【沪粤版】九年级物理上册学案：12.4 热机与社会发展（无答案）

12.4
热机与社会发展
学习目标：
1．了解可以利用内能来做功。
2．了解四冲程汽油机的基本工作原理，了解四冲程汽油机工作过程的能量的转化。
3．了解热机的效率，通过对热机效率的认识，增强效率意识和节能减排的环保意识。
学习重点：
了解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
学习难点：
理解热机效率的计算公式。
自主学习：
1.热机的种类：有
、
、
、燃气轮机、
发动机和
发动机。
2.热机的共同特点是：将燃料燃烧时的
能转化为
能，然后通过做功，把
能转化为
能。
3.常用的热机是内燃机，燃料在机器内部燃烧的热机叫内燃机。最常见的内燃机以汽油或柴油为燃料，分别叫
机和
机。
4.汽油机的主要构造有
、
、
、
、
及曲轴和连杆。
5.一个冲程：活塞从气缸的
运动到
叫做一个冲程
6.常见的汽油机必须连续完成
、
、
和
四个冲程，且不断循环进行才能正常工作，
目标导学：
知识点一：汽油机
1.
吸气冲程：进气门
，排气门
，活塞由气缸最上端向
运动，
和
的混合物吸入气缸。
2.压缩冲程
(?file:?/??/??/?I:\\内燃机\\汽油机工作原理.exe"
\t
"_parent?)：进气门
和排气门
，活塞由气缸最
下端
向
运动，燃料的混合物被
，汽缸内温度
，气压
。在此过程中，
能转化
能
。
3.做功冲程
(?file:?/??/??/?I:\\内燃机\\汽油机工作原理.exe"
\t
"_parent?)：在压缩冲程末，
产生电火花（点燃式），燃料混合物剧烈燃烧，产生高温高压的燃气推动活塞向
运动，并通过连杆驱使曲轴转动对外
。在此过程中，
能转化
能
。
4.排气冲程
(?file:?/??/??/?I:\\内燃机\\汽油机工作原理.exe"
\t
"_parent?)：进气门
，排气门
，活塞由气缸最下端向
运动，
把废气排出气缸。
5.汽油机一个工作循环包括
冲程，活塞往复
次，曲轴转动
圈，对外做功
次。其他冲程靠飞轮的
完成。
6.汽油机和柴油机的异同点。
（阅读“信息浏览”部分，并仔细与汽油机比较后填写）
相同点
工作循环
都有
冲程，活塞往复
次，曲轴转动
周，对外做功
次
能量转化
（1）压缩冲程：机械能转化成内能（2）做功冲程：内能转化成机械能
启动
都需要
带动。
汽油机
柴油机
不同点
燃料
是
。
是
。
构造
有
，无喷油嘴
有
，无火花塞
吸气冲程
吸入
和
的混合物。
吸入的是
。
压缩冲程
气压、温度相对较
。
气压、温度相对较
。
点火方式
式
压燃式
效率
20%—30%
28%—40%
主要用途
汽车、飞机、摩托车、小型农业机械
拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车
7．热机的效率
（1）在通常情况下，我们对燃料的利用率比较低，造成能量损失的主要原因有　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
（2）热机工作时，用来做
的能量
与
之比　　　　　　　　　　　　　　　　　　叫热机的效率，表达式可写作
η＝　　
　　。在我们常用的热机
中　　　　　机的效率最高。
（3）提高热机效率的主要途径有哪些？
①
②
③
。
在各种能量的损失中　　
　带走的热量最多，
设法利用　
　的能量是提高燃料利用率的重要措施。
知识点二：热机与环境
1.热机的利用带来的环境污染主要有
和
。
2.减少热机对环境造成的污染的控制措施有哪些？
巩固练习：
1．下面对内燃机的有关叙述,
错误的是
(
)
A.内燃机是内能转化为机械能的装置
B.内燃机用水冷却是因为水的比热容大
C.内燃机所产生的噪音，可以被机上的消音器完全吸收
D.内燃机靠产生的高温高压气体做功
2.如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，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_________圈;
(5)仔细观察其铭牌，可看见
"1800r/min"字样，则它正常工作时，1秒钟对外做功______________次，完成了
个冲程。
3．如下图所示为内燃机工作的四个冲程示意图，
（1）一个工作循环依次顺序为：
、
、
、
。
（2）其中将内能转化为机械能的是
；将机械能转化为内能的是
；
对自然界产生污染的是
。
达标检测：
1.两台汽油机,甲的效率为30%,乙的效率为25%,这两个数据表示(
).
A.甲机做的功比乙机多
B.甲机的功率比乙机的大
C.在相同时间内甲机燃烧的汽油比乙机的多
D.在消耗相同汽油时,甲机做的有用功比乙机的多
2.下列措施中不能提高热机效率的是
（
）
A.尽量使燃料充分燃烧
B.尽量增加热机的工作时间
C.尽量减少废气带走的热量
D.尽量减少热机部件间的摩擦
3．一辆汽车的发动机输出功率为2.38×108J，每小时消耗柴油14kg，已知柴油的热值为4.3×103J/kg，求该发动机的效率。
能力提升：
1.“辽宁舰”服役，圆了中国航母梦。如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。
（1）牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为?
?
（选填“定滑轮”或“动滑轮”）。
（2）气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能?
?
，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力。
2.
某汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW?h）．最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量．（温馨提示：0.2kg/（kW?h）表示获得1kW?h的能量需要消耗0.2kg汽油）．已知汽油的热值为4.6×107J/kg，请你通过这些数据写出判断该汽车发动机最高效率的办法．
3.
莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW?h），已知汽油的热值为4.6×107J/kg．（温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW?h）表示获得1kW?h能量消耗0.2kg汽油）．
求：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？
（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数）
图14-8