九年級物理：-內(nèi)燃機-(動畫)

九年級物理：內(nèi)能與熱機

第三節(jié)內(nèi)燃機1.知道熱機、內(nèi)燃機的概念，知道內(nèi)燃機是熱機的一種，體會現(xiàn)代交通工具對人們生活的巨大影響。2.通過模型或掛圖了解四沖程汽油機和柴油機的構造。3.能用文字或口頭表述內(nèi)燃機各沖程的工作狀態(tài)和能量轉化。

玩具熊是如何獲得機械能的呢？新課導入燒水的時候，水沸騰后壺蓋會上下跳動【實驗目的】探討不同能量間的形式轉化【猜想與假設】水沸騰后，木塞會被沖起來【實驗器材】酒精燈、試管、木塞等【實驗步驟】1.放置好實驗器材

2.將試管中的水燒至沸騰，然后觀察木塞的變化一、實驗探究特別提醒：分析本實驗注意以下三點：1.實驗中的能量轉化過程：(1)酒精燃燒：化學能轉化為內(nèi)能；(2)沖開塞子：內(nèi)能轉化為機械能。水蒸氣對塞子做功時，塞子機械能增加，而水蒸氣本身的內(nèi)能減少。2.實驗中的能量轉移過程：高溫燃氣→試管→管內(nèi)的水和水蒸氣。3.實驗過程中的物態(tài)變化過程：汽化和液化。如圖是一個小蒸汽輪機。請你分析小蒸汽輪機的工作過程。（1）酒精燈內(nèi)的酒精通過燃燒把_______能轉化為_____能；（2）燒瓶內(nèi)的水是通過_________的方式增加了內(nèi)能，_____（填物態(tài)變化名稱）為水蒸氣；（3）蒸汽推動風輪轉動，自身的______能轉化為風輪的_______能?；瘜W內(nèi)熱傳遞汽化內(nèi)機械【解析】通過燃燒，酒精的化學能轉化為內(nèi)能；內(nèi)能通過熱傳遞的方式轉移給水；水吸熱汽化成水蒸氣，蒸汽推動風輪轉動，使自身的內(nèi)能轉化為風輪的機械能。典例分析例思路導引：通過燃燒，酒精的化學能轉化為內(nèi)能。內(nèi)能通過熱傳遞的方式轉移給水，水吸熱汽化成水蒸氣。蒸汽推動風輪轉動，使自身的內(nèi)能轉化為風輪的機械能。理解熱機工作原理中的能量轉化新課講解熱機：利用內(nèi)能做功的機械熱機的種類：水蒸氣的內(nèi)能產(chǎn)生動力蒸汽機二、熱機燃料的化學能轉化燃燒氣體的內(nèi)能轉化做功機械能這就是蒸汽機工作原理，利用內(nèi)能做功。蒸汽機原理熱機的種類：燃料直接在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力內(nèi)燃機汽油機柴油機柴油機——燃料為柴油的內(nèi)燃機。汽油機——燃料為汽油的內(nèi)燃機熱機的種類：一種旋轉式的蒸汽動力裝置汽輪機熱機的種類：噴管高速噴出氣流直接產(chǎn)生反作用力的發(fā)動機噴氣式發(fā)動機共同特點：燃料的化學能工作物質(zhì)的內(nèi)能工作機器的機械能燃燒做功

1.熱機工作時能量的轉化過程：

2.內(nèi)能的兩種應用①利用內(nèi)能加熱：內(nèi)能可以直接用來加熱物體，物體獲得內(nèi)能后，溫度會升高，其實質(zhì)是能量的轉移過程，如燒水等。②利用內(nèi)能做功：使內(nèi)能轉化為我們需要的機械能，其實質(zhì)是能量的轉化過程，如小汽車等用燃料燃燒釋放的內(nèi)能來推動機械對外做功。燃燒做功燃料的化學能內(nèi)能機械能汽油在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃氣推動活塞做功帶動曲軸轉動一個沖程：活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程三、汽油機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汽油機工作分解圖壓縮沖程進氣門排氣門關閉活塞向上運動汽缸內(nèi)的燃料混合物被壓縮機械能內(nèi)能做功沖程進氣門排氣門關閉活塞向下運動對外做功內(nèi)能機械能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1.汽油機四個沖程中，只有做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉化為機械能，其余三個沖程依靠飛輪的慣性完成2.汽油機1個工作循環(huán)有4個沖程，活塞上下往復2次，曲軸轉動2周，對外做功1次汽油機工作一個循環(huán)某單缸四沖程汽油機的飛輪轉速1800r/min，則它10秒鐘完成

個沖程，對外做功

次600150例沖程名稱進氣門排氣門活塞的運動沖程的作用能的轉化吸氣沖程開閉向下吸入燃料和空氣的混合物——壓縮沖程閉閉向上壓縮燃料和空氣的混合物，使其內(nèi)能增大，溫度升高機械能轉化為內(nèi)能做功沖程閉閉向下火花塞產(chǎn)生電火花，點燃燃料，高溫高壓的燃氣推動活塞做功，通過連桿、曲軸帶動飛輪轉動內(nèi)能轉化為機械能排氣沖程閉開向上排出廢氣——(2021·濟南)如圖是四沖程汽油機工作循環(huán)中的一個沖程，下列關于該沖程及其能量轉化判斷正確的是(

)A．做功沖程，將機械能轉化為內(nèi)能B．做功沖程，將內(nèi)能轉化為機械能C．壓縮沖程，將機械能轉化為內(nèi)能D．壓縮沖程，將內(nèi)能轉化為機械能【解析】由圖可知，內(nèi)燃機的兩個氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動，所以是做功沖程，該沖程是燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，是內(nèi)能轉化成機械能，故B正確，A、C、D錯誤。B例噴油嘴柴油機剖面圖柴油機氣缸四、柴油機柴油機吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程柴油機的工作過程：1個工作循環(huán)，曲軸轉動2周，對外做功1次柴油機通過壓損空氣直接點燃柴油噴油嘴只有空氣點燃方式：壓燃式點火炒有機對空氣的壓縮程度比汽油機更高氣體的壓強大于汽油機輸出更大的功率空氣吸氣沖程

進氣門打開，排氣門關閉。活塞由上端向下端運動，將空氣吸進氣缸。柴油機工作分解圖壓縮沖程

進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，活塞把空氣壓縮得很小，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)生高溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸轉動。燃燒后的廢氣排氣沖程

進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。柴油機和汽油機的區(qū)別與聯(lián)系相同點：1.每個工作循環(huán)都由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。2.四個沖程中只有做功沖程對外做功，其他三個沖程靠飛輪的慣性完成。3.一個工作循環(huán)中,活塞往復兩次，曲軸轉動兩周，飛輪轉動兩周，做功一次。利用對比法分析柴油機和汽油機的不同點：機種項目汽油機柴油機構造汽缸頂部有火花塞汽缸頂部有噴油嘴燃料汽油柴油工作過程吸氣沖程吸進汽油和空氣的混合物吸進空氣壓縮沖程燃料被壓縮后，壓強達6～15atm，溫度達250～300℃空氣被壓縮后，壓強達35～45atm，溫度500～700℃做功沖程火花塞點火，燃料燃燒，即點燃式噴油嘴噴出霧狀柴油，遇高溫燃燒，即壓燃式(1)汽油機的應用(2)柴油機的應用柴油比較便宜，但柴油機比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機、坦克上汽油機比較輕巧，常用在汽車、飛機和小型農(nóng)業(yè)機械上五.汽油機和柴油機的應用本課總結熱機課堂總結1.[2021河南鄭州一中月考]如圖所示是小普同學跟爺爺學習氣功的四個基本動作.由此他聯(lián)想到熱機的四個沖程,以下與做功沖程最相似的是(

)

A.鼻孔吸氣 B.氣沉丹田 C.排山倒海 D.打完收功【解題思路】鼻孔吸氣類似于吸氣沖程,氣沉丹田類似于壓縮沖程,排山倒海類似于做功沖程,打完收功類似于排氣沖程.故C符合題意.課程練習C2.(2021·浙江省寧波市中考)在如圖所示的“汽油機模型”實驗中，將少量的汽油噴入筒內(nèi)，用軟木塞塞住筒口，搖動起電機，觀察到放電針放電，汽油燃燒，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出。該實驗可模擬四沖程汽油機工作時的（）A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【解析】解：當放電針放電時，汽油燃燒，圓筒內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，氣體對軟木塞做功，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出，而汽油機的做功沖程對外做功，因此該實驗可模擬四沖程汽油機工作時的做功沖程。故選：C。燃料燃燒，將化學能轉化為內(nèi)能，氣體膨脹對軟木塞做功；在汽油機的做功沖程中，氣體對外做功。課程練習C3.(2021·四川省自貢市中考)關于四沖程內(nèi)燃機，下列說法正確的是()A.汽油機和柴油機都是內(nèi)燃機，吸入汽缸的物質(zhì)相同B.汽油機和柴油機都是通過火花塞點火的C.燃料在汽缸內(nèi)猛烈燃燒，燃料熱值迅速減小D.壓縮沖程主要是通過做功的方式增大缸內(nèi)氣體的內(nèi)能

A、柴油機和汽油機都屬于內(nèi)燃機，工作過程中，汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物，柴油機吸入的是空氣，故A錯誤；B、汽油機是通過火花塞點火的，而柴油機是通過壓燃式點火的，故B錯誤；C、燃料在汽缸內(nèi)猛烈燃燒，燃料熱值保持不變，故C錯誤；D、壓縮沖程中，活塞壓縮氣體，對氣體做功，氣體的內(nèi)能變大，故D正確。故選：D。課程練習D

4.(2021·山東省棗莊市中考)如圖是四沖程汽油機的某個沖程，由圖可看出它正處于______沖程，該沖程將機械能轉化為______能，若該汽油機飛輪的轉速是60r/s，則汽油機每秒鐘對外做功______次。

【解析】解：從圖中可以看出，兩個氣門關閉，活塞上行，是壓縮沖程，此沖程中，機械能轉化為內(nèi)能；飛輪的轉速是60r/s，因為飛輪轉動一圈完成兩個沖程，所以1s可以完成2×60=120個沖程，完成四個沖程，對外做功一次，所以1s可以做功30次。故答案為：壓縮；內(nèi)；30。課程練習壓縮內(nèi)305.(2020·溫州中考)英國物理學家斯特林于1816年發(fā)明了“斯特林發(fā)動機”。斯特林發(fā)動機汽缸內(nèi)工作介質(zhì)易汽化、易液化，該介質(zhì)經(jīng)過吸熱膨脹