13.3 《内燃机》课件2021-2022学年沪科版九年级物理全一册（34张）

第十三章 内能与热机
13.3 内燃机
学习目标
课时讲解
热机
汽油机
柴油机
课时导入
通过以上现象，我们看到燃料燃烧时，燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气通过对外做功，又把内能转化成壶盖、限压阀的机械能。能否把这些机械能变得更实用呢？生活中有这样的机械吗？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}现象
用煤炉烧水时壶盖跳动
用天然气煮粥时高压锅的限压阀跳动
能量
情况
燃料的化学能 水的内能 机械能
燃烧
做功
延伸拓展
热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机和喷气发动机等。
感悟新知
知识点
热机
1
1. 概念：
把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置，叫做 _______________。
热机
图说原理
热机工作原理：
感悟新知
2. 分类：
根据燃料燃烧所处的位置不同，把热机分成__________和__________ 。
（1）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
（2）外燃机：利用燃料在气缸外加热气缸内的工作介质来做功的热机。
内燃机
外燃机
感悟新知
最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们是怎么工作的？工作的时候有什么不同？
感悟新知
例 1
如图4 是一个小蒸汽轮机。请你分析小蒸汽轮机的工作过程。
（1） 酒精灯内的酒精通过燃烧把_________能转化为_________ 能。
化学
内
感悟新知
（2） 烧瓶内的水通过_________的方式使内能增加， _________ （填物态变化名称）为水蒸气。
（3） 蒸汽推动风轮转动，自身的_________能转化为风轮的_________能。
热传递
汽化
内
机械
感悟新知
思路导引：通过燃烧，酒精的化学能转化为内能。内能通过热传递的方式转移给水，水吸热汽化成水蒸气。蒸汽推动风轮转动，使自身的内能转化为风轮的机械能。
理解热机工作原理中的能量转化
感悟新知
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. 结构及各部件的作用
活学巧记
结合汽油机各部件在能量转换过程中的作用，理解掌握各部件。
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}部件
作用
进气阀、进气道
混合气体进入的通道
火花塞
喷出火花，点燃空气和汽油的混合气体
活塞
在气缸内往复运动
排气阀、排气道
气体排出的通道
连杆、飞轮、曲轴
外力使曲轴转动，通过连杆带动活塞运动，依靠飞轮的惯性贮存能量
感悟新知
2. 工作过程：汽油机工作时，活塞可以在气缸内上下往复运动。我们把活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个 _________。
冲程
难点突破
（1）热机启动的动力：先靠外力使飞轮和曲轮转动起来，然后带动活塞运动。完成吸气、压缩冲程，直至燃料燃烧，进入做功冲程。
（2）活塞上下运动的动力：
如图2，在做功冲程中，气体迅速膨胀，
推动活塞向下运动，并通过连杆推动曲轴旋转，
从而带动飞轮旋转。飞轮旋转的惯性，会反过
来带动曲轴旋转，实现活塞的上下移动。
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}示意图
一个工作循环
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}阀门状态
进气阀开启排气阀关闭
进气阀关闭排气阀关闭
进气阀关闭排气阀关闭
进气阀关闭排气阀开启
活塞运
动方向
由上往
下运动
由下往
上运动
由上往
下运动
由下往
上运动
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}气缸内气体情况
吸入
______________的混合气体，气缸内气体体积增大
空气和汽油的混合气体被活
塞压缩，气体温度升高，压
强增大，内能增加
火花塞发出电火花， 缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀, 带动曲轴转动，对外做功
由于惯性，飞轮继续带动活塞运动， 挤
压气缸内废气排出
空气和汽油
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能量转
化情况
无能量转化
机械能→
内能
内能→
机械能
无能量转化
飞轮转
动情况
转动半圈
转动半圈
转动半圈
转动半圈
感悟新知
例2
汽车奔驰，列车飞驰，舰船劈波斩浪，飞机凌空穿云。人们日行千里的愿望已成现实，这些都与热机密不可分。
（1）关于内燃机，下列说法中不正确的是（ ）
A. 内燃机是热机的一种，内燃机中最常见的是汽油机和柴油机
B. 汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合气体；柴油机吸气冲程吸入的只有空气
C. 汽油机的点火方式是压燃式；柴油机的点火方式是点燃式
D. 汽油机和柴油机的做功冲程中的能量转化都是内能转化成机械能
C
感悟新知
（2） 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
C
感悟新知
（3） 如图5 所示是内燃机某一冲程的示意图，由图可知：这种内燃机是 ________（ 填“ 柴油” 或“ 汽油”） 机， 这种内燃机一般都比较
________ （填“轻巧”或“笨重
”），但效率较________ （填
“低”或“高”）。图中表示的
是 ________冲程，在这个冲程中
________能转化为________能。
图5
柴油
笨重
高
压缩
机械
内
感悟新知
思路导引：汽油机的点火方式是点燃式，即使能吸入汽油和空气，如果不能通过电子设备点火，汽油机也不能启动；柴油机的点火方式是压燃式，推动车后，能带动曲轴转动，推动活塞压缩气缸内空气，只要温度能高于柴油燃点，就可以使柴油机启动。
感悟新知
判断内燃机冲程的依据
一气门关：吸气冲程
一气门开：排气冲程
活塞向下运动：吸气冲程、做功冲程
两气门关闭：压缩冲程、做功冲程
活塞向上运动：压缩冲程、排气冲程
活塞运动方向可联想“尖”字进行巧记：尖字的上半部分是“小”，下半部分是“大”，当连杆和曲轴的形状如“小于号”时，表示活塞向上运动；当连杆和曲轴的形状如“大于号”时，表示活塞向下运动。
感悟新知
知识点
柴油机
3
喷油嘴
柴油机的构造
感悟新知
1. 结构
延伸拓展
和汽油机比较，柴油机在压缩冲程中把空气压缩得更小，压强更大，气体温度更高，压缩冲程末，气缸内空气温度已超过柴油的着火点，气体燃烧更充分，机械获得的动力比汽油机更大。
感悟新知
2. 工作过程
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}示意图
一个工作循环
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}气缸内气
体情况
吸入______，气缸内气体体积增大
空气被活塞压缩， 气体温度升高，压强增大，
内能增加
喷油嘴向气缸内喷出雾状柴油，进行__________
点火，柴油爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀,带动曲轴转动，对外做功
由于惯性，飞轮继续带动活塞运动，挤压气缸内废气
空气
压燃式
感悟新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能量转化情况
无能量转化
机械能→
内能
内能→机械能
无能量转化
延伸拓展
内燃机虽然给人类生活带来了方便，但它们工作时都要排出废气，废气温度高并且携带了一些有毒、有害的物质，会污染环境。生活中要使用无铅汽油，减小尾气引起的污染，保护环境。
感悟新知
根据以上分析，可以总结出：
（1） 汽油机和柴油机在一个工作循环中，都经历_______个冲程，所以被称为四冲程内燃机。
（2） 四冲程内燃机一个工作循环中, 活塞往复运动 _______次, 飞轮转动_______圈，对外做功 _______次。
4
2
2
1
感悟新知
汽油机和柴油机虽然都属于四冲程内燃机，但是汽油机比较轻巧，常用在汽车、低速飞机和小型农业机械上面；而柴油机比较笨重，但柴油机工作时获得的动力比汽油机大，所以常用在载重汽车、火车、轮船、拖拉机、坦克、小型发电机上面。
感悟新知
例 3
某四冲程内燃机在一个工作循环内能完成4 个冲程。
（1） 一个循环内，活塞往复运动______次，曲轴转动______周，气缸内的燃料燃烧爆发______次，对外做功______次。
（2） 若活塞在气缸中往复运动8 次，则完成______个工作循环，曲轴转动______周，对外做功______次。
2
2
1
1
4
8
4
感悟新知
快速分析四冲程内燃机工作循环有关的问题
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}工作循环
1 个
冲程
4 个
活塞往复
2 次
飞轮转动
2 圈
做功
1 次
感悟新知
一个单缸四冲程内燃机的飞轮转速为2 400 r/min，则此内燃机每秒钟内（ ）
A. 完成40 个工作循环，做功40 次
B. 完成20 个工作循环，做功20 次
C. 完成40 个工作循环，做功20 次
D. 完成20 个工作循环，做功40 次
B
课堂小结
内燃机
热机
工作原理、过程
汽油机
柴油机
结构
课堂小结
内燃机
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。