第十四章第一節(jié)熱機

1、 第第節(jié)節(jié) 熱熱 機機 百德中學百德中學 明德貴明德貴第十四章第十四章 內能的利用內能的利用 熱蒸汽熱蒸汽為我們提供了強大的推力，把人們從繁為我們提供了強大的推力，把人們從繁重的體力勞作中解放出來。重的體力勞作中解放出來。蒸汽機帶來一場革命！第一次工業(yè)革命！蒸汽機帶來一場革命！第一次工業(yè)革命！ 向瓦特致敬！向瓦特致敬！世界上第一臺蒸汽機是由古世界上第一臺蒸汽機是由古希臘數(shù)學家希羅于希臘數(shù)學家希羅于 1 1 世紀發(fā)明世紀發(fā)明的汽轉球，但它只不過是一個玩的汽轉球，但它只不過是一個玩具而已。具而已。 瓦特在前人的啟迪下，對蒸瓦特在前人的啟迪下，對蒸汽機作出一系列重大改進，在工汽機作出一系列重大改進，

2、在工業(yè)上得到廣泛應用。他開辟了人業(yè)上得到廣泛應用。他開辟了人類利用能源新時代，標志著工業(yè)類利用能源新時代，標志著工業(yè)革命的開始。革命的開始。其實，瓦特觀察水壺中的水其實，瓦特觀察水壺中的水燒開，推動壺蓋，從而發(fā)明了蒸燒開，推動壺蓋，從而發(fā)明了蒸汽機，是一個善意的杜撰。汽機，是一個善意的杜撰。蒸汽機的遺憾蒸汽機的遺憾體積太龐大體積太龐大用什么來代替用什么來代替高溫高壓的水蒸氣高溫高壓的水蒸氣呢？那樣，鍋爐就呢？那樣，鍋爐就可以不要啦！可以不要啦！想一想想一想最早的汽車（最早的汽車（1886年）年）汽車中的巨無霸汽車中的巨無霸（額定核載（額定核載360噸）噸）內燃機內燃機電氣時代第二次工業(yè)革命電氣

3、時代第二次工業(yè)革命 最快的汽車（最快的汽車（1 600 km/h） 1. 知識與技能 了解四沖程汽油機的基本工作原理。了解四沖程汽油機的基本工作原理。 從能量轉化的角度認識燃料的熱值。從能量轉化的角度認識燃料的熱值。 了解內能的利用在人類發(fā)展史上的重要意了解內能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義。義。 通過能量的轉化和轉移，認識效率。通過能量的轉化和轉移，認識效率。 教學目標 2. 過程與方法 通過演示實驗使學生了解可以利用內能來做功。 利用掛圖或模型講解四沖程汽油機的基本結構和工作原理。 通過學生討論和教師講解了解燃料的熱值和熱機的效率。 3. 情感態(tài)度與價值觀 通過演示實驗培養(yǎng)學生觀察和分析問

4、題的能力。 通過閱讀“科學世界現(xiàn)代汽車”擴展學生的知識面。 一、熱機 （1）、內能的兩種應用： 一是利用內能來加熱物體，如：燒水做飯; 二是利用內能來做功，如：水開了，水壺內的水蒸氣將壺蓋頂起來，這一過程中，是水蒸氣的內能轉化為壺蓋的機械能。其中利用內能來加熱物體是能量的轉移過程，而利用內能來做功是能量的轉化過程。（2）、內能與機械能的轉化演示P17頁圖14.11，請學生觀察后討論如下問題：1.點然酒精后，過一會看到什么現(xiàn)象？聽到“呯”的一聲，看到塞子飛出去，瓶子口出現(xiàn)“白霧”。2.塞子為什么會飛出去？瓶口為什么會出現(xiàn)“白霧”？酒精燃燒給試管中的水加熱，試管內產生大量的水蒸汽，當管內的氣壓大到

5、一定程度時，塞子在水蒸汽壓力的作用下就會飛出去。 v 合作探究管內的水蒸汽對塞子做了功，內能減少，溫度降低，水蒸汽遇冷液化，形成“白霧”。3.從酒精燈點燃到塞子飛出去，能量是怎么轉化與轉移的？酒精具有化學能，燃燒后化學能轉化為內能 ，內能通過熱傳遞的方式轉移給水，水的內能增加，溫度升高，產生大量水蒸汽，水蒸汽推動塞子做功，內能轉化為塞子的動能。 （3）熱機的定義熱機的定義 熱機是熱機是利用內能做功的機械利用內能做功的機械（4）、）、熱機工作過程中對熱機工作過程中對燃料燃燒時化學能燃料燃燒時化學能轉化為內能，轉化為內能，然后通過做功把內能轉化成機械能。然后通過做功把內能轉化成機械能。一、熱機一、

6、熱機 車、船和飛機等發(fā)電機是利用燃料燃燒時釋車、船和飛機等發(fā)電機是利用燃料燃燒時釋放的內能做功的裝置，這種裝置均被稱為熱機放的內能做功的裝置，這種裝置均被稱為熱機利用內能做功的機器有很多，例如蒸汽機、內利用內能做功的機器有很多，例如蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。盡管它們的構造不盡管它們的構造不同，但它們有一個共同的特點，都是把內能轉化為同，但它們有一個共同的特點，都是把內能轉化為機械能。機械能。 蒸汽機車蒸汽機車 蒸汽機車蒸汽機車 噴氣發(fā)動機噴氣發(fā)動機 火箭發(fā)動機火箭發(fā)動機 火電站的汽輪機火電站的汽輪機（5）、）、熱機的種類：熱機的種類：（1 1）、）、內燃

7、機的定義：內燃機的定義：燃料直接在發(fā)電機燃料直接在發(fā)電機氣缸內燃燒產生動力的熱機。氣缸內燃燒產生動力的熱機。使用汽油作為使用汽油作為燃料的叫燃料的叫汽油機汽油機。使用柴油作為使用柴油作為燃料的叫燃料的叫柴油機柴油機。二、內燃機：二、內燃機：1、內燃機：、內燃機：內燃機分為汽油機和柴油機兩大類內燃機分為汽油機和柴油機兩大類汽油機汽油機：利用汽缸內燃燒的汽油產生高溫高利用汽缸內燃燒的汽油產生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功的熱機叫壓的燃氣來推動活塞做功的熱機叫汽油機汽油機。柴油機柴油機：利用汽缸內燃燒的柴油產生高溫高壓的利用汽缸內燃燒的柴油產生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功的熱機叫燃氣來推動活塞做功的熱

8、機叫柴油機柴油機。（2）、內燃機的分類：）、內燃機的分類：火花塞汽缸進氣門活塞連桿排氣門曲軸內燃機（汽油或柴油）2、汽油機（1）構造： 在汽缸內燃燒汽油，汽油的化學能轉化為內能，產生高溫、高壓的燃氣，燃氣推動活塞做功，將內能轉化為機械能。（2）工作原理： 活塞在汽缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。汽油機的一個工作循環(huán)由四個沖程組成分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。曲軸和飛輪均轉動兩周，對外做功一次。在四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，其他三個沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。吸氣壓縮做功排氣（3）工作過程：不斷循環(huán)，連續(xù)工作工作過

9、程工作過程 吸氣沖程 進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入汽缸。 壓縮沖程 進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮。 做功沖程 壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功。 排氣沖程 進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出汽缸。小結：小結：汽油機一個工作循環(huán)包括汽油機一個工作循環(huán)包括 個個 沖程，活塞往復沖程，活塞往復 次，曲軸和飛輪轉次，曲軸和飛輪轉_圈，有圈，有 次能量轉化，做功次能量轉化，做功_次次。42212判斷判斷： 一開一閉（指氣門）一開一閉（指氣門）

10、上排下吸上排下吸( (指活塞）指活塞） 兩個關閉兩個關閉 上壓下做上壓下做 1在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉化？在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉化？2哪個沖程使汽車獲得動力？哪個沖程使汽車獲得動力？3哪個沖程排出了汽車的尾氣？哪個沖程排出了汽車的尾氣？4老式摩托在啟動時，需踏動啟動桿，這是為老式摩托在啟動時，需踏動啟動桿，這是為什么？（什么？（）5現(xiàn)代汽車里的現(xiàn)代汽車里的“馬達馬達”起什么作用？起什么作用？想想議議想想議議 1. 在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉化？想想議議壓縮沖程： 機械能內能做功沖程：機械能內能2. 哪個沖程使汽車獲得動力？做功沖程3. 哪個沖程排出了汽車的尾

11、氣？排氣沖程3、柴油機：（1）、工作原理）、工作原理：利用利用汽缸內燃燒的柴油產生高汽缸內燃燒的柴油產生高溫高壓的燃氣來推動活塞溫高壓的燃氣來推動活塞做功。做功。（2）、柴油機的構造：）、柴油機的構造： 活塞在汽缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。柴油機的一個工作循環(huán)由四個沖程組成分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。曲軸和飛輪均轉動兩周，對外做功一次。在四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，其他三個沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。吸氣壓縮做功排氣（3）工作過程：不斷循環(huán)，連續(xù)工作柴油機結構和汽油機相似，它們的主要區(qū)別柴油機結構和汽油機相

12、似，它們的主要區(qū)別是：柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油。柴油機是：柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油。柴油機的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。吸入的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。吸入物質也只有空氣，在壓縮沖程結束時，壓縮空氣物質也只有空氣，在壓縮沖程結束時，壓縮空氣的溫度已經超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的溫度已經超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。噴油嘴噴油嘴一、柴油機一、柴油機柴油機和汽油機的相同點： 1、基本構造和主要部件的作用相似。 2、每個工作循環(huán)都一樣，由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。 3、四個沖程中只

13、有做功沖程對外做功。 4、在一個工作循環(huán)中，活塞往復兩次，曲軸轉動兩周，飛輪轉動兩圈，做功一次。 柴油機和汽油機的不同點： 1、構造：柴油機的頂部沒有火花塞，而是一個噴油嘴。 2、吸入物質：汽油機吸入的是汽油和空氣的燃料混合物，而柴油機吸入的是空氣。 3、點化方式：點火方式不同，汽油機為點燃式，柴油機為壓燃式。 4、壓強、功率：柴油機比汽油機的壓強大、輸出功率大。柴油機比較笨重，主要用于載重汽車、拖拉機、柴油機比較笨重，主要用于載重汽車、拖拉機、火車輪船上?；疖囕喆?。 汽油機轉速高，結構簡單，質量輕，造價低汽油機轉速高，結構簡單，質量輕，造價低廉，運轉平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機在汽車上，廉，

14、運轉平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機在汽車上，特別是小型汽車上大量使用，至今不衰。特別是小型汽車上大量使用，至今不衰。 柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機相比熱效率高柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機相比熱效率高30%，因而從節(jié)約能源、降低燃料成本角度上講，柴油因而從節(jié)約能源、降低燃料成本角度上講，柴油發(fā)動機轎車的推廣使用具有重大意義。發(fā)動機轎車的推廣使用具有重大意義。汽油機和柴油機的優(yōu)缺點：汽油機和柴油機的優(yōu)缺點：2內燃機壓縮沖程中內燃機壓縮沖程中 能轉化為能轉化為 ；在做功沖程中在做功沖程中 能轉化為能轉化為 能。能。機械機械內能內能機械機械內內1請說出汽油機與柴油機的結構和工作過程請說出汽油機與柴油機的結構和工作過程

15、中的主要不同之處。中的主要不同之處。練一練練一練3依靠飛輪慣性完成的沖程是（依靠飛輪慣性完成的沖程是（ ）B C DADBC練一練練一練4汽油機在壓縮沖程中工作物質被壓縮，汽汽油機在壓縮沖程中工作物質被壓縮，汽缸中的（缸中的（ ） A壓強增大，溫度降低壓強增大，溫度降低 B壓強減小，溫度升高壓強減小，溫度升高 C壓強增大，溫度升高壓強增大，溫度升高 D壓強減小，溫度降低壓強減小，溫度降低C練一練練一練5汽油機和柴油機相比較，下列敘述中正確的汽油機和柴油機相比較，下列敘述中正確的是是（ ）A柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入的是空汽油機吸入的是

16、空氣氣B在壓縮沖程中它們的壓縮程度是一樣的在壓縮沖程中它們的壓縮程度是一樣的C柴油機里推動活塞做功的燃氣的壓強比汽油柴油機里推動活塞做功的燃氣的壓強比汽油機里的高機里的高D在壓縮沖程末，汽油機汽缸內的溫度比柴油在壓縮沖程末，汽油機汽缸內的溫度比柴油機的高機的高C練一練練一練訓練反饋訓練反饋2.某四沖程汽油機某四沖程汽油機,曲軸轉速曲軸轉速1200轉轉/分分,則該汽油機則該汽油機每秒每秒做功做功 次次,有有 個沖程個沖程, 飛輪轉飛輪轉 周周.1.單缸四沖程內燃機完成單缸四沖程內燃機完成40個沖程個沖程,關于做功和飛關于做功和飛輪轉動的情況輪轉動的情況,下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.做功做功10次次,飛輪轉飛輪轉40周周B.做功做功40次次,飛輪轉飛輪轉20周周C.做功做功10次次,飛輪轉飛輪轉20周周D.做功做功20次次,飛輪轉飛輪轉10周周 C1040203.四沖程汽油機四沖程汽油機,由機械能轉化為內