2020-2021學(xué)年九年級物理全冊14.1熱機

14.1熱機

知識點掃描

知識點一：熱機

(1)定義：將燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機械統(tǒng)稱為熱機。

(2)熱機的種類：蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣式發(fā)動機等。

知識點二：內(nèi)燃機

內(nèi)燃機及其工作原理：將燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，又通過做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機

械能。按燃燒燃料的不同，內(nèi)燃機可分為汽油機、柴油機等。

(1)汽油機一個工作循環(huán)為四個沖程即吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

(2)一個工作循環(huán)中只對外做一次功，曲軸轉(zhuǎn)2周，飛輪轉(zhuǎn)2圈，活塞往返2次。

(3)壓縮沖程是對氣體壓縮做功，氣體內(nèi)能增加，這時機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

(4)做功沖程是氣體對外做功，內(nèi)能減少，這時內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

(5)汽油機和柴油機工作的四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對活塞做功，其它三個沖程

要靠飛輪的慣性完成。

(6)柴油機的工作原理：利用氣缸內(nèi)燃燒柴油所產(chǎn)生的氣體來推動活塞做功。

(7)柴油機的結(jié)構(gòu)與汽油機的相似，柴油機只是在做功沖程時沒有火花塞點火。

重點難點解讀

一、了解內(nèi)燃機工作情況

內(nèi)燃機活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。

(1)四沖程內(nèi)燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

(2)在單缸四沖程內(nèi)燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環(huán)，每個工

作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)幺次，做功1次。

(3)在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程(吸氣沖程、壓縮沖

程和排氣沖程)是依靠飛輪的慣性來完成的。壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程是由

內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

二、了解汽油機和柴油機區(qū)別

1.汽油機工作過程原理圖：

2柴油機工作過程原理圖：

柴油機四沖程

1.吸氣沖和2.ffS?t￥3.aU|,1>?4.M氣沖程

建^w咋平室承午

3.汽油機和柴油機的比較：

①汽油機的氣缸頂部是火花塞；柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。

②汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機吸氣沖程吸入氣缸的

是空氣。

③汽油機做功沖程的點火方式是點燃式；柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。

④柴油機比汽油及效率高，比較經(jīng)濟，但笨重。

⑤汽油機和柴油機在運轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動。

對點例題解析

知識點一：熱機

【例題1】如圖是某四沖程汽油機的_____沖程，在此沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為______能。

［【答案】做功機械

【解析】內(nèi)燃機的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖

程，判斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關(guān)情，再看活塞上下行；開

下吸氣開上排，關(guān)上壓縮關(guān)下功”進行分析；在汽油機的四個沖程中，

機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是做功沖程。

由圖f可知，兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞向下運動，因此是做功沖程；汽油機的做功

沖程把燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

知識點二：內(nèi)燃機

［例題2］如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖，關(guān)于其四個沖程的描述正確的是（）

A.吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進入汽缸

B.壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減小

C.做功沖程中，燃料釋放的能量絕大部分轉(zhuǎn)化為機械能

D.排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的極少部分

【答案】A

【解析】四沖程汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只

有做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；另外還有壓縮沖程有能量轉(zhuǎn)化，將機械能轉(zhuǎn)化

為內(nèi)能；根據(jù)氣門的狀態(tài)、活塞運動的方向確定沖程的種類。

A.汽油機在吸氣沖程中，進氣門打開、排氣門關(guān)閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進

入汽缸，故A正確;

B.在壓縮沖程中，進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮，氣體的內(nèi)能

變大，此過程是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故B錯誤；

C.在做功沖程中，燃料燃燒釋放的內(nèi)能大部分需要克服摩擦、發(fā)生熱傳遞而散失，只有一少

部分轉(zhuǎn)化為機械能，故C錯誤；

D.在排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的大部分，故D錯誤。故選：A?

達標(biāo)訓(xùn)練題

基礎(chǔ)訓(xùn)練題

1.利用內(nèi)能可以____，也可以做功。熱機是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為_______的機

器。熱機的種類有蒸汽機、內(nèi)燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發(fā)動機等

【答案】加熱。機械能。

【解析】利用內(nèi)能可以加熱，也可以做功。熱機是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的

機器。熱機的種類：蒸汽機、內(nèi)燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。

2.2019年春節(jié)期間熱映的《流浪地球》被譽為開啟了中國科幻電影元年。這部電影講述了

多年以后太陽急速衰老膨脹，無法再給地球提供能量，人類為了拯救地球而點燃木星周圍的

可燃氣體，逃離太陽系的故事。其中“點燃木星”將地球推開相當(dāng)于內(nèi)燃機的（）

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】C

【解析】影片“流浪地球”中，人類為了拯救地球而點燃木星周圍的可燃氣體，將地球推開，

內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，相當(dāng)于內(nèi)燃機的做功沖程。

3.如圖是四沖程汽油工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時它正處在—沖程，當(dāng)燃料混

合在氣缸內(nèi)燃燒時將能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

?

【答案】壓縮；化學(xué)。

【解析】（1）汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有

做功沖程對外做功，在做功沖程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機械能；汽

油機的做功沖程特點是火花塞點火，在做功沖程對外輸出功。從圖中可以看出，兩氣門都關(guān)

閉和活塞向上運動的特點，可以判斷這個沖程是壓縮沖程。

（3）燃料燃燒的過程，是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。汽油機工作時，汽油在氣缸

內(nèi)燃燒時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

一、選擇題

1.如圖是汽油機一個工作循環(huán)的四個沖程，不是靠飛輪慣性完成的沖程是（）

【答案】B

【解析】在汽油機的四個沖程中只有做功沖程對外做功，其他三個沖程都是靠飛輪的慣性完

成的。

A圖：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程，不符合題意；

B圖：兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運行，火花塞點火，氣缸容積增大，是做功沖程，符合題意;

C圖：兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，不符合題意；

D圖：進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，不符合題意。

2.如圖是汽車四沖程發(fā)動機的一個沖程示意圖，下列說法正確的是（)

A.該沖程是做功沖程B.該沖程機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

C.這種汽車對環(huán)境沒有污染D.此發(fā)動機的效率可達90%

【答案】A

【解析】AB.圖中兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞向下運動，所以該沖程是做功沖程,

其能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；故A正確，B錯誤；

C.該汽車的燃料是汽油，排放的尾氣會污染空氣，故C錯誤；

D.汽油機的效率在20%-30%左右，不可能達到90%,故D錯誤。

3.在內(nèi)燃機的四個沖程中，如圖所示的是（）

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】C

【解析】內(nèi)燃機的四個沖程中有兩個沖程發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，一是壓縮沖程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;

二是做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。判斷出是哪個沖程，再判斷能量是怎樣轉(zhuǎn)化的。由圖可

以看出：內(nèi)燃機的兩個氣閥關(guān)閉，活塞向下運動，所以是做功沖程。

4.四沖程柴油機在工作過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是（）

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】C

【解析】在內(nèi)燃機的做功沖程中能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，壓縮沖程中能量轉(zhuǎn)化是機械

能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

四沖程柴油機在做功沖程中，高溫高壓燃氣推動活塞做功,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確。

二、填空題

5.柴油機壓縮沖程中，隨著活塞的運動，氣缸內(nèi)空氣密度不斷（選填：“增大”“減

小“或“不變”），這時活塞的機械能轉(zhuǎn)化為被壓縮空氣的—能，使其溫度更高、壓強更

大。

【答案】增大；內(nèi)。

【解析】柴油機壓縮沖程中，隨著活塞的運動，外界對氣缸內(nèi)氣體做功，氣缸內(nèi)空氣體積減

小，密度不斷增大，這時活塞的機械能轉(zhuǎn)化為被壓縮空氣的內(nèi)能，使其溫度更高、壓強更大。

6.2019年6月5日，我國首次用固體燃料運載火箭把“文昌物聯(lián)一號”衛(wèi)星成功送上太空。

火箭發(fā)射時要選用熱值—的固體燃料（選填“大”或“小”），燃料的質(zhì)量減少，熱值

（選填“變小”或“不變”）。

【答案】故答案為：大；不變。

【解析】火箭發(fā)射時要選用熱值大的固體燃料，原因是熱值大，完全燃燒相同質(zhì)量時，可放

出更多的熱量；

熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關(guān)，與其質(zhì)量、是否燃燒和燃燒是否充分無關(guān)，所以

在燃料的質(zhì)量減少時熱值不變。

7.某單缸四沖程汽油機正常工作時飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min,若每次做功沖程對外所做的

有用功為300J,則該汽油機的輸出功率為—W,所使用的燃料是—能源（選填“可再生”

或“不可再生”）。

【答案】6000；不可再生。

【解析】由題可知，單缸四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min,即每秒鐘飛輪轉(zhuǎn)40圈，

因曲軸轉(zhuǎn)2圈完成一個工作循環(huán)，對外做功一次，

所以該汽油機每秒完成20個工作循環(huán)，對外做功20次，則每秒做的有用功W=20X300J=

6000J,

該汽油機的輸出功率為P='=600°J=6000W；

tIs

汽油機所用的燃料是汽油，屬于化石能源，是不可再生能源。

8.在熱機的四個沖程中，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是—沖程。汽油機工作時要產(chǎn)生大量的

熱，通常采用水循環(huán)將熱帶走，這是利用水—的特性。

【答案】壓縮；比熱容大。

【解析】(1)在熱機的四個沖程中，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是壓縮沖程；

(2)汽車的散熱器可用水做冷卻劑，是因為水的比熱容比較大，在升高相同的溫度時可以

吸收更多的熱量，降低發(fā)動機的溫度。

三、綜合應(yīng)用題

9.閱讀理解，回答問題。

汽油機

內(nèi)燃機就是指燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機。最常見的內(nèi)燃機，以汽油或柴

油為燃料，分別叫做汽油機和柴油機。汽油機指汽油在汽缸內(nèi)燃燒、生成高溫高壓燃氣，燃

氣推動活塞而做功，燃氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞運動的機械能。

(1)構(gòu)造：進氣門，排氣門，火花塞，氣缸，活塞，連桿，曲軸?沖程：活塞從氣缸一端

運動到另一端的單向運動叫做一個沖程。

(2)工作原理。內(nèi)燃機的工作過程以一個循環(huán)為一個單元，一個循環(huán)又分為四個沖程。

吸氣沖程：開始工作前，活塞位于氣缸上端，進、排氣門軍關(guān)閉。工作時，活塞由上向下運

動，進氣門打開，排氣門仍關(guān)閉。由于缸內(nèi)體積增大，壓強減小，空氣和汽油的混合氣體被

吸入氣缸。這是第