13.3 内燃机(要点讲解+当堂检测+答案)

沪科版物理九年级上册同步学案
第十三章　内能与热机
第三节　内燃机
要 点 讲 解
要点一　热机
1. 热机：把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置称为热机。
热机中的能量转化过程：燃料的化学能内能机械能。
2. 内燃机：
(1)定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
(2)种类：以汽油为燃料的是汽油机，以柴油为燃料的是柴油机，内燃机中最常见的是汽油机和柴油机。
经典例题1　如图所示，是世界上早期的蒸汽汽车模型。燃料燃烧使水温升高，水的________能增加，再转化为汽车的________能，使汽车前进。
解析：燃料燃烧把化学能转化为内能，使水的内能增加，然后水蒸气对外做功，把内能转化为机械能，使汽车前进。
答案：内　机械
要点二　汽油机
1. 构造：如图所示，汽油机主要由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和火花塞组成。
2. 工作过程：汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动，叫做一个冲程。它的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的，这四个冲程叫做一个工作循环。
冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
示意图
进气阀
开
闭
闭
闭
排气阀
闭
闭
闭
开
活塞
向下
向上
向下
向上
能的转化
机械能→内能
内能→机械能
主要特点
吸入空气与汽油的混合气体
缸内混合气体被压缩
高温高压的燃气推动活塞向下运动
活塞将废气排出气缸
经典例题2　汽油机的四个冲程分别为吸气、压缩、做功、排气冲程。如图所示是________冲程。在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，气体的内能会________。
解析：由图可知，进气阀和排气阀都关闭，并且活塞向下运动，所以是做功冲程；压缩冲程中活塞压缩气体做功时，气体的内能增大，机械能转化为气体的内能。
答案：做功　增大
要点三　柴油机
1. 构造：柴油机和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴。
2. 工作过程：柴油机的一个工作循环，也是由四个冲程组成的，每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，对外做功一次，活塞往复运动两次，除做功冲程外的其他三个冲程，也是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。
3. 汽油机与柴油机对比
汽油机
柴油机
结构
气缸顶部是火花塞
气缸顶部是喷油嘴
吸气冲程吸入气体
汽油和空气的混合物
只是空气
点火方式
点燃式
压燃式
应用
小型设备
重型设备
经典例题3　公路上有一辆小汽车和一台拖拉机，经检查都发生了故障，并且都是因为电池及发电系统坏了，无法使用电子启动装置发动，而且没有备用设备，有人建议：只要把它们推动以后(　　　)
A. 小汽车和拖拉机都能发动 B. 只有小汽车可以发动
C. 只有拖拉机可以发动 D. 小汽车和拖拉机都不能发动
解析：小汽车采用汽油机，汽油机的点火方式是点燃式，电池及发电系统坏了，火花塞不能打出火花，无法点燃空气和汽油的混合气体，做功冲程无法实现，用推行的方法无法使火花塞放电，故汽油机无法发动；拖拉机采用柴油机，柴油机的点火方式是压燃式，电池一般不用于直接发动，而是用于电子启动装置及照明等其他方面的工作，用推行的方法可以使飞轮转动，完成吸气、压缩冲程，进而使柴油燃烧，完成做功冲程，因此拖拉机可以发动。
答案：C
易错易混警示　内燃机一个工作循环中，完成的冲程个数、飞轮转数、做功次数易混
无论是四冲程汽油机还是柴油机，一个工作循环中都包括四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转两周，对外做功一次。
经典例题4　四冲程汽油机的转速是1200r/min，则在每秒钟内，汽油机对外做功次数为(　　　)
A. 300次　　 B. 600次 C. 10次 D. 5次
解析：汽油机在一个工作循环中，曲轴转2周，飞轮转2周，经历4个冲程，对外做功1次。本题中飞轮每秒钟转 ＝20r，即对外做功次＝10次。特别注意计算的是每秒钟汽油机对外做功的次数，最容易错选B。
答案：C
当 堂 检 测
1. 下面关于内燃机的说法错误的是(　　)
A. 蒸汽机是一种热机
B. 内燃机一般在燃料燃烧的同时就对外做功
C. 汽油机和柴油机都是内燃机
D. 内燃机只能在燃料燃烧完全结束后才对外做功
2. 在汽油机的压缩冲程中，气体的温度和内能的变化情况是(　　)
A. 温度降低，内能减小 B. 温度不变，内能不变
C. 温度升高，内能增大 D. 温度降低，内能增大
3. 汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 甲冲程是把机械能转化为内能 B. 乙冲程是排气冲程
C. 丙冲程是把机械能转化为内能 D. 丁冲程是吸气冲程
4. 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 。
5. 如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能 ，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成 个工作循环。

第5题 第6题
6. 如图所示是某种内燃机的某一冲程示意图，由图可知：
(1)这种内燃机是 机。
(2)它表示的是 冲程。
(3)在这个冲程中， 能转化为 能。
(4)完成这一冲程，曲轴和飞轮转 周。
当堂检测参考答案
1. D 2. C 3. C
4. 80 20
5. 增加 压缩 1200