汽油机：以汽油为燃料的内燃机；
柴油机：以柴油为燃料的内燃机。
四冲程汽油机剖面图
火花塞
活塞
排气门
进气门
汽缸
连杆
曲轴
汽油机工作过程
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。
单缸四冲程汽油机工作过程分吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，完成四个冲程为一个工作循环。
汽油机工作过程
进气门打开，排气门关闭。活塞由上向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
吸气冲程
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，燃料混合物被压缩，内能增大，温度升高。
机械能转化为内能。
做功冲程
进气门和排气门都关闭，在压缩冲程末，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，对外做功。
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。
单缸四冲程汽油机一个工作循环完成四个冲程，活塞往复两次，飞轮、曲轴转动两周，对外做功一次。
1.在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？
2.哪个冲程使汽车获得动力？
3.哪个冲程排出了汽车的废气？
压缩冲程是机械能转化为内能；做功冲程是内能转化为机械能.
做功冲程使汽车获得动力.
排气 冲程排出汽车的废气.
小试身手
小试身手
2.如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将 转化为机械能。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。
做功
内能
10
20
喷油嘴
气缸
进气门
活塞
连杆
排气门
曲轴
柴油机的构造
四冲程柴油机工作过程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在吸气冲程中吸入的只是空气。压缩比比汽油机更大，温度更高，压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气燃烧，高温高压燃气推动活塞对外做功。属于压燃式内燃机。
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。
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。
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
内燃机的启动
内燃机的应用
相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
不同点：构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；
工作过程上：汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只是空气；
压缩情况不同：柴油机压缩冲程末，压缩比更大，所以压强更大，温度更高，超过了柴油的燃点；
点火方式不同：汽油机靠火花塞点火。柴油机属于压燃式。
汽油机与柴油机的异同点
课堂小结
1.热机概念
2.常见的热机有：汽油机、柴油机
3.汽油机构造及工作原理
4.柴油机构造及工作原理
5.汽油机与柴油机异同点
课堂练习
1.内燃机的工作过程是由吸气、 、 、排气四个冲程组成的。
2.在内燃机工作的四个冲程中内能转化为机械能的过程存在于（ ）
A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程
压缩
做功
B
3.如图是内燃机工作时某冲程的示意图（两气门关闭），该冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
4.从能的转化角度看，在四冲程内燃机的每个工作循环中，将内能转化为机械能的冲程是 冲程。 某单缸四冲程内燃机飞轮转速为1200r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为 次。
C
做功
10
作业布置
1.完成本节动手动脑学物理
2.完成本节对应练习登陆21世纪教育 助您教考全无忧
《热机》教案
【教学目标】
1.知识与技能
（1）知道热机中能量的转化
（2）知道四冲程内燃机的构造和工作原理
（3）了解汽油机和柴油机的主要区别2·1·c·n·j·y
2.过程与方法
通过分析汽油机和柴油机的构造个工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法。
3.情感态度和价值观
了解这些内燃机在生产和生活中的应用，感受到技术进步在工业文明发展中的重要作用。
【教学重点】
内燃机的构造和工作原理；汽油机和柴油机的区别和联系。
【教学难点】
汽油机的工作原理。
【教学方法】
合作 探究 交流 对比
【教学用具】
铁架台、试管、胶塞、酒精灯、水、汽油机和柴油机模型、多媒体课件
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境 导入新课
复习分子动理论有关知识、改变物体内能的两种方式，引出实验。
如图在试管中装些水，用橡胶塞塞住试管口，加热使水沸腾，观察现象（多媒体播放视频）。
问题：实验过程中能量是怎样转化的？
教师引导学生分析并总结得出：把内能转化为 ( http: / / www.21cnjy.com )机械能的机器叫热机，热机种类很多，有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等，今天我们主要来研究内燃机。21·世纪*教育网
二、探究新知
1． 热机：利用内能做功的机械叫热机。
热机种类很多，有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等，今天我们主要来研究内燃机。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。常见的内燃机分为汽油机和柴油机。
汽油机：以汽油为燃料的内燃机；
柴油机：以柴油为燃料的内燃机。
2． 汽油机
（1）单缸四冲程汽油机构造（出示模型及多媒体动画）。
介绍各部分名称及各部分的功能：进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。
冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程
（2）工作原理
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭。活塞由上向下运动，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，活塞由下向上运动，燃料混合物被压缩，内能增大，温度升高。在此过程中机械能转化为内能。www-2-1-cnjy-com
做功冲程：进气门和排气门都关闭，在压缩冲程 ( http: / / www.21cnjy.com )末，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，对外做功。在此过程中内能转化为机械能。21cnjy.com
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。
总结：单缸四冲程汽油机一个工作循环完成四个冲程，活塞往复两次，飞轮、曲轴转动两周，对外做功一次。
练习巩固：
1.讨论课本想想议议，并回答问题。
（1）在压缩冲程中，机械能转化为内能；做功冲程中，内能转化为机械能。
（2）做功冲程使汽车获得了动力。
（3）在排气冲程中汽车排出了废气。
2.如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 ( http: / / www.21cnjy.com )做功 冲程，该冲程将 内 转化为机械能。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10 次、飞轮转过 20 圈。21·cn·jy·com
讨论：汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？学生回答。
教师总结：通过外力先使飞轮 ( http: / / www.21cnjy.com )和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。21世纪教育网版权所有
3．柴油机
（1）柴油机构造（出示模型及多媒体动画）。
介绍各部分名称及各部分的功能：进气门，排气门，喷油嘴，气缸，活塞，连杆，曲轴。
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功 ( http: / / www.21cnjy.com )、排气四个冲程。在吸气冲程中吸入的只是空气。压缩比比汽油机更大，温度更高，压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气燃烧，高温高压燃气推动活塞对外做功。属于压燃式内燃机。www.21-cn-jy.com
4.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。【来源：21·世纪·教育·网】
5.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。
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。
6.汽油机与柴油机的异同点
相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
不同点：
构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；
工作过程上：汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只是空气；
压缩情况不同：柴油机压缩冲程末，压缩比更大，所以压强更大，温度更高，超过了柴油的燃点；
点火方式不同：汽油机靠火花塞点火。柴油机属于压燃式；
三、课堂小结
本节主要学习的内容
1.热机概念
2.常见的热机有：汽油机、柴油机
3.汽油机构造及工作原理
4.柴油机构造及工作原理
5.汽油机与柴油机异同点
4、课堂练习：
1.内燃机的工作过程是由吸气、压缩 、 做功 、排气四个冲程组成的。
2.在内燃机工作的四个冲程中内能转化为机械能的过程存在于（B ）
A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程
3.如图是内燃机工作时某冲程的示意图（两气门关闭），该冲程是（C ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4.从能的转化角度看，在四冲程内燃机的每个工作循环中，将内能转化为机械能的冲程
是 做功 冲程。 某单缸四冲程内燃机飞轮转速为1200r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次
数为 10 次。
5、作业：
1.完成本节动手动脑学物理
2.完成本节对应练习
【板书设计】
14．1热机
一、热机
二、汽油机
1.汽油机构造
2．汽油机的四个 ( http: / / www.21cnjy.com )冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3．汽油机的应用
三、柴油机
1．柴油机构造及工作原理21教育网
2.柴油机和汽油机的区别
【教学反思】
本节重点是判断热机的各个冲程，我总 ( http: / / www.21cnjy.com )结判断方法是：按照活塞的上、下运动情况以及两气门的开闭情况，我们可这样区分四个冲程的不同点。若有一个气门开则该冲程为吸气冲程或排气冲程，对于两个冲程的进一步区分，要观察活塞的运动方向，若活塞向上运动，则为排气冲程；若活塞向下运动则为吸气冲程。若两个气门均关闭，活塞向上运动则为压缩冲程，活塞向下运动则为做功冲程。
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《热机》练习
1.内能的一个重要应用就是直接 ( http: / / www.21cnjy.com )用它来______物体，物体在获得内能以后，______会升高；内能的另一个重要应用就是用它来_________。对物体做功，可以使物体的内能______，反过来，物体也可以对外做功，这时内能_______。【来源：21·世纪·教育·网】
2.单缸四冲程内燃机一个工作循环活塞往复运动 次，曲轴转动 周,对外做功 次。
3.（2015 庆阳）如图所示汽油机 冲程，该冲程工作时将 能转化为 能。
4.在寒冬季节，小明同学双手搓后感觉手上发热，这是通过 的方式改变手的内能．这与柴油机工作中 冲程的能量转化相同。21·cn·jy·com
5.（2015 枣庄）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 。www-2-1-cnjy-com
6．如图所示，迅速下压活塞，筒内浸有乙 ( http: / / www.21cnjy.com )醚的棉花被压燃。下压过程中，机械能转化为空气的 能；在四冲程汽油机工作过程中，实现这一能量转化过程的是 冲程。
7．(2015 乌鲁木齐)家用轿车四冲程汽油机工作时为轿车提供动力的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B． 压缩冲程 C． 做功冲程 D． 排气冲程
8（2015 巴中）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
9．（2015 贵港）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（ ）
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
10.汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，气缸中的（ ）
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
11.（2014莆田）四冲程汽油机的做功冲程，其能量转化过程是
A．机械能转化成内能 B．内能转化成机械能
C．化学能转化成内能 D．内能转化成化学能
12.(2015 赤峰)阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发 ( http: / / www.21cnjy.com )明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用……21世纪教育网版权所有
交通运输的发展迫切需要轻便的 ( http: / / www.21cnjy.com )热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了……21教育网
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世 ( http: / / www.21cnjy.com )纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便……
根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次 （选填“增大”或“减小”）。21cnjy.com
（2）在结构上汽油机的顶部是火花塞，柴油机的顶部是 。
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为 。
答案与解析
1.加热；温度；做功；增加；减少
解析：内能的一个重要的应用是直接加热物体，物体获得内能后，温度会升高，即直接利用内能；
内能的另一个重要的应用就是用它来做功，对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，物体内能减少。
2.两；两；一
解析：内燃机完成四个冲程，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做1次功。
3.压缩；机械；内
解析：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；汽油机在压缩冲程消耗机械能，得到内能，将机械能转化为内能。www.21-cn-jy.com
4.做功；压缩
解析：小明双手对搓后感觉手上发热，是克服摩擦做功，机械能转化为内能；汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是压缩冲程。2·1·c·n·j·y
5.80；20
解析：一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则该柴油机每秒钟转40圈，完成20个工作循环，柴油机完成80个冲程；对外做20次功．21·世纪*教育网
6.内；压缩
解析：活塞迅速压下去，会看到棉花燃烧， ( http: / / www.21cnjy.com )该过程将机械能转化为内能，使得棉花的内能增加，温度升高，达到着火点，燃烧起来，这个现象说明了空气被压缩时内能增大；在四冲程汽油机工作过程中，实现将机械能转化为内能的过程的是压缩冲程。2-1-c-n-j-y
7.C
解析：家用轿车上的四冲程内燃机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，提供了动力。
8.B
解析：四冲程汽油机的吸气冲程吸入气缸的气体是汽油和空气的混合物。
9.C
解析：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。 21*cnjy*com
10.C
解析：在汽油机的压缩冲程中，压缩燃料混合物做功，使燃料混合物的体积减小、压强增大，内能增加、温度升高。【来源：21cnj*y.co*m】
11.B
解析：在做功冲程中，火花塞产生电火花，汽缸内的汽油迅速燃烧，高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能。【出处：21教育名师】
12.（1）减小；（2）喷油嘴；（3）机械能
解析：：（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小；
（2）柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机顶部有喷油嘴；
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。
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