湖北省天门市蒋湖中学九年级物理全册 14.1 热机课件2 （新版）新人教版.ppt

物理九年级第十四章内能的利用 14 1热机 1 了解人类 利用内能做功 的历史发展进程 了解四冲程内燃机的基本工作原理和工作过程 2 通过观察汽油机工作过程的动画 知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化 3 通过观察 对比汽油机和柴油机的模型和工作过程 了解二者的异同 1 直接加热物体 如烧水煮饭 生火取暖等 一 内能的利用 2 利用内能做功 如图所示 在试管内装些水 用橡皮塞塞住 加热使水沸腾 会看到什么现象 在这一过程中能量如何转化呢 1 酒精燃烧的化学能转化为水和水蒸汽的内能 2 水蒸汽对活塞做功 又将内能转化成机械能 从而使活塞获得了动力 二 热机 热机 利用内能做功的机器 蒸汽机 种类 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 内燃机 汽轮机 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 蒸汽机 第一次工业革命 向瓦特致敬 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 对蒸汽机作出一系列重大改进 在工业上得到广泛应用 他开辟了人类利用能源新时代 标志着工业革命的开始 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 蒸汽机的遗憾 体积太庞大 最早的汽车 1886年 汽车中的巨无霸 额定核载360吨 内燃机 电气时代第二次工业革命 最快的汽车 1600km h 内燃机 燃料在汽缸内燃烧的热机 常用汽油或柴油作燃料 故内燃机又分为汽油机和柴油机 汽油机 柴油机 三 汽油机 1 汽油机的结构 火花塞 气缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 2 汽油机的工作过程 冲程 活塞在汽缸内往复运动 从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程 在吸气冲程中 进气门打开 排气门关闭 活塞由上端向下运动 曲轴转动半周 此时 汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入汽缸 吸气冲程 由于飞轮惯性运动 无能量的转化 进气门和排气门都关闭 活塞由下向上运动 曲轴转动半周 燃料混合物被压缩 混合气体的内能增大 温度升高 压缩冲程 活塞对混合气体做功 将机械能转化为内能 在压缩冲程末尾时 火花塞产生电火花 使燃料猛烈燃烧 由于进气门和排气门仍然都关闭 所以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半周 做功冲程 燃气对活塞做功 将内能转化为机械能 进气门关闭 排气门打开 活塞由下向上运动 曲轴转动半周 把废气排出汽缸 然后 开始下一个工作循环 排气冲程 由于飞轮惯性运动 无能量的转化 燃烧后的废气 答 通过 先使飞轮和曲轴转动起来 由曲轴通过连杆带动活塞运动 消耗 能来帮助内燃机完成吸气 压缩两个冲程 内燃机一旦开始做功 能就会转化成曲轴的 能 这时曲轴获得的机械能一部分通过做功 一部分通过飞轮 与曲轴相连的质量较大的轮子 保存起来 然后依靠飞轮的 再反过来向外输出带动曲轴转动 靠消耗飞轮的 能完成排气以及下一循环的吸气 压缩 这样内燃机就可连续工作下去了 外力 机械 内 机械 惯性 机械 汽车在开动前 是如何使内燃机起动的 汽油机的一个工作循环经历四个冲程 活塞往复2次 曲轴和飞轮转2周 对外做功一次 总结 汽油机的四个冲程中只有做功冲程对活塞做功 其它三个冲程要靠飞轮的惯性来完成 汽油机的四个冲程中只有压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 压缩冲程 机械能转化为内能 做功冲程 内能转化为机械能 四 柴油机 喷油嘴 进气门 活塞 连杆 排气门 气缸 曲轴 1 柴油机的结构 汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点 有什么不同点 1 基本构造和主要部件的作用相似 2 一个工作循环经历四个冲程 活塞往复两次 飞轮 或曲轴 转动两圈 对外做功一次 3 四个冲程中 只有做功冲程对外做功 其余三个冲程靠飞轮惯性完成 4 点燃时刻都在压缩冲程末 5 排气冲程排出的气体相同 相同点 都是内燃机 工作时将内能转化为机械能 不同点 柴油机比较笨重 主要用于载重汽车 拖拉机 火车轮船上 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 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 降低燃料成本角度上讲 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 二 四冲程汽油机的工作过程 一 热机的原理把内能转化为机械能 1 四冲程汽油机的工作过程由 四个冲程组成的 2 四冲程汽油机完成一个工作循环 要经历 个冲程 曲轴转 周 对外做功 次 3 四冲程汽油机 由机械能转化为内能的是 冲程 做功冲程是 能转化为 能 吸气 压缩 做功 排气 4 2 1 压缩 内 机械 4 如图是某台汽油机工作的四个冲程 其中将内能转化为机械能的冲程是 请按一个工作循环的过程 将四个图重新排序 c d a c b 5 汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩 汽缸中的 压强增大 温度降低 压强减小 温度升高 压强增大 温度升高 压强减小 温度降低 6 根据汽油机和柴油机的区别 下列说法正确的是 a 汽油机汽缸顶部有火花塞 柴油机汽缸顶部是喷油嘴b 汽油机吸入的是空气 柴油机吸入的是空气和柴油的混合物c 吸气冲程是内能转化为机械能d 压缩冲程是内能转化为机械能 c a 8 单缸四冲程内燃机完成40个冲程 关于做功和飞轮转动的情况 下列说法正确的是 a 做功10次 飞轮转40周b 做功40次 飞轮转20周c 做功10次 飞轮转20周d 做功20次 飞轮转10周 7 某四冲程汽油机 曲轴转速1200转 分 则该汽油机每秒飞轮转 周 做功 次 有 个冲程 20 10 40 c 9 某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm 满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9 0 105pa 飞轮1min转动1800周 当汽油机满负荷工作时 不计摩擦 求 1 做功冲程中燃气对活塞的平均压力 2 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 3 汽油机的功率 解 1 燃气对活塞的平均压力 2 燃气对活塞一次