14.1 《热机》课件-2021—2022学年人教版九年级物理全一册（36张）

第十四章 内能的利用
14.1 热机
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
热机及其工作原理
汽油机的结构和工作过程
柴油机的结构和工作过程
感悟新知
1. 实验探究——热机的工作原理
（1）实验现象：
①如图1 甲所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，给试管加热。
②加热一段时间后，
出现图乙的现象。
知识点
热机
1
感悟新知
（2）现象分析：
① 现象一：塞子被冲开。原因：试管内水沸腾，内部气压不断增大，增大到一定程度，将塞子冲开。
② 现象二：试管口出现“白雾”。原因：管内气体膨胀对塞子做功，气体内能减少，温度降低，其中的水蒸气液化形成白雾。
（3）实验结论：本实验虽然简单，但展示了蒸汽机的基本原理。
感悟新知
2. 热机
利用内能做功的机械。
能量转化：燃料的化学能—→内能—→机械能。
3. 常见的热机
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
燃烧
做功
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4. 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：汽油机、柴油机。
汽油机是以汽油为燃料的内燃机；柴油机则是以柴油为燃料的内燃机。
感悟新知
特别提醒：
分析本实验注意以下三点：
1. 实验中的能量转化过程：
(1) 酒精燃烧：化学能转化为内能；
(2) 冲开塞子：内能转化为机械能。水蒸气对塞子做功时，塞子机械能增加，而水蒸气本身的内能减少。
2.实验中的能量转移过程：高温燃气→试管→管内的水和水蒸气。
3.实验过程中的物态变化过程：汽化和液化。
感悟新知
特别提示：
内能的两种应用：
利用内能加热：内能可以直接用来加热物体，物体获得内能后，温度会升高，其实质是能量的转移过程，如烧水等。
利用内能做功：使内能转化为机械能，其实质是能量的转化过程，如小汽车利用燃料燃烧释放的内能来推动汽车运动等。
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[中考·自贡] 如图2 所示，在试管内装些水，用塞子塞住管口，将水加热一段时间后观察。
（1）会发生的现象为
_______________________
_______________________
______________________。
水蒸气将塞子冲出，同时看到试管口附近有“白气”出现
例1
感悟新知
（2）解释所发生的现象:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能会转化为塞子的机械能，所以塞子被冲出; 水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，发生液化现象，出现小水滴，即“白气”
感悟新知
解题秘方：抓住主要现象：塞子被冲出、试管口出现“白气”。针对这两个现象解释。
感悟新知
1-1. [中考·聊城] 如图3所示，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（ ）
A. 试管口出现的“ 白雾”是气体
B. 水蒸气对外做功，内能增加
C. 水蒸气的温度升高
D. 这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
D
感悟新知
点拨：水蒸气推动橡胶塞做功，将内能转化为机械能(热机的工作原理)，水蒸气内能减小，温度降低，液化形成小水珠，即“白雾”。
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知识点
汽油机
2
分为汽油机和柴油机两大类
使用汽油作为燃料的叫汽油机。
使用柴油作为燃料的叫柴油机。
内燃机的分类
感悟新知
1. 主要结构 进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。
2. 四冲程汽油机的工作过程 （工作示意图见图4）
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冲程名称
进气门
排气门
活塞的运动
能的转化
吸气冲程
开
闭
向下
压缩冲程
闭
闭
向上
机械能转化为内能
做功冲程
闭
闭
向下
化学能转化为内能，内能转化为机械能
排气冲程
闭
开
向上
感悟新知
特别提示：
认识冲程：
活塞在汽缸内往复运动时，从一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
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3. 要点提示
（1） 多数汽油机是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程不断循环来保证连续工作的。
（2） 四冲程内燃机的一个工作循环中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
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（3） 识别汽油机工作所处的冲程，主要是区分吸气冲程与排气冲程，及压缩冲程与做功冲程。区分时通常采用对比法，如图4 所示。
感悟新知
方法解读：
运用对比法识别冲程：
区分吸气冲程与排气冲程，可以不看活塞的运动情况，只需看打开哪个气门。
识别做功冲程与压缩冲程，在确定两个气门都关闭的前提下，只需看活塞的运动情况。活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动属于做功冲程。
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[中考·巴中] 下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中不是靠飞轮惯性完成的是（ ）
C
例2
感悟新知
解题秘方：对于四冲程汽油机，先结合气门的关闭情况和活塞的运动情况判断各图中汽油机分别处于什么冲程，再由各冲程的具体工作原理判断找出不是利用惯性完成的冲程，即做功冲程。
解析：首先明确在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是对外做功，其余三个冲程都是利用惯性来完成的。
感悟新知
图序号
气门的关闭
活塞的运动
冲程
A 图
进气门开、排气门关
向下
吸气冲程
B 图
进气门关、排气门开
向上
排气冲程
C 图
进气门关、排气门关
向下
做功冲程
D 图
进气门关、排气门关
向上
压缩冲程
一、判断各图对应的冲程
二、确定选项：做功冲程不是利用惯性来完成的。
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2-1.［中考·锦州］新冠疫情过后，同学们回到刚刚消毒过的教室，就能闻到很浓的酒精味，这是_________现象。酒精也可以和汽油混合作为汽车的燃料。如图6 是汽油机工作循环中的 _______冲程，该冲程将内能转化为_____ 能。
扩散
做功
机械　
感悟新知
点拨：同学们进入教室闻到很浓的酒精味，是因为酒精分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象；由图可知，两气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程，将内能转化为机械能。
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知识点
柴油机
3
喷油嘴
柴油机的构造
感悟新知
1. 主要结构：进气门、排气门、喷油嘴、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。
2. 利用对比法分析柴油机和汽油机的不同点
机种
项目
汽油机
柴油机
构造
汽缸顶部有火花塞
汽缸顶部有喷油嘴
燃料
汽油
柴油
感悟新知
机种
项目
汽油机
柴油机
工作过程
吸气冲程
吸进汽油和空气的混合物
吸进空气
压缩冲程
混合物被压缩后，压强达6~15 atm，温度达250~300 ℃
空气被压缩后， 压强达35~45 atm，温度达500~700 ℃
做功冲程
火花塞点火，燃料燃烧，即点燃式
喷油嘴喷出雾状柴油，遇高温空气燃烧，即压燃式
用途
轻巧、体积小，常用于汽车、轻型飞机等
笨重、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机发电等
3. 柴油机和汽油机的相同点：各冲程中能量转化情况相同。
感悟新知
延伸拓展：
两种内燃机的优缺点：
1. 柴油机
优点：热效率高，单位功率的重量小，柴油机没有点火系统，故障较少，保养容易等。
缺点：转速较低，质量大，制造和维修费用高，噪声大，启动困难等。
感悟新知
2. 汽油机
优点:汽油机转速高，适应性好，工作平稳，操作方便省力，质量轻，噪声小，造价低，容易启动等。
缺点:燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低。
感悟新知
汽油机和柴油机的主要不同是（ ）
A. 在构造上汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机的汽缸顶部有火花塞
B. 在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C. 汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D. 在压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高
C
例3
感悟新知
解题秘方：用对比法区别两种内燃机，要能找出两种内燃机的主要不同点。例如，由常见习题的考查方向可知，要重点记住两种内燃机的结构、燃料燃烧的方式及用途的不同。
解析：汽油机汽缸顶部是一个火花塞，而柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，这是汽油机和柴油机在构造上的区别。此外，汽油机和柴油机吸气冲程时吸入的工作物质、压缩冲程时的压缩程度及点火方式都有所不同。
感悟新知
3-1. 下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ）
A. 汽油机与柴油机使用的燃料不同
B. 柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞
C. 柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D. 柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C
感悟新知
点拨：汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，故A正确；汽油机汽缸顶部有个火花塞，柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，故B正确；柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，没有火花塞，汽油机汽缸顶部有个火花塞，没有喷油嘴，所以汽油机与柴油机除使用的燃料不同外，在构造上也不相同，故C错误；汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火，故D正确。
课堂小结
热机
汽油机
热机
柴油机
结构
工作原理、过程
课堂小结
热机
识别并比较做功冲程和压缩冲程：
一是看活塞的运动方向，
二是看火花塞是否产生电火花。