九年级物理第十四章 内能的利用

第十四章《内能的利用》单元作业设计

浅谈蒸汽机到现代发动机发展史

——探究内能的利用

寿光现代明德学校

作业、试卷单元目标设计表

单元目标单元目标描述学习水平

序号

cw0801401看图识冲程理解

cw0801402计算汽油机效率应用

cw0801403找出汽油机和柴油机的区别知道

cw0801404计算柴油机的效率应用

cw0801405突破自我应用

cw0801406完成名人资料卡拓展

一、蒸汽机的产生

世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗于公元1世纪发明的汽转球，

这是蒸汽机的雏形。1776年英国著名发明家瓦特制造出第•台有实用价值的蒸汽机。以后

又经过一系列重大改进，使之成为〃万能的原动机”，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类

利用能源新时代，使人类进入“蒸汽时代”。蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动

力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初，它仍然是世界上最重

要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。蒸汽机的发展较为坎阿，通过对本章内

容的学习，你能说出蒸汽机中有哪些能量变化么？

二、内燃机的出现

蒸汽机是最早的热机，但是蒸汽机的效率非常的低，只有6215缸要知道，热机的效

率是热机性能的重要指标,热机的效率高，在做共同要多的情况F，就消耗更少的燃料，从

而节约能源，减少污染。在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量的损失,

提高效率。在1876年，德国人奥托根据德•罗沙的四冲程内燃机工作原理，设计制造了第

一台四冲程汽油内燃机，取得了内燃机技术的第一次突破。

你知道么？我们现在的一些家用汽车，摩托车都是用的四冲程汽油机。

1、通过本章的学习，你能说出下图分别是那些冲程？并简单描述下工作过程以及工作

你知道四冲程汽油机的热机效率很低吗？以家用汽车为洌计算一下汽油机的效率。

2、小雨家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高

温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从

而增加进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的

有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的.这辆汽车的最低油耗可达

0.2kg/(kWh),已知汽油的热值为4.6xl()7j/kg[温馨提示：最低油耗是指燃烧最少

的汽油获得最大有用功的能量：0.2kg/(kW-h)表示LN・h能量消耗0.2kg汽油；

lkWh=3.6xlO6J].求:

⑴0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？

⑵该汽车发动机的效率最高可达多少？(结果保留0.巡)

经过大量的实践，科学家们发现汽油机的效率也不是很高，这无法投入于重型工业生产,

因为其非常的浪费成本。1892年，法国发明家鲁道夫•狄塞尔试制成第一台压燃式内燃机,

也就是柴油机。与致力于改造奥托发动机的奔驰和戴姆勒不同，狄赛尔的想法更为超前，他

想完全舍去发动机中的点火系统，靠压缩空气发热，喷入燃料后自燃做功，这种方式完全区

别于吸入燃气混合气点燃做功的方式，后人称狄赛尔的原理为“压缩式内燃机”原理。为了

纪念狄赛尔，人们把柴油发动机命名为Diesel。

3、通过对本章的学习，请你找一下汽油机和柴油机的区别，并完成下表格。

汽油机柴油机

构造

燃料

吸气冲程

点火方式

对比汽油机，让我们通过计算得出柴油机的效率，看看谁的效率高。

4、十天建成的武汉火神山医院正式交付使用，勇敢智慧的中国建设者们再一次让世界

看到了中国速度。在建造的过程中，需要用混凝土搅拌运输车（如图所示）运送混凝土到火

神山医院建设工地。混凝土搅拌运输车的相关参数如下表（g取10N/kg,柴油的热值疔4.3

发展是第一生产力。随着时代的变迁，科学的进步，科学家们有研究出新一点的发动机,

比如汽轮机(运用在飞机、火箭上)，新能源发动机……让我们通过题目来了解一下我

们现代的发动机。

5、我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超

视距攻击等优异性能，该E机最大起飞质量为航，最大飞行高度为加，最大航行速度达3

马赫[马赫(Ma)是表示航空航天飞行器速度的量词，乂叫马赫数(MachNumber),lMa=r；K

m/s],油箱最大容积为布二，若飞机巡航时做匀速宜线运动，巡航时所受阻力的大小与速度

的关系见下表：

速度V/

100200300400500

(m,s1)

0.3X1.2X2.7X4.8X7.5X

阻力

10110,10110110,

已知飞机发动机燃油完全燃烧放出的能量转化为机械能的效率是〃°，飞机使用的航空

燃油的密度为夕okg/nA热值为弧J/kg,求：

(1)飞机发动机完全燃烧一满油箱燃油获得的能量是多少焦？

(2)当飞机以最大航行速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？

(3)若在£机油箱中加满燃油，并且以最大航行速度巡航时，匕机的最大航程约是多少

千米？(温馨提示：在推导计算过程中需要的物理量，请提前设定)

6、如图为某汽车发动机.

F

（1）试推导一次做功冲程中，气体对活塞做的功

一活殿到的压强P

W=pV（P为气缸内气体平均压强，V为活塞移动过的体积,・活塞面积S

飞塞移动距离L

即为排气量）

（2）发动机的效率是汽车的经济性能指标之一，厂

家提供的某汽车出厂的部分参数如下：

①测试数据，汽车在平直公路上以90km/h的速度