2020年秋人教版九年级物理第14章 第1节 热机 同步教学课件（共42张PPT）

(共42张PPT)
第14章 第1节 热 机
1.通过实验探究及阅读教材，了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种，体会现代化交通工具对人们生活的巨大影响；
2.通过模型或挂图了解四冲程汽油机和柴油机的构造；
3.通过阅读材料，能用文字或口头表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
【重点】汽油机的工作原理及能的转化过程。
【难点】内燃机的工作原理。
学习目标
同学们知道它们为什么能大展神威吗？
新课引入
蒸汽机带来一场革命——第一次工业革命！
瓦特蒸汽机
蒸汽火车
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。
新课引入
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，对蒸汽机进行了一系列重大改进，在工业上得到广泛应用，他开辟了人类利用能源的新时代。
其实，“瓦特观察水壶中的水烧开推动壶盖，从而发明了蒸汽机”是一个善意的杜撰。
新课引入
瓦特
知识点 热机
实验探究：内能与机械能的转化
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，会看到什么现象？你想到了什么？
现象：塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。
1
新知探究
想一想：水蒸气将塞子冲出时能量如何转化？
水蒸气的内能
塞子的机械能
根据这个实验原理，瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机。
新知探究
如果把试管变成汽缸，把水换成燃料，让燃料在汽缸内燃烧，形成高温高压的燃气来推动活塞做功，便产生了内燃机，如左图。
热机的种类：利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
火箭发动机
蒸汽机车
内燃机
火电站的汽轮机
喷气发动机
新知探究
1. 热 机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。
2. 内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
3. 常见的内燃机：
汽油机
柴油机
喷油嘴
新知探究
知识点 汽油机
1. 构造
2
新知探究
2. 工作原理
汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。
活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
新知探究
3. 工作过程
点火方式：点燃式



吸气
压缩
做功
排气
吸气
压缩
做功
排气
新知探究
汽油机工作过程
新知探究
1.进气门、排气门是关闭还是打开？
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
吸气冲程
汽油和空气
新知探究
1.进气门、排气门是关闭还是打开？
2.活塞向哪个方向运动？
3.发生了什么能量转化？
压缩冲程
进气门关闭，排气门关闭
向上运动
机械能转化为内能
新知探究
1.进气门、排气门是关闭还是打开？
2.在压缩冲程末，做功冲程前，火花塞有何动作？有什么作用？
3.活塞向哪个方向运动？
4.发生了什么能量转化？
做功冲程
进气门关闭，排气门关闭
向下运动
内能转化为机械能
火花塞点火,引燃汽缸内的汽油。产生高温高压的燃气，推动活塞做功。
新知探究
1.进气门、排气门是关闭还是打开？
2.活塞向哪个方向运动？
3.排出的气体与吸进的气体具有的内能是否相同？
排气冲程
进气门关闭，排气门打开
向上运动
不同，排出的气体具有的内能多。
新知探究
2.汽油机一个工作循环包括____冲程，活塞往复____次，曲轴转动____圈，与曲轴相连的飞轮也转____圈，做功____次。有____次能量转化。
1.汽油机工作的四个冲程中，只有____________燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的____________来完成。必须靠外力来启动。
做功冲程
飞轮的惯性
4
2
2
1
2
2
随堂小测
工作过程 进气门 排气门 活塞 能量转化
一
个
循
环 吸气
压缩
做功
排气
关
关
开
开
关
关
关
关
向下
向下
向上
向上
机械能转化为内能
内能转化为机械能
消耗机械能
消耗机械能
新知探究
如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于排气冲程的是（　　）
D
典型例题1
A
B
C
D
如图甲、乙、丙、丁是单缸汽油机一个工作循环的四个冲程。以下说法不正确的（　　）
A．图甲冲程是靠飞轮的惯性来完成的
B．图乙冲程吸入的物质是汽油和空气的混合物
C．图丙是压缩冲程，机械能转化为内能
D．图丁是做功冲程，内能转化为机械能
C
甲 乙 丙 丁
典型例题2
汽油机
柴油机
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械（如插秧机、机动喷雾机）上。
柴油机的功率较大，被广泛用于载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船······
知识点 柴油机
2
新知探究
1. 柴油机的构造
新知探究
2. 柴油机的工作原理
利用柴油在汽缸内燃烧所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
新知探究
3. 柴油机的工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
新知探究
吸气冲程
空气
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进汽缸。
新知探究
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。机械能转化为内能。
新知探究
做功冲程
从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，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。内能转化为机械能。
新知探究
燃烧后的废气
排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
新知探究
相同点：
燃料燃烧位置： 都是在汽缸内燃烧;
点火时刻：压缩冲程结束时;
启动方式：靠外力先使飞轮和曲轴转动；
产生动力冲程：做功冲程，内能转化为机械能；
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭
排气冲程：进气门关闭，排气门打开
柴油机和汽油机的区别与联系
新知探究
汽油机与柴油机不同点
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
汽缸顶部是火花塞
汽缸顶部是喷油嘴
吸入汽油和空气的混合物
吸入纯净的空气
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、效率较高
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
新知探究
1. 汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。
2. 柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。
3. 柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本的角度来讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。
汽油机和柴油机的优缺点
新知探究
现代汽车多数采用四缸或六缸等多缸发动机，每个汽缸都进行这种四冲程循环。
新知探究
1．汽油机的一个工作循环有四个冲程，如图是________冲程，在该冲程中的能量转化是_______________________。
做功
内能转化为机械能
课堂训练
内能转化为机械能
热机
应用
分类
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
包括
汽油机和柴油机
相同点
不同点
工作过程：吸气、压缩、做功、排气四个冲程
汽缸顶部构造、吸入气体
课堂总结
1.（2019·武汉）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（　　）
A
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分
课堂训练
2．汽油机在压缩冲程工作中物质被压缩，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
课堂训练
3. 关于热机，下列说法正确的是（　 　）
A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸入汽缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开
D．汽油机在做功过程中，把内能转化为机械能
D
课堂训练
4. 如图甲所示是四冲程汽油机工作过程中的一个冲程，对该冲程的叙述错误的是（　　）
A．能量转化是机械能转化为内能
B．能量转化情况与图乙水蒸气对木塞做功相同
C．做功冲程
D．汽缸内燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气
A
课堂训练
5. 如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
C
课堂训练
6. 如图是汽油机工作时的四个冲程，下列说法正确的是（　 ）
A．该汽油机的四个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙
B．甲是压缩冲程是将内能转化为机械能，丁是做功冲程是将内能转化为机械能
C．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油，柴油机吸气冲程汽缸吸进的物质是柴油
D．活塞在汽缸内往复运动一次，该汽油机对外做功一次
A
甲
乙
丙
丁
课堂训练
7. 单缸四冲程汽油机铭牌上标有“3000r/min”，则以下说法不正确的是（　　）
A
A．在压缩冲程中，是内能转化为机械能
B．在工作过程中，汽油机每秒钟完成100个冲程，做功25次
C．只有做功冲程是燃气对外做功
D．汽油机和柴油机的点火方式不同
课堂训练