粤沪版九年级物理上册 （热机与社会发展）内能与热机教学课件

热机与社会发展第十二章内能与热机

导学目标1．知道热机工作过程中的能量转化过程.2．了解汽油机的工作原理和工作过程，提高读图能力.3．通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识.核心考点：内燃机的四个冲程.

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。蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！新课导入热机推动人类进步

从镰刀到联合收割机从木帆船到远洋巨轮从马车到小轿车

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。

向瓦特致敬！蒸汽机的遗憾——体积太庞大

用什么来代替高温高压的水蒸气呢？那样，锅炉就可以不要啦！想一想最早的汽车（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）1．热机——利用内能做功的机械

讨论这个实验中能量转化的情况。一、热机演示

燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气把塞子冲出去，内能转化为塞子的动能。讲授新课

利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

蒸汽机车

蒸汽机车喷气发动机

火箭发动机

火电站的汽轮机2．热机的种类热机中能量的转化（对外做功）化学能

热机的基本原理是:燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过做功把能转化为机械能机械能（燃烧）内能

热机的定义：将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的装置统称为热机。例1如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，用酒精灯加热一段时间后，会观察到的现象有：①______________________________；②____________________.实验中的能量转化过程为：①酒精燃烧放出热量，酒精的______能转化为水的______能；②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的______能转化为瓶塞的_______能.瓶塞被冲出来（向上跳起来）管口附近出现白雾化学内机械内内燃机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1．构造二、汽油机汽油机的构造火花塞气缸进气门活塞连杆排气门曲轴2．工作原理

活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。3．工作过程

点火方式：点燃式。吸气压缩做功排气吸气冲程汽油和空气

进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。

进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。机械能转化为内能。压缩冲程做功冲程

在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。

进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。排气冲程1．在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？2．哪个冲程使汽车获得动力？3．哪个冲程排出了汽车的尾气？4．老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？5．现代汽车里的“马达”起什么作用？想想议议压缩冲程把机械能转化为内能；做功冲程把内能转化为机械能.做功冲程排气冲程例2如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）A.压缩冲程，将化学能转化成内能B.压缩冲程，将机械能转化成内能C.做功冲程，将内能转化成机械能D.做功冲程，将机械能转化成内能解析：判断内燃机工作过程属于哪一个冲程，需分两步：一是看气门开闭状况，二是看活塞运动情况.B具体判断方法是：一气门打开，若进气为吸气冲程，若排气为排气冲程；两气门都关闭，活塞向上是压缩冲程，活塞向下为做功冲程.本题是两气门都关闭，活塞向上是压缩冲程.压缩冲程是将机械能转化为内能.

柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩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就立刻燃烧起来。喷油嘴讲授新课认知与了解例3一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为6000r/min，则每秒钟发动机完成______个冲程，对外做功______次.20050解析：由6000r/min，算出飞轮每秒转动的转数为.飞轮转一周完成2个冲程，一个工作循环为4个冲程，做1次功，飞轮需要转动2周，则每秒完成冲程数为100×2＝200（个），每秒做功次数为12×100＝50（次）.例4如图所示的是汽油机汽化器的工作原理图，油管的喷嘴为什么要安装在进气管的狭窄处？请作出简要解释.解：将油管的喷嘴安装在进气管的狭窄处，是因为进气管狭窄处的空气流速较大，压强较小（小于油箱内油面的大气压），汽油才能在气压的作用下流出喷嘴，在高速气流的冲击下变成雾状，与空气混合.

柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩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就立刻燃烧起来。喷油嘴三、柴油机点火方式：

压燃式。喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴1．柴油机的构造2．工作过程吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程

进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。吸气冲程空气压缩冲程

进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。

机械能转化为内能。

在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。

内能转化为机械能。做功冲程排气冲程

进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。燃烧后的废气

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柴油机和汽油机的区别与联系相同点：

都是燃料在汽缸内燃烧，都是将内能转化为机械能的装置，都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转动两周，对外做功一次，启动时，都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来.不同点：内燃机项目汽油机柴油机燃料汽油柴油构造工作循环吸气冲程压缩冲程做功冲程主要特点主要用途汽缸顶部是火花塞汽缸顶部是喷油嘴吸入汽油和空气的混合物吸入纯净的空气压缩程度较小压缩程度较大点燃式压燃式轻巧、效率较低笨重、效率较高小汽车和小型农业机械、低速飞机等载重汽车、拖拉机、火车、轮船等例5下列关于柴油机的叙述中，正确的是（）A.柴油机是把内能转化为机械能的装置B.四冲程柴油机每经过一个工作循环，曲轴就要转动四周C.汽油机有喷油嘴，柴油机有火花塞D.汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火热机B两周在做功冲程中，汽油机是通过火花塞产生电火花点燃高温高压的油气混合物，是点燃式；而柴油机是用喷油嘴向远高于柴油燃点的空气喷射雾状柴油而使柴油燃烧的，称之为压燃式，故C、D选项错误.×××例6某单缸四冲程柴油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个做功冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当柴油机满负荷工作时（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）柴油机的功率.F=pSW=Fss解：（1）做功冲程燃气对活塞的平均压力F=pS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2.7×103N；（2）一个做功冲程燃气对活塞的功W=Fs=2.7×103N×50×10-3m=135J；（3）因为飞轮的转速是1800r/min=30r/s，每秒做功次数次，柴油机的功率1.热机的利用带来的环境污染2.怎样控制热机对环境造成的污染(1)排出的废气温度较高。

(2)废气中含有各种有害的气体和粉尘。

(3)热机工作时噪声污染严重(1)改进燃烧设备（EFI系统）；

(2)充分利用污染少的能源（无铅汽油）

(3)在排气管上安装消声器，以减少噪声污染热机与环境概念能量转化情况内燃机汽油机柴油机构造一个工作循环能量转化热机课堂小结1．依靠飞轮惯性完成的冲程是（）BCDADBC做功吸气排气压缩随堂演练2．汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的（）A．压强增大，温度降低B．压强减小，温度升高C．压强增大，温度升高D．压强减小，温度降低C3．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（）A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高C×空气汽油和空气的混合物汽油机的压缩程度较小，柴油机的较大××√4.除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的这些热机中哪些是内燃机？解：还有火车、轮船、坦克、拖拉机、火箭、火力发电站等，其中火车、轮船、坦克、拖拉机用的是内燃机.5.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？解：相同点：（1）一个工作循环相同：一般都包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程；（2）能量转化相同：四个冲程的内燃机中，吸气和排气冲程都不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能．（3）启动与动力方式相同：都需要外力（人力、电力、重力）启动，启动后只有做功冲程对外提供动力，其他三个辅助冲程要靠飞轮的惯性完成.5.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？不同点：（1）构造不同：柴油机汽缸顶部是喷油嘴；汽油机汽缸顶部是火花塞.（2）吸气成分不同：柴油机在吸气冲程中，吸入的只有空气；汽油机在吸气冲程中，吸入的是空气和雾状汽油的混合物．（3）点火方式不同：柴油机为压燃式；汽油机为点燃式.（4）压缩程度不同：柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因而可以输出更大的功率.第十二章内能与热机12.4热机与社会发展

你有何感受？课前导入学习目标1、知道热机的共同特点。2、掌握汽油机的构造和工作过程以及在工作过程中能的转化，提高读图能力。3、知道热机对环境以及对社会发展的影响，提高环保意识。学习目标一、热机的特点是什么？二、汽油机的构造及主要部件的作用三、学习汽油机的工作过程，并完成下面两题：（1）汽油机在工作时，（）在汽缸里做往复运动，（）从气缸的一端运动到另一端叫做一个（）。一个循环有（）、（）、（）、（）四个冲程。自学讨论完成以下问题新知探究进气门排气门活塞火花塞完成工作吸气压缩做功排气四、热机排放的尾气含有哪些有害物质？对我们的生产和生活有何危害？如何减小热机废气污染？（3）并会简述汽油机的工作过程（2）填表新知探究燃料的化学能燃烧机械能内能做功一、热机的特点新知探究1、蒸汽机2、汽油机3、柴油机4、燃气轮机5、喷气发动机6、火箭发动机二、热机的种类新知探究定义：用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。活动：研究汽油机的工作原理1、汽油机的结构三、汽油机新知探究2、汽油机主要部件的作用部件名称作用气缸汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温、高压燃气活塞在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能连杆和曲轴连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机进气门汽油和空气形成的燃料混合气的进口排气门燃料燃烧后废气的出口火花塞点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧三、汽油机新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作三、汽油机新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作进气门排气门火花塞活塞连杆曲轴气缸三、汽油机新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作1、吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。三、汽油机新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作2、压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。三、汽油机新知探究3、做功冲程在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作三、汽油机新知探究4、排气冲程进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作三、汽油机新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作汽油机比较轻巧，噪音较低，常用在汽车、飞机和小型农业机械（如插秧机、机动喷雾器）上面。三、汽油机新知探究1、汽油机在工作时，（）在汽缸里做往复运动，（）从气缸的一端运动到另一端叫做一个（）。一个循环有（）、（）、（）、（）四个冲程。进气门排气门活塞火花塞完成工作吸气压缩做功排气2、填表名称状况冲程打开打开关闭关闭关闭关闭关闭关闭向下向上向上向下产生（火花）排出废气推动活塞做功压缩混合气吸入混合气活塞活塞冲程吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程小组讨论解答下列问题新知探究1.讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？2.热机效率：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。η=Q有用Q完全四、热机的效率新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作信息浏览——柴油机新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作进气门排气门喷油嘴活塞连杆曲轴气缸新知探究1、吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，空气进入气缸。结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作新知探究2、压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气的体积压缩得很小，空气的压强增大，温度升高，该冲程末，缸内空气的温度已经超过柴油的燃点。结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作3、做功冲程从喷油嘴喷出雾状柴油，柴油遇到热空气立即燃烧起来，高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作4、排气冲程进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作柴油比汽油便宜，但柴油比较笨重，主要应用在载重汽车、火车、拖拉机、坦克、轮船上，有的地方还用它带动发电机发电。新知探究相同点不同点新知探究相同点不同点相同点：1、基本构造和主要部件作用相似。2、每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。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、一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。新知探究不同点：1、构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。2、燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。3、吸气冲程不同