（人教版）物理九年級(jí)第十四章第1節(jié)熱機(jī)課件

第十四章內(nèi)能的利用第1節(jié)

熱機(jī)學(xué)習(xí)目標(biāo)理解熱機(jī)的原理就是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。了解歷史上和現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的幾種熱機(jī)。新課引入18世紀(jì)第一輛汽車(chē)問(wèn)世時(shí)，它的速度只有數(shù)千米每小時(shí)，而目前最快的汽車(chē)速度已經(jīng)超過(guò)了聲速。汽車(chē)是如何獲得機(jī)械能的呢？熱機(jī)實(shí)驗(yàn)探究：如右圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時(shí)間，觀察現(xiàn)象。討論這個(gè)過(guò)程中不同形式的能量之間轉(zhuǎn)化的情況。熱機(jī)實(shí)驗(yàn)小結(jié)：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給水和水蒸氣；塞子受到水蒸氣的壓力而沖出去，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的動(dòng)能。這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本展示了蒸汽機(jī)的工作原理。熱機(jī)人們發(fā)現(xiàn)內(nèi)能可以做功，并制造了各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械——熱機(jī)（heatengine）。熱機(jī)的發(fā)明及廣泛使用，使人類(lèi)邁入了工業(yè)化社會(huì)，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展起到了重要的作用。熱機(jī)熱機(jī)的種類(lèi)很多，如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，叫作內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是現(xiàn)代社會(huì)中最常見(jiàn)的一種熱機(jī)。汽車(chē)作為我們生活中不可缺少的交通工具，它的動(dòng)力機(jī)械就是內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類(lèi)，它們分別用汽油和柴油作為燃料。熱機(jī)右圖是四沖程汽油機(jī)的剖面圖。汽缸上部有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞用連桿跟曲軸相連。汽油在汽缸里面燃燒時(shí)生成高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞做功?；钊苿?dòng)帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。汽油機(jī)熱機(jī)要使汽油機(jī)連續(xù)工作，活塞必須能在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，叫作一個(gè)沖程。多數(shù)汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的。汽油機(jī)熱機(jī)上圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖汽油機(jī)熱機(jī)柴油機(jī)的構(gòu)造和汽油機(jī)相似，但是柴油機(jī)通過(guò)壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油，因此柴油機(jī)汽缸頂部沒(méi)有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴。柴油機(jī)熱機(jī)柴油機(jī)的工作過(guò)程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程。在吸氣沖程里吸進(jìn)汽缸的只有空氣。在壓縮沖程中，活塞把空氣的體積壓縮得非常小，使得空氣的溫度很高。在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，汽缸內(nèi)空氣的溫度已經(jīng)超過(guò)柴油的燃點(diǎn)，此時(shí)從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣便立刻燃燒起來(lái)。柴油機(jī)熱機(jī)在做功沖程中，燃燒放出的熱使得氣體的壓強(qiáng)和溫度急劇升高，從而推動(dòng)活塞對(duì)外做功。由于柴油機(jī)對(duì)空氣的壓縮程度比汽油機(jī)更高，因此在做功沖程中氣體的壓強(qiáng)也大于汽油機(jī)，因而可以輸出更大的功率。柴油機(jī)熱機(jī)由于柴油機(jī)工作的過(guò)程中壓強(qiáng)較大，要求各有關(guān)零件具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此柴油機(jī)比較笨重，主要應(yīng)用在載重汽車(chē)、拖拉機(jī)、坦克、火車(chē)、輪船上，有的地方還用它帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。隨著近年來(lái)柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其體積、噪聲和污染等方面的缺點(diǎn)都逐步得到了改善。柴油機(jī)知識(shí)點(diǎn)熱機(jī)（1）定義：熱機(jī)是將燃料燃燒時(shí)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，再通過(guò)做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)械。（2）種類(lèi)：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。內(nèi)燃機(jī)（1）定義：內(nèi)燃機(jī)是將液體或氣體燃料與空氣混合后，直接輸入汽缸內(nèi)部的高壓燃燒室燃燒爆發(fā)產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。（2）種類(lèi)：內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類(lèi)。知識(shí)點(diǎn)汽油機(jī)：利用汽油作為燃料的內(nèi)燃機(jī)。由進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)、火花塞、汽缸、活塞、連桿、曲軸構(gòu)成。汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)要經(jīng)歷四個(gè)沖程，屬于四沖程內(nèi)燃機(jī)。它的一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)各運(yùn)動(dòng)兩次，只有第三個(gè)沖程內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)活塞做功?；钊麖钠滓欢诉\(yùn)動(dòng)到另一端叫作一個(gè)沖程。在做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。其余三個(gè)沖程要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來(lái)完成（其中壓縮沖程是由活塞向上運(yùn)動(dòng)，壓縮燃料混合物，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）。知識(shí)點(diǎn)柴油機(jī)：利用柴油作為燃料的內(nèi)燃機(jī)，由進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)、噴油嘴、汽缸、活塞、連桿、曲軸構(gòu)成。柴油機(jī)同汽油機(jī)一樣，也要經(jīng)過(guò)吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程。汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別：汽油機(jī)是點(diǎn)燃式的，燃料在汽缸內(nèi)靠電火花塞點(diǎn)燃；而柴油機(jī)是壓燃式的，燃料依靠汽缸內(nèi)空氣壓縮產(chǎn)生的熱量引燃：空氣壓縮會(huì)升高溫度，當(dāng)壓縮空氣的溫度高于柴油的燃點(diǎn)時(shí)柴油就會(huì)燃燒。柴油機(jī)汽缸頂部沒(méi)有火花塞而是一個(gè)噴油嘴。知識(shí)點(diǎn)蒸汽機(jī)(1)定義：蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。(2)工作原理：當(dāng)蒸汽機(jī)鍋爐內(nèi)的水沸騰時(shí)，進(jìn)入汽缸內(nèi)的空氣急劇膨脹，推動(dòng)汽缸內(nèi)的活塞，活塞通過(guò)連在后面的曲柄連桿把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成動(dòng)力，以此來(lái)推動(dòng)各種設(shè)備做功。課堂練習(xí)例題1：下列說(shuō)法中正確的是（

）。A.汽油機(jī)的效率比柴油機(jī)的效率高B.在四沖程柴油機(jī)的吸氣過(guò)程中，燃料進(jìn)汽缸C.在柴油機(jī)的壓縮過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為柴油和空氣混合物的內(nèi)能D.柴油機(jī)的燃料點(diǎn)火方式是壓燃式D知識(shí)點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)工作原理的理解課堂練習(xí)【解析】柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)高，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在吸氣沖程，柴油機(jī)吸入的是空氣，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在柴油機(jī)的壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；柴油機(jī)的點(diǎn)火方式是壓燃式，所以選項(xiàng)D正確。課堂練習(xí)例題2：下列有關(guān)熱機(jī)的說(shuō)法中，不正確的是（

）。CA.熱機(jī)工作的過(guò)程就是將燃料燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程B.為了防止熱機(jī)過(guò)熱，通常用水來(lái)降溫，是利用水的比熱容大的特性C.可以采用增大熱機(jī)功率的方法來(lái)增大熱機(jī)的效率D.熱機(jī)的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染知識(shí)點(diǎn)：熱機(jī)的工作原理課堂練習(xí)【解析】熱機(jī)工作的過(guò)程是將燃料燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程，選項(xiàng)A正確，不符合題意；為了防止熱機(jī)過(guò)熱，通常用水來(lái)降溫，是利用水的比熱容大的特性，選項(xiàng)B正確，不符合題意；用來(lái)做有用功的能量和燃料完全燃燒放出的熱量的比值叫作熱機(jī)的效率，增大熱機(jī)功率不能增大熱機(jī)的效率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，符合題意；熱機(jī)的使用使人類(lèi)對(duì)化石能源的依賴(lài)性很強(qiáng)，現(xiàn)在大氣污染的主要來(lái)源就是化石能源，選項(xiàng)D正確，不符合題意。故選C。實(shí)戰(zhàn)演練例1：下列說(shuō)法中正確的是（

）。DA.柴油機(jī)的壓縮沖程，主要是用熱傳遞的方法增加了汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能B.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用水做冷卻劑，主要是利用水密度大的特點(diǎn)C.電動(dòng)車(chē)的核心部件是電動(dòng)機(jī)，屬于熱機(jī)的一種D.柴油機(jī)和汽油機(jī)內(nèi)的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，完成一個(gè)循環(huán)實(shí)戰(zhàn)演練【解析】柴油機(jī)在壓縮沖程中，活塞對(duì)汽缸中的氣體做功，將活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，使汽缸中的氣體內(nèi)能增加，溫度會(huì)升高，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)利用水的比熱容大的特點(diǎn)把這些熱迅速吸收，使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度不致于升得太高，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)是用來(lái)提供動(dòng)力的，所以電動(dòng)車(chē)組核心部件是電動(dòng)機(jī)，而不屬于熱機(jī)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，四個(gè)沖程，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，飛輪轉(zhuǎn)兩周，只有做功沖程對(duì)外做功，故選項(xiàng)D正確。實(shí)戰(zhàn)演練例2：如圖所示，用酒精燈加熱試管中的水。當(dāng)水沸騰后，塞子被試管內(nèi)的水蒸氣推出，水蒸氣的

轉(zhuǎn)化為塞子的

能。這個(gè)裝置可以利用水蒸氣做功，因此可以看作蒸汽機(jī)的模型。一般來(lái)說(shuō)，蒸汽機(jī)的效率比柴油機(jī)的效率

（填“大”或“小”）。內(nèi)能機(jī)械小知識(shí)要點(diǎn)利用內(nèi)能來(lái)做功：（1）熱機(jī)定義：通過(guò)燃料燃燒獲取內(nèi)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。（2）熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程：化學(xué)能