10.4热机（教学课件）- 初中物理北师大版（2024）九年级全一册

第十章　机械能、内能及其转化热机第四节它们有什么共同特点？一、热机的种类还记得如图的实验吗？用酒精灯对装有水的密闭试管持续加热，随着温度的升高，水蒸气膨胀对外做功，最终将橡胶塞顶出管口。如图所示，在塑料盒内喷入少量酒精，将盒盖密封，用压电引火器引燃盒内酒精与空气的混合气体，盒盖被顶出。这些看似简单的装置，都与热机类似。那么热机的基本工作原理是什么？它又有哪些种类呢?1.热机(1)将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为 。热机的种类很多，包括蒸汽机、 、汽轮机、喷气发动机等。热机内燃机(2)常见的内燃机通过燃料在机器内部燃烧把内能转化为机械能，通常包括 和 两大类。2.喷气发动机分为空气喷气发动机和 两类。柴油机汽油机火箭喷气发动机最常见的热机利用 作燃料的内燃机。(1)工作原理：在汽缸内燃烧汽油，汽油的化学能转化为 ，产生高温、高压的燃气，燃气推动活塞做功，将 转化为 。(2)主要构造：如图所示。内能内能机械能汽油二、汽油机(3)工作过程：①冲程：汽油机工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从一端运动到另一端，叫作 个冲程。②工作循环：它的工作过程是由 四个冲程组成的，这四个冲程叫作一个工作循环。吸气、压缩、做功、排气一汽油在汽缸内燃烧产生高温高压燃气推动活塞做功带动曲轴转动对外做功汽油机的工作原理(模型)第一冲程： 冲程。活塞由最上端向下运动，进气门打开，排气门关闭，汽油和空气的混合物从进气门被吸入汽缸。当活塞运动到最下端时，进气门关闭。吸气第二冲程： 冲程。进气门和排气门都关闭，活塞由最下端向上运动，燃料混合物被压缩，汽缸内温度升高，气压增大。压缩第三冲程： 冲程。在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物，这种点火方式称为点燃式。燃料混合物剧烈燃烧，产生高温、高压气体，推动活塞向下运动，并通过连杆驱使曲轴转动。第四冲程： 冲程。进气门关闭，排气门打开，活塞在转动的曲轴带动下从最下端向上运动，把废气排出汽缸，为下一个循环做好准备。做功排气(4)小结：①汽油机四个冲程中，只有 冲程对外做功。②压缩冲程将 能转化为 能，做功冲程将 能转化为 能。③汽油机1个工作循环有 个冲程，活塞上下往复 次，曲轴转动 周，对外做功 次，有 次能量转化。机械做功机械内内42212汽油机只有做功冲程对外做功，其余三个冲程是怎样完成的？依靠飞轮(或曲轴)的惯性完成。1.如图是某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是(　　)学以致用　A.四个冲程的顺序应该是乙→丁→甲→丙B.冲程乙的活塞正在往下运动C.冲程甲将内能转化为机械能D.热机是利用化学能做功的机器B2.(2024·兰州七里河区期中)如图所示的是四冲程汽油机的　　　冲程，此汽油机在1 s内完成了30个循环，则该汽油机工作时飞轮的转速为_______r/min。 做功3 600解析　由图可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，汽油机正处于做功冲程；此汽油机在1 s内完成了30个循环，则1 min内完成1 800个循环，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机工作时飞轮的转速为3 600 r/min。1.柴油机是用柴油作燃料的热机，如图是柴油机的主要构造示意图。柴油机汽缸顶部没有火花塞，而有一个 。喷油嘴三、柴油机2.柴油机的工作过程也分为 、 、 、 四个冲程。吸气压缩做功排气汽油机和柴油机有哪些不同？请将结果填入表格中。小组讨论　喷油嘴空气和汽油的混合物点燃式压燃式笨重，功率大小汽车等轻型机械(2024·聊城期中)关于热机，下列说法正确的是(　　)A.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞B.柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气体吸入汽缸C.汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性 完成的D.汽油机和柴油机的四个冲程，先后顺序适当调整也能正常工作学以致用　C阅读教材第24~25页，了解古代火箭和现代火箭的工作原理，感受中国航天事业的发展。(1)现代火箭使用的是 ，其为热机的一种。喷气式发动机四、火箭(2)工作原理：喷气式发动机的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，燃气通过喷口高速喷出，同时产生很大的反冲推力推动机身向前运动。(3)结构：燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和喷口。(5)能量转化：燃烧的 转化为 再转化为 。化学能内能机械能(4)工作过程：输送装置按时按量地把燃料和氧化剂输送到燃烧室中，最初用电火花点燃，产生高温、高压气体，由于燃烧室的温度很高，随后继续进入燃烧室的燃料在氧化剂的作用下可以自行燃烧。燃烧产生的气体以很大的速度从喷口喷出，同时对火箭产生强大的反冲推力，使火箭前进。1.(2024·黔东南州期末)中国现代交通运输发展情况总体呈现出显著地提升和进步。下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是(　　)C2.(2024·滨州阳信县期末)燃气入户暖民心，“燃”起群众新生活。燃气给我们生活带来便利但也隐藏危险，燃气爆炸形成巨大冲击波击碎窗户玻璃时，能量转化的过程相当于图中内燃机的哪个冲程(　　)B解析　燃料燃烧时，将化学能转化成内能，内能对外做功，转化为机械能；进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，此冲程没有明显的能量转化，故A不符合题意；两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故B符合题意；两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故C不符合题意；排气门关闭，进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，此冲程没有明显的能量转化，故D不符合题意。