粵滬版九年級物理上冊 （熱機與社會發(fā)展）內(nèi)能與熱機教育課件

第4節(jié)熱機與社會發(fā)展

1.通過觀察、分析內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的實驗，知道熱機的概念，初步了解其工作原理。2．借助于模型、掛圖和動畫視頻，了解汽油機和柴油機的構(gòu)造和工作過程。3．通過了解汽油機和柴油機的構(gòu)造和工作過程，利用對比的方法來認(rèn)識這兩種內(nèi)燃機的異同點。4．能說出熱機工作時燃料燃燒釋放能量的主要流向，知道什么是熱機效率。5．了解內(nèi)能的利用對人類社會發(fā)展的重要意義。

學(xué)習(xí)目標(biāo)鐮刀收割機農(nóng)用車小轎車帆船遠(yuǎn)洋巨輪哪些是熱機？有什么共同的特點？收割機小轎車巨輪它們都安裝有熱機新課引入【思考】A.酒精燃燒時，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能以熱傳遞的方式傳給水和水蒸氣；B.水蒸氣對活塞做功，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成活塞的機械能，從而使活塞獲得了動力。物理上把這種能夠?qū)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器統(tǒng)稱為熱機?！究偨Y(jié)】討論這個過程中不同形式的能量之間轉(zhuǎn)化的情況。【活動】如圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間，觀察現(xiàn)象。一、熱機新課講解燃?xì)鈴U氣熱機種類蒸汽機內(nèi)燃機汽輪機在生產(chǎn)生活中，常見的熱機有哪些？熱機的

種類蒸汽機

汽油機

柴油機

汽輪機

噴氣發(fā)動機

火箭發(fā)動機燃料的化學(xué)能內(nèi)能燃燒做功機械能熱機的共同特點（能的轉(zhuǎn)化）內(nèi)燃機總結(jié)第一臺蒸汽機

向瓦特致敬！世界上第一臺蒸汽機是由古希臘數(shù)學(xué)家希羅于1世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球，雖然是一個玩具而已，但它是蒸汽機的雛形。瓦特在前人的啟迪下，對蒸汽機作出一系列重大改進(jìn)，在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。他開辟了人類利用能源的新時代，標(biāo)志著工業(yè)革命的開始。其實，說瓦特通過觀察水壺中的水燒開，推動壺蓋，從而發(fā)明了蒸汽機，是一個善意的杜撰。內(nèi)燃機1.燃料直接在發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機，叫做內(nèi)燃機。2.內(nèi)燃機分為汽油機和柴油機兩大類，它們分別用汽油和柴油作為燃料。內(nèi)燃機的剖面圖內(nèi)燃機的種類汽油機柴油機使用汽油作為燃料的叫汽油機。使用柴油作為燃料的叫柴油機。１.汽油機的構(gòu)造及作用火花塞氣缸汽油在氣缸的頂部燃燒而產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)膺M(jìn)氣門汽油和空氣形成的燃料混合物的進(jìn)口活塞在氣缸內(nèi)，高溫、高壓燃?xì)馔苿踊钊龉?，將燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能連桿連桿跟活塞相連排氣門燃料燃燒后廢氣的出口曲軸曲軸與飛輪相連，曲軸帶動飛輪轉(zhuǎn)動二.汽油機2.汽油機的工作原理？汽油機工作時，活塞在氣缸里做往復(fù)運動，活塞從氣缸的一端運動到另一端的過程叫做一個沖程。多數(shù)汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的。吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程一個循環(huán)吸氣沖程進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\動，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入氣缸。壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮，氣缸內(nèi)壓強增大，溫度升高。做功沖程

在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，將汽油和空氣的混合物點燃，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推動活塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。排氣沖程

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。演示1.在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？2.哪個沖程使汽車獲得了動力？3.哪個沖程排出了汽車的尾氣？吸氣壓縮做功排氣機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能獲得動力排出尾氣得出結(jié)論：在壓縮沖程，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為燃料混合物的內(nèi)能；做功沖程燃?xì)鈱钊龉Γ瑑?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。做功沖程使汽車獲得動力，其余三個沖程依靠飛輪的慣性來完成。想一想吸氣壓縮做功排氣開閉閉閉閉閉閉開向上向下向上向下機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能總結(jié)3.汽油機的啟動內(nèi)燃機不能自行啟動。開始運轉(zhuǎn)時，要靠外力使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，以后內(nèi)燃機才能自己工作。一個工作循環(huán)有四個沖程:

吸氣、壓縮、做功、排氣活塞往復(fù)

次，曲軸轉(zhuǎn)動

周，飛輪轉(zhuǎn)動

圈，對外做功

次。

兩兩兩一例題：一臺柴油機飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min,則在1s內(nèi)，柴油機完成

個沖程，對外做功的次數(shù)是

次。8020三.柴油機？進(jìn)氣門活塞連桿排氣門氣缸曲軸噴油嘴火花塞1.柴油機的構(gòu)造吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程一個循環(huán)2.柴油機工作原理空氣吸氣沖程進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\動，將空氣吸進(jìn)氣缸。壓縮沖程進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，活塞把空氣壓縮得體積很小，空氣的壓強更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫度已超過柴油的著火點。做功沖程在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿踊钊蛳逻\動，并通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。燃燒后的廢氣排氣沖程進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。汽油機柴油機不同點燃料汽油柴油結(jié)構(gòu)火花塞噴油嘴吸氣沖程吸入的是汽油和空氣的混合氣體吸入的是空氣壓縮沖程氣壓、溫度相對較低氣壓、溫度相對較高點火方式點燃式壓燃式相同點工作循環(huán)都有四個沖程能量轉(zhuǎn)化（1）壓縮沖程：機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能（2）做功沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能活塞、曲軸運動每一個工作循環(huán)，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次優(yōu)缺點汽油機比柴油機輕巧，柴油機比汽油機效率高。但兩者都帶來了廢氣和噪聲污染。汽油機和柴油機的異同想一想汽油機比較輕巧，常用在汽車、飛機和小型農(nóng)業(yè)機械上面。1.汽油機的應(yīng)用2.柴油機的應(yīng)用

柴油比較便宜，但柴油機比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機、坦克上面。汽油機和柴油機的異同想一想四、熱機的效率用煤氣灶燒水時，煤氣能完全燃燒嗎？煤氣燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎？燃料的內(nèi)能④燃料不能完全燃燒①

散熱②加熱煤氣灶壁水吸收的熱量③

加熱水壺內(nèi)燃機中能量損失：

用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。④燃料不能完全燃燒有用機械能燃料的內(nèi)能②克服機器的摩擦①

散熱③

廢氣帶走常見熱機的效率

蒸汽機的效率只有6%~15%

汽油機的效率為20%~30%柴油機的效率為30%~45%提高熱機效率的途徑①改善燃燒環(huán)境，使燃料盡可能完全燃燒，提高燃料的燃燒效率。②盡量減小各種熱散失。③減小各部件間的摩擦以減小因克服摩擦做功而消耗的能量。④充分利用廢氣帶走的能量，從而提高燃料的利用率。熱機的效率能達(dá)到100%嗎？為什么？不能達(dá)到100%，因為熱機中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的一部分，因為各種熱量損失以及燃燒條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總能量，所以其與燃料完全燃燒所放出的總能量的比值必然小于1，即熱機效率小于100%。想一想五、熱機與環(huán)境

熱機的發(fā)展和應(yīng)用推動了社會的快速發(fā)展。熱機在能的轉(zhuǎn)化過程中會對環(huán)境造成一定程度的污染。請指出熱機工作過程中可能造成哪些環(huán)境污染。熱機的利用帶來的環(huán)境污染⑴廢氣污染控制熱機對環(huán)境的污染⑵噪聲污染⑴

控制廢氣排放總量；⑵

提高汽油、柴油的品質(zhì)；⑶

開發(fā)污染少和無污染的新能源等；⑷

在內(nèi)燃機排氣管上安裝消聲器，以減少噪聲污染?？偨Y(jié)

熱機排出的廢氣：①廢氣溫度高于環(huán)境溫度②廢氣含有鉛、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等有害物質(zhì)。一、熱機：把內(nèi)能通過做功的形式轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。三、汽(柴)油機：1.結(jié)構(gòu)：進(jìn)氣門、排氣門、火花塞、氣缸、活塞、連桿、曲軸工作原理：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，四個沖程是一個工作循環(huán)。二、內(nèi)燃機：汽油機、柴油機是最常見的內(nèi)燃機本節(jié)小結(jié)1.內(nèi)燃機在做功沖程中，高溫氣體迅速膨脹而做功，此過程中氣體的溫度、內(nèi)能、壓強的變化的情況是（

）A．溫度升高，內(nèi)能增大，壓強增大B．溫度升高，內(nèi)能增大，壓強減小

C．溫度降低，內(nèi)能減小，壓強減小D．溫度降低，內(nèi)能減小，壓強增大C2.如圖為四沖程汽油機工作過程的示意圖。其中表示做功沖程的是（）A當(dāng)堂檢測3.將如圖所示試管里的水加熱一段時間后，塞在管口的橡皮塞會沖出去，汽油機的四個沖程中與此現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化情況相同的是（

）A．吸氣沖程

B．壓縮沖程C．做功沖程

D．排氣沖程C4．下列提高熱機效率的方法中，不可行的是（）A．減少各種熱損失B．加潤滑油減少機器各部件之間的摩擦C．充分利用廢氣的能量，如建熱電站D．采取少消耗總能量的辦法D6.汽油機的工作過程中，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是______沖程。一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min，該汽油機每秒鐘內(nèi)做功______次，活塞往復(fù)______次，完成______個沖程。壓縮1020405.關(guān)于汽油機和柴油機，下列說法正確的是（

）A．汽油機氣缸頂部有噴油嘴，柴油機氣缸頂部有火花塞

B．柴油機吸入的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入的是空氣

C．汽油機在做功沖程中，進(jìn)