人教版物理九年级上册 第十四章 第2节 热机 课件+教案+习题（原卷版+解析版）

14.2 热机18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有几千米每小时，而目前最快汽车的速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？热机演示 不同形式能量之间的转化如右图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。讨论这个过程中不同形式能量之间转化的情况。热机演示 不同形式能量之间的转化热机演示 不同形式能量之间的转化【实验现象与结论】在这个实验中，燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。热机演示 不同形式能量之间的转化【实验现象与结论】燃料的化学能转化燃烧气体的内能转化做功塞子的机械能这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理。热机热机定义：各种利用内能做功的机械叫作热机。种类：热机的发明及广泛使用，使人类迈入了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要的作用。不同种类热机的应用热机热机蒸汽机应用于蒸汽火车内燃机应用于汽车发动机汽轮机应用于火力发电站喷气发动机应用于飞机发动机热机内燃机定义：燃料直接在发动气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机是现代社会中最常见的一种热机。燃油汽车作为我们生活中的重要交通工具，它的主要动力机械之一就是内燃机。热机内燃机种类：汽油机汽油机的结构气缸上部有进气门和排气门；顶部有火花塞；下部有活塞；活塞通过连杆跟曲轴相连。汽油机汽油机的原理汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞带动曲轴转动。汽油机汽油机的工作冲程冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作。汽油机汽油机的工作冲程——吸气冲程活塞运动方向：向下阀门的开启情况：进气阀：排气阀：开启关闭此时，空气和汽油的混合气体通过进气道进入气缸内。曲轴旋转：半圈汽油机汽油机的工作冲程——压缩冲程活塞运动方向：向上阀门的开启情况：进气阀：排气阀：关闭关闭此时，燃料混合物被压缩，混合气体的内能增加、温度升高、压强增大。曲轴旋转：半圈汽油机汽油机的工作冲程——做功冲程活塞运动方向：向下阀门的开启情况：进气阀：排气阀：关闭关闭压缩冲程结束时，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，推动活塞向下运动。曲轴旋转：半圈汽油机汽油机的工作冲程——排气冲程活塞运动方向：向上阀门的开启情况：进气阀：排气阀：关闭开启曲轴由于惯性带动活塞向上，排气阀打开，排出废气。曲轴旋转：半圈汽油机汽油机的工作冲程——想想议议1. 在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？答：压缩冲程：活塞向上运动，气缸内气体被压缩，此时，活塞的机械能转化为气体的内能；做功冲程：气缸内气体被点燃，发生爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动，内能转化为机械能。吸气冲程和排气冲程无能量变化。汽油机汽油机的工作冲程——想想议议2. 哪个冲程使汽车获得动力？答：四个冲程中，只有做功冲程对外做功，使汽车获得动力，剩余三个冲程依靠飞轮的惯性完成。3. 哪个冲程排出了气缸的废气？答：排气冲程排出了气缸的废气。汽油机汽油机的工作冲程四冲程汽油机完成一次工作循环需要进行：冲程：活塞往复运动：曲轴旋转：做功：四个（吸气、压缩、排气、做功）两次两圈一次汽油机的应用汽油机作为动力装置大多用在小汽车、飞机等交通工具上。汽油机柴油机的结构柴油机与汽油机在结构上的主要不同是气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴。柴油机的构造和汽油机相似，但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。柴油机柴油机的工作原理——吸气冲程活塞运动方向：向下阀门的开启情况：进气阀：排气阀：此时，进气阀门打开，只有空气被吸进气缸。开启关闭柴油机柴油机柴油机的工作原理——压缩冲程活塞运动方向：向上阀门的开启情况：进气阀：排气阀：关闭关闭在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气温度升得很高。在压缩冲程结束时，气缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。柴油机柴油机的工作原理——做功冲程活塞运动方向：向下阀门的开启情况：进气阀：排气阀：关闭关闭在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的温度急剧升高、压强急剧增大，从而推动活塞对外做功。柴油机柴油机的工作原理——排气冲程活塞运动方向：向上阀门的开启情况：进气阀：排气阀：关闭开启曲轴由于惯性带动活塞向上，排气阀打开，排出废气。柴油机汽油机与柴油机的不同点汽油柴油火花塞喷油嘴空气与汽油混合气空气较小较大点燃式点火压燃式点火柴油机柴油机的工作原理由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。由于柴油机工作过程中气体的压强较大，要求各有关零件具有较高的结构强度，因此早期的柴油机比较笨重。柴油机柴油机的应用柴油机柴油机的应用柴油机科学世界现代汽车汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分。燃油汽车由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。发动机把燃料燃烧产生的内能变为机械能，再通过底盘上的传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。电气设备的作用主要是产生电火花以点燃气缸中的可燃气体，启动发动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明灯等。柴油机科学世界现代汽车燃油汽车一般采用三缸、四缸或六缸等多缸发动机，每个气缸都进行四冲程循环，由于各个气缸交替做功，所以发动机运转比较平衡。柴油机科学世界现代汽车随着电子技术的发展，许多燃油汽车已经采用了电子燃油喷射系统。微电脑可以根据内燃机的工作状态和空气的温度等多种因素精确控制喷油的数量和时机，以提高燃烧效率，减少有害气体的排放，降低燃料的消耗，同时提高发动机的功率。电子技术的应用，使燃油汽车有了更广阔的发展空间。此外，利用电能、氢能等的各种新能源汽车也在快速发展。未来的汽车将更加节能、安全，对环境的影响会更小。1. 如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（    ）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程B2. 如图所示为内燃机的 冲程，该过程是将 转化为机械能。做功内3. 用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。做功压缩热机热机柴油机的结构 柴油机 汽油机的工作冲程汽油机汽油机的结构 汽油机的原理柴油机的工作原理内燃机的概念及其种类热机的概念及其种类演示不同形式能量之间的转化