九年级物理全册 14.1 热机教学课件 （新版）新人教版(1).ppt

第十四章内能的利用 第1节热机 知识点一 知识点二 知识点一热机1 实验探究 利用内能做功猜想假设 1 利用内能可以做功 2 利用内能不能做功 设计实验 在试管中装入适量的水 用橡皮塞塞紧 按如图所示固定在铁架台上 用酒精灯加热 实验现象 水沸腾后 塞子会冲出来 试管口有白雾出现 知识点一 知识点二 分析归纳 酒精灯燃烧将化学能转化为水蒸气的内能 水蒸气对塞子做功 水蒸气的内能减少 温度降低 水蒸气液化形成 白气 水蒸气的内能转化为塞子的机械能 总结结论 利用内能可以做功 知识点一 知识点二 2 热机 定义 把内能转化为机械能做功的机器 热机原理 是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器 知识点一 知识点二 例1如图所示的四种交通工具 不用热机作为动力机械的是 a 自行车 b 轮船 c 卡车 d 飞机 知识点一 知识点二 解析 自行车是消耗人的生物质能 转化为自行车的机械能 轮船 卡车 飞机工作时都要使用燃料 燃料燃烧时将内能转化为机械能 驱使它们运动 所以它们都是使用热机工作的 答案 a 知识点一 知识点二 知识点二内燃机内燃机的基本原理 燃料在汽缸内燃烧 产生高温高压的燃气 利用这些燃气推动活塞做功 最常见的内燃机 以汽油或柴油为燃料 分别叫做汽油机和柴油机 1 汽油机 1 构造 如图所示 知识点一 知识点二 2 工作过程汽油机工作时活塞在汽缸内往复运动 活塞从一端运动到另一端叫做一个冲程 四冲程汽油机的工作过程由吸气 压缩 做功 排气四个冲程组成 吸气冲程 进气门开启 排气门关闭 活塞在曲轴带动下由上向下运动 当活塞由上向下运动时 活塞上方的容积增大 由于进气门开启 汽缸与进气管相通 汽油和空气的混合气被吸入汽缸 当活塞移动到下端时 汽缸内充满了混合气 知识点一 知识点二 压缩冲程 进 排气门都关闭 活塞由下端运动到上端 汽缸内气体容积逐渐减小 气体被压缩 汽缸内的混合气压强与温度升高 在此冲程中机械能转化为内能 知识点一 知识点二 做功冲程 进 排气门同时关闭 火花塞点火 混合气体剧烈燃烧 汽缸内的温度 压强急剧上升 高温 高压气体推动活塞向下运动 通过连杆带动曲轴旋转 在发动机工作的四个冲程中 只有这个冲程才实现内能转化为机械能 知识点一 知识点二 排气冲程 排气门打开 进气门关闭 活塞从下端移动到上端 废气随着活塞的上行 被排出汽缸 知识点一 知识点二 拓展归纳 四冲程的汽油机 一个工作循环要经历四个冲程 做功一次 曲轴转两圈 活塞往复两次 四冲程的汽油机 在工作过程中有两次能量的转化 压缩冲程中是机械能转化为内能 做功冲程中是内能转化为机械能 汽油机的四个冲程中 只有做功冲程中燃气对外做功 其他三个冲程都是辅助冲程 要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成 判断内燃机的四个冲程 应根据进气门的开 闭情况和活塞的运动方向去判断 知识点一 知识点二 2 柴油机柴油机与汽油机有共同的地方 也有不同之处 柴油机顶部有喷油嘴 没有火花塞 如图所示是四冲程柴油机的工作过程 知识点一 知识点二 1 吸气冲程 此时排气门关闭 活塞在曲轴连杆机构带动下向下移动 汽缸内产生负压 于是空气经进气门进入汽缸 2 压缩冲程 此时进 排气门都关闭 活塞向上运动 使汽缸内的空气被绝热压缩 压缩气体的温度升高 3 做功冲程 在压缩冲程末 在喷油泵高压下柴油经喷油嘴喷入汽缸 成为雾状的细小油滴接触到高温高压空气 便自行着火燃烧 燃烧膨胀的气体推动活塞向下运动做功 4 排气冲程 此时排气门打开 活塞向上运动 将汽缸内燃烧过的废气排出汽缸 在四个冲程中 活塞只有在做功冲程中做功 其他三个冲程是靠旋转起来的飞轮惯性而工作 高频率重复上述四个过程 柴油机就可以连续运转了 知识点一 知识点二 拓展归纳 1 柴油机与汽油机的相同点 都是热机 一个工作循环都要经历吸气 压缩 做功 排气四个冲程 2 柴油机与汽油机的不同点 构造方面不同 柴油机没有火花塞 而在相应位置上安装的是喷油嘴 吸气不同 吸入的气体不同 汽油机吸入的是汽油和空气的混合物 柴油机吸入的只是空气 压缩冲程不同 柴油机压缩冲程末 气体体积要小得多 所以压强更大 温度更高 这个温度早已超过了柴油的燃点 故柴油机的效率比汽油机高 知识点一 知识点二 做功冲程 汽油机靠火花塞点火 柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点 从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧 这种方式称为压燃式 用途方面不同 柴油机比汽油机便宜 但汽油机一般比柴油机轻巧 所以汽油机通常用在飞机 小汽车 摩托车及一些小型农用机械上 而柴油机一般用在舰船 载重汽车 拖拉机 坦克以及发电机等大型设备上 知识点一 知识点二 例2下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的 你认为让汽车获得动力的冲程是 知识点一 知识点二 解析 在汽油机的四个冲程中 进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程 而在压缩冲程中活塞向上运动 做功冲程中活塞向下运动 一个气门打开 另一个气门关闭的是吸气冲程和排气冲程 而在吸气冲程中活塞向下运动 排气冲程中活塞向上运动 压缩冲程中机械能转化为内能 做功冲程中内能转化为机械能 该冲程让汽车获得动力 由图可知 a是排气冲程 b是压缩冲程 c是吸气冲程 d是做功冲程 答案 d 知识点一 知识点二 例3 多选 2015辽宁大连中考 在四冲程柴油机的做功冲程中 汽缸内气体的 a 内能减少b 质量增大c 压强减小d 温度降低解析 内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能 故气体的内能减少 温度降低 做功冲程中活塞向下运动 汽缸内气体质量不变 体积变大 故气体的密度减小 压强减小 故选a c d 答案 acd 考点一 考点二 考点三 考点一判断内燃机的四个冲程例1 2015青海中考 如图表示四冲程内燃机工作时的示意图 一个工作循环的正确顺序为 a 甲 乙 丙 丁b 丁 丙 乙 甲c 甲 丁 乙 丙d 甲 丙 乙 丁 考点一 考点二 考点三 解析 甲图中进气门打开 排气门关闭 活塞向下运动 是吸气冲程 乙图中两个气门都关闭 活塞向下运动 是做功冲程 丙图中进气门关闭 排气门打开 活塞向上运动 是排气冲程 丁图中两个气门都关闭 活塞向上运动 是压缩冲程 故选项c正确 答案 c名师点评解决此题要知道内燃机的四个冲程 按照顺序有吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 判断冲程可用口诀 先看气门开关情 再看活塞上下行 开下吸气开上排 关上压缩关下功 其中 气阀门都关闭谓之关 只有一个气阀门打开谓之开 考点一 考点二 考点三 考点二内燃机中的能量转化例2下图是四冲程汽油机的一个工作循环示意图 其中属于利用机械能转化为内能冲程的是 解析 在内燃机的四个冲程 吸气 压缩 做功 排气 中 有两次能量的转化 在做功冲程中 是把内能转化为机械能 在压缩冲程中是机械能转化为内能 a是吸气冲程 b是压缩冲程 c是做功冲程 d是排气冲程 故选项b正确 答案 b 考点一 考点二 考点三 名师点评解答本题要确定 1 在做功冲程中 是把内能转化为机械能 在压缩冲程中是机械能转化为内能 2 判断四个冲程 在内燃机的四个冲程中 进气门和排气门均关闭的只有压缩冲程和做功冲程 而在压缩冲程中活塞向上运动 做功冲程中活塞向下运动 一个气门打开 另一个气门关闭的是吸气冲程和排气冲程 而在吸气冲程中活塞向下运动 排气冲程中活塞向上运动 考点一 考点二 考点三 考点三内燃机的转速与做功次数 冲程数的关系例3若某四冲程汽油机在工作时3600r min 则每秒 a 曲轴转动30圈b 共60个冲程c 活塞来回30次d 对外做功30次解析 飞轮转速是3600r min 60r s 因一个工作循环飞轮