第十四章?內(nèi)能與熱機(jī)

第三節(jié)熱機(jī)（新課）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解熱機(jī)的工作原理，知道四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化；2.能領(lǐng)內(nèi)能的利用在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中的重要意義。01解決任務(wù)實(shí)驗(yàn)方法任務(wù)一、熱機(jī)

1.探究?jī)?nèi)能做功過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化【演示實(shí)驗(yàn)】在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時(shí)間，觀察現(xiàn)象。討論這個(gè)過(guò)程中不同形式能量之間轉(zhuǎn)化的情況?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①瓶塞被沖出來(lái)；②管口附近出現(xiàn)“白霧”。01解決任務(wù)實(shí)驗(yàn)方法【實(shí)驗(yàn)分析】實(shí)驗(yàn)中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程為：①酒精燃燒放出熱量，酒精的______能轉(zhuǎn)化為水的____能；②水吸熱沸騰，產(chǎn)生大量水蒸氣，水蒸氣膨脹對(duì)瓶塞做功，水蒸氣的_______能轉(zhuǎn)化為塞子的_______能。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】利用內(nèi)能可以做功這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，卻基本展示了蒸汽機(jī)的工作原理。01解決任務(wù)實(shí)驗(yàn)方法

2.熱機(jī)（1）熱機(jī)：（2）熱機(jī)的能量轉(zhuǎn)化（3）常見(jiàn)的熱機(jī)蒸氣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。燃料的化學(xué)能（燃燒）→內(nèi)能（做功）→機(jī)械能。能將燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)蒸氣機(jī)01解決任務(wù)實(shí)驗(yàn)方法（4）內(nèi)燃機(jī)①內(nèi)燃機(jī)：②內(nèi)燃機(jī)分類(lèi)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，叫做內(nèi)燃機(jī)。汽油機(jī)和柴油機(jī)。01解決任務(wù)實(shí)驗(yàn)方法任務(wù)二、汽油機(jī)1.【實(shí)驗(yàn)】如圖所示，在圓筒內(nèi)加入適量酒精，用橡膠塞塞緊筒口，筒內(nèi)形成酒精蒸氣和空氣的混合氣體。用電火花點(diǎn)火，觀察發(fā)生的現(xiàn)象并分析原因（注意操作安全）?！粳F(xiàn)象與分析】發(fā)現(xiàn)橡膠塞跳出。電火花點(diǎn)火，混合氣體燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈱?duì)橡膠塞做功，將燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z塞的機(jī)械能。01解決任務(wù)實(shí)驗(yàn)方法2.汽油機(jī)利用汽油在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功的內(nèi)燃機(jī)。3.汽油機(jī)的構(gòu)造汽油機(jī)主要由氣缸、火花塞、活塞、進(jìn)氣道、進(jìn)氣閥、排氣道、排氣閥、連桿和曲軸組成。01解決任務(wù)實(shí)驗(yàn)方法4.工作過(guò)程（2）四個(gè)沖程（1）沖程：汽油機(jī)工作時(shí)，活塞在氣缸內(nèi)做一次單向運(yùn)動(dòng)叫做一個(gè)沖程（或行程）。汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。多數(shù)汽油機(jī)是由這四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的。01解決問(wèn)題實(shí)驗(yàn)方法①吸氣沖程旋轉(zhuǎn)的曲軸連桿帶動(dòng)活塞，使活塞從氣缸上部向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣閥開(kāi)啟，空氣和汽油的混合氣體通過(guò)進(jìn)氣道進(jìn)入缸內(nèi)。②壓縮沖程兩個(gè)氣閥關(guān)閉，活塞在飛輪帶動(dòng)下，從氣缸下部向上運(yùn)動(dòng)，缸內(nèi)混合氣體被壓縮，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此，內(nèi)能增加、溫度升高、壓強(qiáng)增大。01解決問(wèn)題實(shí)驗(yàn)方法③做功沖程壓縮沖程結(jié)束后做功沖程開(kāi)始時(shí)，氣缸頂部的火花塞發(fā)出電火花，缸內(nèi)氣體爆發(fā)性燃燒，高溫高壓氣體迅速膨脹，使活塞向下運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。④排氣沖程飛輪因?yàn)閼T性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使活塞上升，排氣閥打開(kāi)，將燃燒后的廢氣排出缸外。01解決問(wèn)題實(shí)驗(yàn)方法（3）汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)情況總結(jié)在這個(gè)四個(gè)沖程中，利用曲軸的慣性來(lái)完成的是吸氣、壓縮和排氣沖程。02解決問(wèn)題實(shí)驗(yàn)方法任務(wù)三、柴油機(jī)1.柴油機(jī):利用柴油在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功的內(nèi)燃機(jī)。2.構(gòu)造：它與汽油機(jī)在結(jié)構(gòu)上的主要不同是氣缸頂部的火花塞換成了噴油嘴。

3.工作過(guò)程柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)與汽油機(jī)相類(lèi)似，也是由四個(gè)沖程組成的。每完成一個(gè)工作循環(huán)曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)兩周，對(duì)外做功一次，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，除做功沖程外的其他三個(gè)沖程，是靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來(lái)完成的。01解決問(wèn)題實(shí)驗(yàn)方法柴油機(jī)吸入氣缸內(nèi)的物質(zhì)只有空氣，在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，壓縮空氣的溫度已經(jīng)超過(guò)柴油的燃點(diǎn)，此時(shí)從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來(lái)柴油機(jī)工作過(guò)程示意圖01解決問(wèn)題實(shí)驗(yàn)方法4.柴油機(jī)和汽油機(jī)的異同點(diǎn)項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造燃料吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程特點(diǎn)與適用范圍相同點(diǎn)氣缸頂部有一個(gè)火花塞氣缸頂部有一個(gè)噴油嘴汽油柴油吸入汽油與空氣的混合物只吸入空氣壓縮程度較小壓縮程度較大

點(diǎn)燃式，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能壓燃式，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

排出廢氣輕巧、功率?。贿m用于小汽車(chē)、摩托等。笨重、功率大；適用于載重汽車(chē)、輪船等一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次。壓縮沖程把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。03體悟鞏固

【例題1】如圖所示實(shí)驗(yàn)，在橡膠塞受到水蒸氣的壓力而沖出的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是（）A．試管口出現(xiàn)的“白霧”是氣體B．水蒸氣對(duì)外做功，內(nèi)能增加C．水蒸氣對(duì)外做功，溫度升高D．這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本展示了熱機(jī)的工作原理D【例題2】?jī)?nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由_____、_____、_____、______四個(gè)沖程組成。一臺(tái)某型號(hào)單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪速度是1200r/min，則汽油機(jī)每秒鐘對(duì)外做功___次。04拓展衍生【例題3】．國(guó)產(chǎn)油電混合動(dòng)力汽車(chē)。（1）汽油機(jī)是熱機(jī)的一種，如圖所示是四沖程汽油機(jī)工作狀態(tài)示意圖，此時(shí)它正處在______沖程。該沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能；（2）汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min，則在1s內(nèi)，汽油機(jī)完成______個(gè)沖程，對(duì)外做功的次數(shù)是______次；（3）該汽車(chē)在高速公路上以108km/h的速度勻速行駛了1min，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率始終保持72kW不變，該過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為_(kāi)_________J，發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力的大小為_(kāi)_____N05小結(jié)回顧本節(jié)課你學(xué)到了什么?分層作業(yè)見(jiàn)校物理課本P492題3題內(nèi)燃機(jī)熱機(jī)①能將燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)。②熱機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化：燃料的化學(xué)能（燃燒）→內(nèi)能（做功）→機(jī)械能③常見(jiàn)的熱機(jī)：蒸汽機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。內(nèi)燃機(jī)①內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。②內(nèi)燃機(jī)工作的四沖程