2023學(xué)年完整公開課版熱機(jī)

回顧復(fù)習(xí)加熱裝有水的試管，會(huì)看到什么現(xiàn)象？有幾種形式的能？怎樣轉(zhuǎn)化？用酒精燈加熱時(shí)，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來，一部分熱被水吸收而使水的溫度升高，內(nèi)能增加，水汽化產(chǎn)生大量的水蒸氣，管內(nèi)氣壓增大對(duì)試管塞做功，試管塞機(jī)械能增加而沖出去，水蒸氣內(nèi)能減小，溫度降低，管口水蒸氣液化，出現(xiàn)大量白霧。這個(gè)過程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能。思考與討論：比較下列兩個(gè)裝置，想一想有哪些相似之處？1、加熱產(chǎn)生高溫高壓的水蒸氣；2、高溫高壓的水蒸氣對(duì)外做功，獲得機(jī)械能。3、獲得的機(jī)械能都是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化而來。4、……蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。熱機(jī)1、什么是熱機(jī)是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器。2、熱機(jī)類型3、熱機(jī)作用為現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具提供動(dòng)力。熱機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)的快速發(fā)展，使人類步入工業(yè)化時(shí)代。特點(diǎn)：通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能熱機(jī)的種類蒸汽機(jī)車汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（內(nèi)燃機(jī)）汽輪機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)4、內(nèi)燃機(jī)——汽油機(jī)構(gòu)造內(nèi)燃機(jī)就是燃料在機(jī)器氣缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)。以汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)叫做汽油機(jī)。內(nèi)燃機(jī)剖面圖奧迪R8的發(fā)動(dòng)機(jī)4只汽缸8只汽缸以柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)叫做柴油機(jī)。5、汽油機(jī)工作原理汽油在汽油機(jī)的汽缸內(nèi)燃燒，生成高溫高壓的燃?xì)?。推?dòng)活塞做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)沖程：活塞從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到汽缸的另一端的過程。汽油機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括：氣缸、活塞、連桿和曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、火花塞等。由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程循環(huán)往復(fù)。（1）吸氣沖程進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞從上向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣的混合物吸入汽缸，這就是吸氣沖程。（2）壓縮沖程汽油和空氣進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞從下向上運(yùn)動(dòng)，壓縮已吸入的燃料混合物，這就是壓縮沖程。能量轉(zhuǎn)化：（活塞的）機(jī)械能→（氣缸內(nèi)氣體的）內(nèi)能（3）做功沖程在壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)狻Ｍ苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外做功，這就是做功沖程。（4）排氣沖程進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞從下向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出汽缸。這就是排氣沖程。燃燒后的廢氣能量轉(zhuǎn)化：（燃料的）化學(xué)能→（氣缸內(nèi)氣體的）內(nèi)能→（活塞的）機(jī)械能思考與討論:汽油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)過程中：1、曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)幾周？活塞往復(fù)幾次？2、完成幾個(gè)沖程？3、對(duì)外做功幾次？那個(gè)沖程對(duì)外做功？其他三個(gè)沖程怎么完成？4、汽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有哪些？往復(fù)兩次轉(zhuǎn)動(dòng)兩周四個(gè)沖程做功一次做功沖程做功靠飛輪慣性來完成

汽油機(jī)機(jī)身輕巧，提升功率快，轉(zhuǎn)速快，常用在小汽車、飛機(jī)及小型農(nóng)機(jī)上。閱讀：柴油機(jī)

柴油機(jī)的構(gòu)造原理、工作過程與汽油機(jī)相似，主要的不同在于柴油機(jī)的壓縮比要比汽油機(jī)大，即把吸入的空氣壓縮到1/12～1/20（汽油機(jī)為1/6～1/9）。這時(shí)壓強(qiáng)達(dá)到35～45大氣壓，溫度可升高到700～1500℃。所以柴油機(jī)沒有點(diǎn)火裝置，在壓縮沖程末，由噴油嘴噴入霧狀柴油立即點(diǎn)燃。柴油機(jī)可以做得比汽油機(jī)功率大、效率高。但柴油機(jī)比較笨重，震動(dòng)大，轉(zhuǎn)速較慢。常用在坦克、機(jī)車、拖拉機(jī)、載重汽車和海輪上。在汽油機(jī)的工作過程中，哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？在哪個(gè)沖程中汽車排出了尾氣？做功沖程使汽車獲得動(dòng)力。排氣沖程排出了尾氣。排出的尾氣含有哪些廢氣？廢氣中含有CO2、H2O等氣體。還有CO、NO2、NO、SO2及未燃燒的碳?xì)浠衔锏扔卸镜奈镔|(zhì)。請(qǐng)你說說熱機(jī)有哪些利弊？熱機(jī)的廣泛使用，極大改變了人類的生活和工作方式。但是，熱機(jī)使用過程都要排出廢氣，嚴(yán)重污染了空氣，影響著人類和動(dòng)植物的生存。6、熱機(jī)的效率熱機(jī)工作時(shí)，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，就是熱機(jī)的效率。汽油機(jī)的效率一般為20%~30%，柴油機(jī)的效率可達(dá)45%。汽車的能耗從圖中可見，1千克汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒時(shí)放出的能量，大約只有25%用于做功，而其余的75%能量則是損耗掉了。損耗掉的能量包括排氣管排出的廢氣帶走的內(nèi)能和傳給散熱器散失的內(nèi)能。而用于做功的25%的能量中，大約有30%用于發(fā)動(dòng)機(jī)的水箱循環(huán)和空調(diào)工作，大約有17%消耗在傳動(dòng)裝置上，只有53%用于驅(qū)動(dòng)車輪推動(dòng)汽車前進(jìn)。汽車前進(jìn)時(shí)，需要克服地面阻力和空氣阻力，空氣阻力隨著汽車速度的提高而增加。綜合考慮上述各種因素，整輛汽車的總效率約為13%。2014年年底，我國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.64億輛，其中汽車1.54億輛，年需要燃油超過2.3億噸。汽車燃油消耗約占燃油總消耗的55%。汽車在給人們的出行帶來便利的同時(shí)，也帶來了能源消耗、尾氣污染的大幅度增加。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)也是一種內(nèi)燃機(jī)，燃料在燃燒室中燃燒，燃?xì)庀蚝蟾咚賴姵觯瑥亩@得向前的動(dòng)力。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，需要利用大氣中的氧氣來助燃，這種發(fā)動(dòng)機(jī)常使用在飛機(jī)上?；鸺龂姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)自帶燃料和氧化劑，它工作時(shí)不需要外界的空氣，既可以在大氣層外的宇宙空間工作，還可以在水下工作?；鸺龂姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)常用來發(fā)射人造衛(wèi)星和宇宙飛船?；鸺龂姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分是燃燒室和噴口，燃料和氧化劑混合后在燃燒室中燃燒，燃?xì)庖詷O高的速度從發(fā)動(dòng)機(jī)底部的噴口向后噴出，從而產(chǎn)生極大的向前推力?；鸺龂姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)按使用的燃料不同，分為固體燃料火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和液體燃料火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。在廣大科技工作者的努力下，我國的航空、航天技術(shù)得到了飛速發(fā)展，火箭及衛(wèi)星技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。1、汽油的熱值是4.6×107焦/千克，它表示________1千克汽油，將有________焦的______能轉(zhuǎn)化為____能。完全燃燒4.6×107化學(xué)能內(nèi)能2、太陽能熱水器內(nèi)盛有100千克、溫度為20℃的水時(shí)，受陽光的照射水溫升高到60℃，則這些水吸收了多少熱量？3、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)里裝有20千克20℃的水，若發(fā)