第十四章內(nèi)能的利用（原卷版）

課時(shí)14.1熱機(jī)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

2022年課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

3.3.3了解熱機(jī)的工作原物理觀念：了解四沖程熱機(jī)的構(gòu)造和工作原理。

理，知道內(nèi)能的利用在人科學(xué)思維：認(rèn)識(shí)熱機(jī)四沖程工作過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化；能識(shí)別熱機(jī)四沖程。

類(lèi)社會(huì)發(fā)展史中的重要意科學(xué)探究：了解四沖程熱機(jī)各沖程工作過(guò)程。

義，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解汽油機(jī)和柴油機(jī)異同。

知識(shí)梳理

知識(shí)點(diǎn)一、熱機(jī)

1.實(shí)驗(yàn)探究一熱機(jī)工作原理

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】如圖所示，在試管中裝一些水，用橡皮塞塞住試管口，固定在鐵架臺(tái)上，用酒精燈給試

管加熱，水沸騰后，水蒸氣會(huì)把橡皮塞沖出去，試管口觀察到小量“白霧”出現(xiàn)。

【實(shí)驗(yàn)分析】酒精燃燒釋放出熱量（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能），通過(guò)熱傳遞將一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)移給水，水的

內(nèi)能增加，溫度升高，產(chǎn)生小量水蒸氣。水蒸氣越來(lái)越多，對(duì)橡皮塞的壓力越來(lái)越小，最后將橡皮塞沖出，

這時(shí)水蒸氣對(duì)橡皮塞做功。同時(shí)，水蒸氣內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小水滴，在試管口可以觀察

到“白霧”。

【探究歸納】該實(shí)驗(yàn)裝置就是一個(gè)簡(jiǎn)單的熱機(jī)。其工作過(guò)程是：燃料燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部

分內(nèi)能通過(guò)熱傳遞方式傳遞給工作物質(zhì)一水，水內(nèi)能增小，溫度升高，產(chǎn)生小量水蒸氣，水蒸氣將橡皮塞

沖出，水蒸氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡皮塞機(jī)械能。

卜別提醒:

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮塞不要塞得太緊，否則橡皮塞不易沖出，可能因試管氣壓太小導(dǎo)致試管炸裂而傷

到人；

（2）試管口不能對(duì)著人，以防試管內(nèi)的水沸騰時(shí)沖出試管口傷到人。

培優(yōu)拓展:

（1）利用內(nèi)能加熱；

（2）利用內(nèi)能做功。

其中利用內(nèi)能加熱是內(nèi)能轉(zhuǎn)移過(guò)程，利用內(nèi)能做功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程。

2.熱機(jī)

（1）熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械叫熱機(jī)。汽車(chē)、輪船和飛機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)都是利用燃燒燃料釋放的內(nèi)

能做功的裝置.，都是熱機(jī)。

（2）熱機(jī)的種類(lèi)：分為蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。它們構(gòu)造不同，但它們有一個(gè)共同

特點(diǎn)，那就是利用內(nèi)能做功。

（3）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)。內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其所使用的燃料分為汽油

機(jī)和柴油機(jī)兩類(lèi)。

（2023?牡丹江）以下機(jī)械屬于內(nèi)燃機(jī)的是（）o

A.火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)B.汽油機(jī)C.滑輪組D.洗衣機(jī)

知識(shí)點(diǎn)二、汽油機(jī)

1.工作原理：利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

2.構(gòu)造

（1）主要結(jié)構(gòu)：如圖所示，汽油機(jī)的主體是氣缸。氣缸上部有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，頂部有火花塞，下

部有活塞，活塞通過(guò)連桿與曲軸相連。

（2）沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，叫做一個(gè)沖程。

利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

（3）試管實(shí)驗(yàn)與汽油機(jī)構(gòu)造比較：如圖。

3.工作過(guò)程

（1）汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。通過(guò)四個(gè)沖程的不斷循

環(huán)來(lái)連續(xù)工作。

（2）每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往返兩次，對(duì)外做功一次。在四個(gè)沖程中,

只有做功沖程對(duì)外做功，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性帶動(dòng)活塞完成，周而

復(fù)始，使汽油機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。

（3）汽油機(jī)工作過(guò)程如下:

1.吸氣沖程：進(jìn)氣門(mén)打2.壓縮沖程：進(jìn)氣門(mén)關(guān)

開(kāi)、排氣門(mén)關(guān)閉?？繎T閉、排氣門(mén)關(guān)閉。外界對(duì)

性運(yùn)動(dòng)，吸進(jìn)汽油與空氣體做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

氣的混合物內(nèi)能，氣體溫度升高

3.進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)

關(guān)閉?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)4.進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)打

能，氣體溫度升高，氣開(kāi)。靠慣性運(yùn)動(dòng)，排出廢

體對(duì)外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化氣

為機(jī)械能

^^^^（2024?湖北?一模）如圖所示,

甲是汽油機(jī)某個(gè)沖程的工作示意圖，乙是柴油機(jī)某個(gè)

沖程的工作示意圖。下列說(shuō)法正確的是（）。

A.甲是汽油機(jī)的壓縮沖程，此時(shí)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)均關(guān)閉

B.甲是汽油機(jī)的做功沖程，汽缸頂部的火花塞產(chǎn)生火花

C.乙是柴油機(jī)的吸氣沖程，吸進(jìn)汽缸的是空氣和柴油的混合物

D.乙是柴油機(jī)的排氣沖程，此時(shí)汽缸頂部的噴油嘴正在噴油

知識(shí)點(diǎn)三、柴油機(jī)

1.工作原理：利用柴油在氣缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)億為機(jī)械能。

2.構(gòu)造：柴油機(jī)構(gòu)造和汽油機(jī)構(gòu)造相似，所不同的是柴油機(jī)氣缸頂部有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴。

3.工作過(guò)程

柴油機(jī)與汽油機(jī)工作過(guò)程小致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)，在

一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往復(fù)兩次，對(duì)外做功一次。見(jiàn)下表:

1.吸氣沖程：進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)、2.壓縮沖程：進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、

排氣門(mén)關(guān)閉?；钊蛳逻\(yùn)排氣門(mén)關(guān)閉?；钊蛏线\(yùn)

動(dòng)，吸入空氣動(dòng)，壓縮空氣，氣體溫度升

高，超過(guò)柴油燃點(diǎn)

.

1(?)

3.進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)關(guān)4.進(jìn)與門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)打

$

閉。噴油嘴噴出霧狀柴油,開(kāi)。活塞向上運(yùn)動(dòng)，排出廢

遇到熱空氣立即猛烈燃燒，氣

差高溫高壓氣體，推動(dòng)活塞

向下運(yùn)動(dòng)?

?U

4.汽油機(jī)與柴油機(jī)的異同

相同點(diǎn)：

（1）基本構(gòu)造和主要部件作用相似。

（2）每個(gè)工作循環(huán)都一樣，有吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。

（3）四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。

（4）一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。

不同點(diǎn)：

（1）構(gòu)造不同：汽油機(jī)汽缸頂部有火花塞，而柴油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴。

（2）燃料不同：汽油機(jī)燃燒汽油，而柴油機(jī)燃燒柴油。

（3）吸氣沖程不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣和燃料混合物，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。

（4）點(diǎn)火方式不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。

※知識(shí)拓展:四沖程氣缸工作過(guò)程

1.吸氣沖程

是向氣缸內(nèi)填充新鮮氣體的過(guò)程。進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞由上端向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成

的燃料混合物從進(jìn)氣門(mén)吸入氣缸,活塞在氣缸中由曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)的過(guò)程此時(shí)進(jìn)

氣門(mén)打開(kāi)；排氣門(mén)關(guān)閉。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)該過(guò)程結(jié)束。

2.壓縮沖程

是將缸內(nèi)的氣體壓縮的過(guò)程（為燃燒著火創(chuàng)造基本條件，缸內(nèi)溫度升高）。進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉，

活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增小，溫度升高。活塞在氣缸中由曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)從下止點(diǎn)向

上止點(diǎn)移動(dòng)的過(guò)程此時(shí)進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)均關(guān)閉。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)該過(guò)程結(jié)束。

3.做功沖程

在壓縮沖程未尾，火花塞產(chǎn)生火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞

向卜運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。活塞在燃?xì)鈮毫Φ淖饔貌酚缮现裹c(diǎn)向卜止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸通過(guò)連桿帶

動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出功。此時(shí)進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)該過(guò)程結(jié)束。

4.排氣沖程

是為了下一循環(huán)工作而清除缸內(nèi)燃燒后的廢氣的過(guò)程。進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把

廢氣排出氣缸?；钊跉飧字杏汕S通過(guò)連桿帶動(dòng)從下止點(diǎn)相上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)該

過(guò)程結(jié)束。

于熱機(jī)，下列說(shuō)法正確的是()。

A.汽油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴，柴油機(jī)氣缸頂部有火花塞

B.汽油機(jī)在吸氣沖程中，將空氣吸入氣缸

C.熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的裝置.，可將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

I).一般情況下汽油機(jī)的壓縮比小于柴油機(jī)，其功率也更小

知識(shí)點(diǎn)四、知識(shí)導(dǎo)圖

問(wèn)題探究

問(wèn)題一：熱機(jī)及其工作原理

熱機(jī)和人力機(jī)械、動(dòng)機(jī)械的主要區(qū)別熱機(jī)利用“內(nèi)能”來(lái)做功，最終將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不是利

用其他能量來(lái)做功。

【典例1】(2023?無(wú)錫)如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團(tuán)干燥的棉花，用力將

活塞迅速下壓，棉花會(huì)立即燃燒，下壓過(guò)程中活塞對(duì)筒內(nèi)空氣_____,空氣的能增小，該能量轉(zhuǎn)化

過(guò)程與汽油機(jī)的沖程相同,

【變式1-1］（2023?齊齊哈爾）如圖所示是單缸四沖程汽油機(jī)某一沖程工作示意圖，該沖程是

沖程。若該汽油機(jī)1s對(duì)外做功15次，則汽油機(jī)的飛輪速度為_(kāi)__________r/min。

【變式『2】（2023?潛江、天門(mén)、仙桃）一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為120（）r/min,如圖所

示為它工作循環(huán)中的一個(gè)沖程。下列說(shuō)法正確的是（）。

A.汽油是化石能源

B.該沖程為做功沖程

C.該汽油機(jī)每秒對(duì)外做功20次

D.熱機(jī)的功率越小，效率就越高

問(wèn)題二：內(nèi)燃機(jī)工作沖程的判斷

清分子間相互作用力的特點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)象的分析，在有明顯外力作用時(shí)，就應(yīng)該是分子

間作用力產(chǎn)生的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中需要排除小氣壓的影響，最直接的辦法就是和小氣壓的隔離，也可以通過(guò)計(jì)

算排除小氣壓這一因素。

看兩氣門(mén)開(kāi)、閉情況。若兩氣門(mén)都關(guān)閉，則內(nèi)燃機(jī)處于壓縮或做功沖程；若有一個(gè)氣門(mén)打開(kāi)，內(nèi)

第一步看氣門(mén)

燃機(jī)處于吸氣或排氣沖程

看活塞運(yùn)動(dòng)方向?；钊蜇斑\(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)處干壓縮或排氣沖程：若活塞向下運(yùn)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)處于

第二步看活塞

吸氣或做功沖程

第三步綜合分析綜合兩個(gè)氣門(mén)和活塞的工作情況得出結(jié)論

【典例2】（2023?邵陽(yáng)）如圖所示為內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的某汨程示意圖，該沖程是（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【變式2-1]（2023?廣東?。┤鐖D為四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程中的某沖程示意圖，該沖程為（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【變式2-2]（2023?綏化）下圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，機(jī)械能轉(zhuǎn)化

為內(nèi)能的沖程是（）。

問(wèn)題三：汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別

油機(jī)與柴油機(jī)的判斷

汽油機(jī)柴油機(jī)

結(jié)構(gòu)氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴汕嘴

吸氣沖程吸進(jìn)空氣和汽油的混合物吸進(jìn)空氣

點(diǎn)火方式點(diǎn)燃式壓縮式

【典例3】汽油機(jī)和柴油機(jī)在構(gòu)造上相比，汽油機(jī)頂部有一個(gè)_____,柴油機(jī)頂部有一個(gè)—一臺(tái)

四沖程汽油機(jī)，飛輪的轉(zhuǎn)速為24D0r/min,則此汽油機(jī)每秒鐘內(nèi)完成一個(gè)沖程，做了______次功。

【變式3-1】柴油機(jī)和汽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中的四個(gè)沖程完全相同的沖程是（）。

A.吸氣、壓縮B.壓縮、排氣C.吸氣、壓縮、排氣D.排氣

【變式3-2】一臺(tái)四沖程柴油機(jī)，曲軸轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)每分伊，那么每秒鐘內(nèi)柴油機(jī)所完成的沖程和做

功的次數(shù)分別是（）。

A.10個(gè)、10次B.20個(gè)、10次C.10個(gè)、5次D.20個(gè)、5次

問(wèn)題四：內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)及做功幾點(diǎn)計(jì)算

"Fy內(nèi)燃機(jī)做功中的關(guān)聯(lián)條件

內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)完成四個(gè)沖程，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往返兩次，對(duì)外做功一次。

【典例4】（2024?廣東江門(mén)?一模）2024年春運(yùn)期間小雪，高鐵運(yùn)行受阻，“綠皮老祖”內(nèi)燃機(jī)車(chē)

頭再次披掛上陣，將力機(jī)車(chē)牽引出被困路段，送春運(yùn)旅客回家。如圖是單缸四沖程汽油機(jī)的某個(gè)沖程，由

圖可看出它正處于沖程，若此沖程中平均推力為3000N,活塞移動(dòng)的距離為50cm,此沖程對(duì)外

做功J.已知飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min,這臺(tái)汽油機(jī)的功率為Wo

【變式4-1］（23-24九年級(jí)下?甘肅武威?開(kāi)學(xué)考試）為了優(yōu)化生活環(huán)境，城市建設(shè)部門(mén)在全市范

圍內(nèi)展開(kāi)了“雨污分流”工程建設(shè)。經(jīng)太陽(yáng)曝曬后發(fā)現(xiàn)砂石的溫度明顯高于旁邊水池里的水溫，這是因?yàn)?/p>

砂石的比熱容（選填“小于”、“小于”或“等于“）水的比熱容。如圖所示為汽油機(jī)的

沖程，若該單缸四沖程汽油機(jī)1s內(nèi)對(duì)外做功20次，則汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)/min。

【變式4-2］（2023?龍東）某單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為3000r/min,則該汽油機(jī)每分鐘做功

7

_____次。如果完全燃燒500g汽油放出的熱量是Jo（汽油的熱值是4.6x10J/kg）

強(qiáng)化訓(xùn)練

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1.（2024?廣東?模擬預(yù)測(cè)）如題圖所示，下列關(guān)于內(nèi)能的轉(zhuǎn)化與利用說(shuō)法錯(cuò)誤的是（)0

甲：迅速東下活塞.乙:囚沖程汽油

厚玻璃筒內(nèi)的硝化機(jī)某沖程

棉會(huì)燃燒起來(lái)

A.汽油機(jī)中汽油熱值與它的質(zhì)量無(wú)關(guān)

B.圖甲通過(guò)做功的方式改變筒內(nèi)空氣的內(nèi)能

C.圖乙為汽油機(jī)的做功沖程

D.兩種情形中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程相同

2.（2023?徐州）在汽油機(jī)的工作循環(huán)中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)外提供動(dòng)力的沖程是（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程I）.排氣沖程

3.（2024-山西太原-二模）圖是興趣小組用數(shù)字溫度計(jì)完成趣味實(shí)驗(yàn)情景，將測(cè)溫探頭置于注射

器內(nèi)并密封，緩慢向左推動(dòng)活塞并觀察溫度計(jì)示數(shù)變化。關(guān)于此過(guò)程說(shuō)法正確的是（）。

A.溫度計(jì)示數(shù)變小B.氣體含有的熱量增加

C.通過(guò)熱傳遞改變氣體內(nèi)能D.能量轉(zhuǎn)化與熱機(jī)壓縮沖程相同

4.（2024?山東濟(jì)南?二模）我國(guó)傳統(tǒng)的走馬燈，能利用空氣受熱后上升來(lái)推動(dòng)軸及連帶的紙剪人

馬轉(zhuǎn)動(dòng)。從原理上來(lái)看，它是現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪機(jī)的萌芽。汽油機(jī)的四個(gè)沖程與走馬燈的能量轉(zhuǎn)化相同的是

5.（2024?湖南邵陽(yáng)?一模）小婁同學(xué)寒假回老家過(guò)年，看見(jiàn)奶奶正在廚房做飯，高壓鍋?lái)敳康南?/p>

壓倒被頂高在空中“旋轉(zhuǎn)跳舞”，同時(shí)限壓閥周?chē)鷩姵鲂×俊鞍讱狻?。下列說(shuō)法正確的是（）。

A.限壓閥被頂高的能量轉(zhuǎn)化和內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程是相同的

B.限壓閥周?chē)霈F(xiàn)的小量“白氣”是水蒸氣

C.米飯被加熱的過(guò)程中，其內(nèi)能是通過(guò)做功的方式改變的

I）.米飯?jiān)诩訜嵘郎剡^(guò)程中由能增小

6.（2023-江蘇南京-中考真題）圖示課本四個(gè)示例中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，與汽油機(jī)做功沖程相同的

是（）。

甲乙丙丁

A.甲圖中反復(fù)彎折鐵絲

B.乙圖中壓縮空氣

C.丙圖中盒內(nèi)燃?xì)馔瞥龊猩w

【）.丁圖中取暖器通后熱絲發(fā)熱

（3）丙圖中水蒸氣將軟木塞推出時(shí)能量轉(zhuǎn)化與內(nèi)燃機(jī)的沖程相同。

8.（23-24九年級(jí)下-甘肅武威-開(kāi)學(xué)考試）為了優(yōu)化生活環(huán)境，城市建設(shè)部門(mén)在全市范圍內(nèi)展開(kāi)了

“雨污分流”工程建設(shè)。經(jīng)太陽(yáng)曝曬后發(fā)現(xiàn)砂石的溫度明顯高于旁邊水池里的水溫，這是因?yàn)樯笆谋葻?/p>

容（選填“小于”、“小于”或“等于"）水的比熱容。如圖所示為汽油機(jī)的沖

程，若該單缸四沖程汽油機(jī)Is內(nèi)對(duì)外做功20次，則汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)/min。

9.（2023?泰州）如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部，放入一小團(tuán)干燥的硝化棉，用力把

活塞迅速壓下，使硝化棉燃燒，該過(guò)程是通過(guò)___________的方式來(lái)改變筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，其能量轉(zhuǎn)化情

況與汽油機(jī)的___________沖程相同。

y

【素養(yǎng)提升】

10.（22-23八年級(jí)下-黑龍江哈爾濱-期中）下列各圖是生活中的一些常見(jiàn)物理現(xiàn)象，其中解釋正

確的是（）.

A.甲圖：“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”，在相同的試管內(nèi)應(yīng)加入相同質(zhì)量的水和沙子

B.乙圖：描述的是白天陸海風(fēng)的形成過(guò)程

C.丙圖：描述的是內(nèi)燃機(jī)的做功沖程

D.丁圖：按下火花發(fā)生器的按鈕，“砰”的一聲瓶蓋飛出，燃?xì)鈱?duì)盒蓋做功，燃?xì)獾膬?nèi)能增小

11.（23-24九年級(jí)上-遼寧沈陽(yáng)-階段練習(xí)）小康利用圖中所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在試管內(nèi)裝

些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸騰。一段時(shí)間后的現(xiàn)象如圖乙所示。

（1）小康觀察到：軟木塞被沖出，試管口附近出現(xiàn)白霧。小康對(duì)此現(xiàn)象做出了如下的解釋?zhuān)壕凭?/p>

燒放出熱量傳給水，使水的內(nèi)能增小，溫度升高。待水沸騰后產(chǎn)生小量的水蒸氣，水蒸氣的內(nèi)能通過(guò)—

的方式轉(zhuǎn)化為木塞的機(jī)械能，水蒸氣內(nèi)能,溫度，水蒸氣液化成小水滴；

（2）汽油機(jī)的工作沖程示意圖如圖丙、丁所示，其中與圖乙的能量轉(zhuǎn)換相同的沖程示意圖是

【能力培優(yōu)】

12.（23-24九年級(jí)上?北京?期中）下列說(shuō)法中正確的是（）。

甲乙丙丁

A.圖甲中，把干凈的玻璃板吊在彈簧測(cè)力計(jì)的下面使玻璃板水平接觸水面，向上拉玻璃板彈簧測(cè)力

計(jì)示數(shù)變小，說(shuō)明分子間存在引力

B.圖乙中，抽去玻璃隔板后，兩瓶中的氣體逐漸混合，說(shuō)明氣體分子是運(yùn)動(dòng)的

C.圖丙中，猛地下壓活塞時(shí)，管中的硝化棉有燃燒，可斷定管內(nèi)空氣內(nèi)能有增小，溫度有升高

D.圖丁所示的汽油機(jī)的工作沖程中，先將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

13.（23-24九年級(jí)上?安徽阜陽(yáng)?期末）小明利用如圖甲、乙所示的裝置探究改變物體的內(nèi)能和熱

機(jī)工作原理的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。關(guān)于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的說(shuō)法不近耐的是（）。

甲乙

A.塞子沖出前，燒瓶和試管內(nèi)氣體的熱量都增加

B.兩個(gè)圖中塞子沖出過(guò)程燒瓶和試管內(nèi)氣體的溫度均降低

C.乙圖中水蒸氣推動(dòng)瓶塞過(guò)程的能最轉(zhuǎn)化與熱機(jī)做功沖程的能最轉(zhuǎn)化相同

D.酒精燈里面酒精燃燒的過(guò)程中，酒精的熱值和比熱容都不變

14.（2023?自貢）如圖所示，圖A、B、C、D是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖，圖E、F是演示實(shí)驗(yàn)的

示意圖，B圖是______沖程，與它原理相同的是______圖所示的演示實(shí)驗(yàn)。

第十四章內(nèi)能的利用（解析版）

課時(shí)14.1熱機(jī)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

2022年課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

3.3.3了解熱機(jī)的工作原物理觀念：了解四沖程熱機(jī)的構(gòu)造和工作原理。

理，知道內(nèi)能的利用在人科學(xué)思維：認(rèn)識(shí)熱機(jī)四沖程工作過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化；能識(shí)別熱機(jī)四沖程。

類(lèi)社會(huì)發(fā)展史中的重要意科學(xué)探究：了解四沖程熱機(jī)各沖程工作過(guò)程。

義,科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解汽油機(jī)和柴油機(jī)異同。

知識(shí)流理

知識(shí)點(diǎn)一、熱機(jī)

1.實(shí)驗(yàn)探究一熱機(jī)工作原理

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】如圖所示，在試管中裝一班水，用橡皮塞塞住試管口，固定在鐵架臺(tái)上，用酒精燈給試

管加熱，水沸騰后，水蒸氣會(huì)把橡皮塞沖出去，試管口觀察到小量“白霧”出現(xiàn)。

【實(shí)驗(yàn)分析】酒精燃燒釋放出熱量（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能），通過(guò)熱傳遞將一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)移給水，水的

內(nèi)能增加，溫度升高，產(chǎn)生小量水蒸氣。水蒸氣越來(lái)越多，對(duì)橡皮塞的壓力越來(lái)越小，最后將橡皮塞沖出,

這時(shí)水蒸氣對(duì)橡皮塞做功。同時(shí)，水蒸氣內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小水滴，在試管口可以觀察

到“白霧”。

【探究歸納】該實(shí)驗(yàn)裝置就是一個(gè)簡(jiǎn)單的熱機(jī)。其工作過(guò)程是：燃料燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部

分內(nèi)能通過(guò)熱傳遞方式傳遞給工作物質(zhì)一水，水內(nèi)能增小，溫度升高，產(chǎn)生小量水蒸氣，水蒸氣將橡皮塞

沖出，水蒸氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡皮塞機(jī)械能。

P別提醒:

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮塞不要塞得太緊，否則橡皮塞不易沖由，可能因試管氣壓太小導(dǎo)致試管炸裂而傷

到人;

（2）試管口不能對(duì)著人，以防試管內(nèi)的水沸騰時(shí)沖出試管口傷到人。

培優(yōu)拓展,利用內(nèi)能的兩種方式

（1）利用內(nèi)能加熱:

（2）利用內(nèi)能做功。

其中利用內(nèi)能加熱是內(nèi)能轉(zhuǎn)移過(guò)程，利用內(nèi)能做功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程。

2.熱機(jī)

（1）熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械叫熱機(jī)。汽車(chē)、輪船和飛機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)都是利用燃燒燃料釋放的內(nèi)

能做功的裝置，都是熱機(jī)。

（2）熱機(jī)的種類(lèi)：分為蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。它們構(gòu)造不同，但它們有一個(gè)共同

特點(diǎn)，那就是利用內(nèi)能做功。

（3）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)。內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其所使用的燃料分為汽油

機(jī)和柴油機(jī)兩類(lèi)。

,典例（2023?牡丹江）以下機(jī)械屬于內(nèi)燃機(jī)的是（）。

A.火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)B.汽油機(jī)C.滑輪組D.洗衣機(jī)

【答案】Ao

【解析】AB.內(nèi)燃機(jī)是一種熱機(jī)，汽油機(jī)和柴油機(jī)都是內(nèi)燃機(jī)，火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種熱機(jī)，不是內(nèi)

燃機(jī)，燃料不是在汽缸內(nèi)燃燒的，故A不符合題意，B符合題意。

C.滑輪組是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，不是內(nèi)燃機(jī)，故C不符合題意；

D.洗衣機(jī)是一種動(dòng)機(jī)，不是內(nèi)燃機(jī)，故D不符合題意。

故選Bo

知識(shí)點(diǎn)二、汽油機(jī)

1.工作原理：利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

2.構(gòu)造

（1）主要結(jié)構(gòu)：如圖所示，汽油機(jī)的主體是氣缸。氣缸上部有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，頂部有火花塞，下

部有活塞，活塞通過(guò)連桿馬曲軸相連。

（2）沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，叫做一個(gè)沖程。

利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

（3）試管實(shí)驗(yàn)與汽油機(jī)構(gòu)造比較：如圖。

3.工作過(guò)程

（1）汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。通過(guò)四個(gè)沖程的不斷循

環(huán)來(lái)連續(xù)工作。

（2）每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往返兩次，對(duì)外做功一次。在四個(gè)沖程中,

只有做功沖程對(duì)外做功，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性帶動(dòng)活塞完成，周而

復(fù)始，使汽油機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。

（3）汽油機(jī)工作過(guò)程如下:

1.吸氣沖程：進(jìn)氣門(mén)打2.壓縮沖程：進(jìn)氣門(mén)關(guān)

開(kāi)、排氣門(mén)關(guān)閉?？繎T閉、排氣門(mén)關(guān)閉。外界對(duì)

性運(yùn)動(dòng)，吸進(jìn)汽油與空氣體做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

氣的混合物內(nèi)能，氣體溫度升高

3.進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)

關(guān)閉?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)4.進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)打

能，氣體溫度升高，氣開(kāi)?？繎T性運(yùn)動(dòng)，排出廢

體對(duì)外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化氣

為機(jī)械能

（2024?湖北?一模）如圖所示，甲是汽油機(jī)某個(gè)沖程的工作示意圖，乙是柴油機(jī)某個(gè)

沖程的工作示意圖。下列說(shuō)法正確的是（）。

A.甲是汽油機(jī)的壓縮沖程,此時(shí)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)均關(guān)閉

B.甲是汽油機(jī)的做功沖程,汽缸頂部的火花塞產(chǎn)生火花

C.乙是柴油機(jī)的吸氣沖程,吸進(jìn)汽缸的是空氣和柴油的混合物

D.乙是柴油機(jī)的排氣沖程,此時(shí)汽缸頂部的噴油嘴正在噴油

【答案】Ao

【解析】AB.根據(jù)圖示可知，兩個(gè)氣門(mén)關(guān)閉，活塞下行，汽缸頂部的火花塞產(chǎn)生火花，為做功沖程,

故A錯(cuò)誤、B正確;

Cl).根據(jù)圖示可知，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)、排氣門(mén)關(guān)閉，活塞下行，為吸氣沖程；氣缸的頂部有個(gè)噴油嘴，是

柴油機(jī)的吸氣沖程，吸入的只是空氣，故CD錯(cuò)誤。

故選B。

知識(shí)點(diǎn)三、柴油機(jī)

1.工作原理：利用柴油在氣伍內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)億為機(jī)械能。

2.構(gòu)造：柴油機(jī)構(gòu)造和汽油機(jī)構(gòu)造相似，所不同的是柴油機(jī)氣缸頂部有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴。

3.工作過(guò)程

柴油機(jī)與汽油機(jī)工作過(guò)程小致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)，在

一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往復(fù)兩次，對(duì)外做功一次。見(jiàn)下表：

1.吸氣沖程：進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)、2.壓縮沖程：進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、

*

排氣門(mén)關(guān)閉?；钊蛳逻\(yùn)排氣門(mén)關(guān)閉?；钊蛏线\(yùn)

動(dòng)，吸入空氣動(dòng)，壓縮空氣，氣體溫度升

高，超過(guò)柴油燃點(diǎn)

?

(?)9J

3.進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)關(guān)4.進(jìn)包門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)打

?

閉。噴油咻噴出霧狀柴油，開(kāi)。活塞向上運(yùn)動(dòng)，排出廢

遇到熱空氣立即猛烈燃燒，氣

差高溫高壓氣體，推動(dòng)活塞

向下運(yùn)動(dòng)?

.U

4.汽油機(jī)與柴油機(jī)的異同

相同點(diǎn)：

(1)基本構(gòu)造和主要部件作用相似。

(2)每個(gè)工作循環(huán)都一樣，有吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。

(3)四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。

(4)一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。

不同點(diǎn)：

(1)構(gòu)造不同：汽油機(jī)汽缸頂部有火花塞，而柴油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴.

(2)燃料不同：汽油機(jī)燃燒汽油，而柴油機(jī)燃燒柴油。

(3)吸氣沖程不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣和燃料混合物，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。

(4)點(diǎn)火方式不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。

※知識(shí)拓展:

1.吸氣沖程

是向氣缸內(nèi)填充新鮮氣體的過(guò)程。進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞由上端向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成

的燃料混合物從進(jìn)氣門(mén)吸入氣缸,活塞在氣缸中由曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)的過(guò)程此時(shí)進(jìn)

氣門(mén)打開(kāi)；排氣門(mén)關(guān)閉。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)該過(guò)程結(jié)束。

2.壓縮沖程

是將缸內(nèi)的氣體壓縮的過(guò)程(為燃燒著火創(chuàng)造基本條件，缸內(nèi)溫度升高)。進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉，

活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增小，溫度升高?；钊跉飧字杏汕S通過(guò)連桿帶動(dòng)從下止點(diǎn)向

上止點(diǎn)移動(dòng)的過(guò)程此時(shí)進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)均關(guān)閉。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)該過(guò)程結(jié)束。

3.做功沖程

在壓縮沖程未尾，火花塞產(chǎn)生火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞

向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。活塞在燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟掠缮现裹c(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸通過(guò)連桿帶

動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出功。此時(shí)進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)該過(guò)程結(jié)束。

4.排氣沖程

是為了下一循環(huán)工作而清除缸內(nèi)燃燒后的廢氣的過(guò)程。進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把

廢氣排出氣缸。活塞在氣缸中由曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)從下止點(diǎn)相上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)該

過(guò)程結(jié)束。

于熱機(jī)，下列說(shuō)法正確的是().

A.汽油機(jī)氣缸頂部有噴油啡，柴油機(jī)氣缸頂部有火花塞

B.汽油機(jī)在吸氣沖程中，將空氣吸入氣缸

C.熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的裝置，可將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

D.一般情況下汽油機(jī)的壓縮比小于柴油機(jī)，其功率也更小

【答案】Bo

【解析】A.汽油機(jī)是點(diǎn)燃式，氣缸頂部有火花塞，柴油機(jī)吸氣沖程吸入是空氣,燃料通過(guò)噴油嘴噴

入氣缸內(nèi)，氣缸頂部有噴油嘴，故A錯(cuò)誤；

B.汽油機(jī)在吸氣沖程中，將汽油與空氣的混合氣體吸入氣缸，故B錯(cuò)誤；

C.熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的裝置，燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓的氣體，推動(dòng)活塞做功，可將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)

械能，故c正確；

D.一般情況下柴油機(jī)的壓縮比小于汽油機(jī)，其功率也更小，故D錯(cuò)誤。故選C。

知識(shí)點(diǎn)四、知識(shí)導(dǎo)圖

問(wèn)題探究

問(wèn)題一：熱機(jī)及其工作原理

熱機(jī)和人力機(jī)械、動(dòng)機(jī)械的主要IX別熱機(jī)利用“內(nèi)能”來(lái)做功，最終將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不是利

用其他能量來(lái)做功。

【典例1】（2023?無(wú)錫）如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團(tuán)干燥的棉花，用力將

活塞迅速下壓，棉花會(huì)立即燃燒，下壓過(guò)程中活塞對(duì)筒內(nèi)空氣,空氣的能增小，該能量轉(zhuǎn)化

過(guò)程與汽油機(jī)的_____沖程相同,

F

【答案】①.做功：②.內(nèi)；③.壓縮。

【解析】[1][2]將活塞迅速下壓，活塞對(duì)壓縮引火儀內(nèi)的空氣做功，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能,

空氣內(nèi)能增小，溫度升高，達(dá)到棉花的著火點(diǎn)而燃燒。

[3]汽油機(jī)的壓縮沖程中，活塞壓縮汽油和空氣的混合物做功，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為混合氣體的內(nèi)能，

所以與該過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化與汽油機(jī)的壓縮沖程相同。

【變式「1】（2023?齊齊哈爾）如圖所示是單缸四沖程汽油機(jī)某一沖程工作示意圖，該沖程是

沖程。若該汽油機(jī)1s對(duì)外做功15次，則汽油機(jī)的飛輪速度為r/min。

【答案】①.壓縮；②.1800.

【解析】［1］圖中的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以是壓縮沖程。

［2］四沖程汽油機(jī)在1s內(nèi)對(duì)外做功15次，則汽油機(jī)Imin做功900次，由于汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)完成

4個(gè)沖程，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)2圈，對(duì)外做功1次，所以汽油機(jī)的飛輪Imin內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)1800次，即該汽油機(jī)工

作時(shí)飛輪的轉(zhuǎn)速為1800r/mino

【變式1-2］（2023?潛江、天門(mén)、仙桃）一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min,如圖所

示為它工作循環(huán)中的一個(gè)沖程。下列說(shuō)法正確的是（）。

A.汽油是化石能源

B.該沖程為做功沖程

C.該汽油機(jī)每秒對(duì)外做功20次

D.熱機(jī)的功率越小，效率就越高

【答案】AB。

【解析】A.汽油是動(dòng)植物的遺體經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的，是化石能源，故A正確；

B.如圖，進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，該沖程為做功沖程，故B正確；

C.單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min,每秒鐘飛兔轉(zhuǎn)20r,轉(zhuǎn)兩圈汽油機(jī)做一次功，該汽油

機(jī)每秒對(duì)外做功10次，故C錯(cuò)誤;

I）.熱機(jī)的功率是單位時(shí)間做的功，效率等于有用功與燃料產(chǎn)生熱量的比值，是兩個(gè)不同的物理量，

有必然聯(lián)系，故D錯(cuò)誤。故選AB。

問(wèn)題二：內(nèi)燃機(jī)工作沖程的判斷

高清分子間相互作用力的特點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)象的分析，在有明顯外力作用時(shí)，就應(yīng)該是分子

間作用力產(chǎn)生的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中需要排除小氣壓的影響，最直接的辦法就是和小氣壓的隔離，也可以通過(guò)計(jì)

算排除小氣壓這一因素。

看兩氣門(mén)開(kāi)、閉情況。若兩氣門(mén)都關(guān)閉，則內(nèi)燃機(jī)處于壓縮或做功沖程；若有i個(gè)氣門(mén)打開(kāi)，內(nèi)

第一步看氣門(mén)

燃機(jī)處于吸氣或排氣沖程

看活塞運(yùn)動(dòng)方向。活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)處干壓縮或排氣沖程；若活塞向下運(yùn)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)處于

第二步看活塞

吸氣或做功沖程

第三步綜合分析綜合兩個(gè)氣門(mén)和活塞的工作情況得出結(jié)論

【典例2】（2023?邵陽(yáng)）如圖所示為內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的某7口程示意圖，該沖程是（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】Do

【解析】由圖可知，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，為內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的排氣沖程。

故選D。

【變式2-1］（2023?廣東?。┤鐖D為四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程中的某沖程示意圖，該沖程為（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】Ao

【解析】觀察圖可知，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成的燃料混

合物從進(jìn)氣門(mén)吸入氣缸，是吸氣沖程。故選A。

【變式2-2］（2023?綏化）下圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，機(jī)械能轉(zhuǎn)化

為內(nèi)能的沖程是（）。

【答案】Ao

【解析】A.圖中的沖程兩氣閥關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A符合

題意；

B.圖中的沖程進(jìn)氣閥開(kāi)啟，排氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，有能量轉(zhuǎn)化，故B不符合題

C.圖中的沖程進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥開(kāi)啟，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程，有能量轉(zhuǎn)化，故C不符合題

意;

D.圖中的沖程兩氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，火花塞點(diǎn)火，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D

不符合題意。故選A。

問(wèn)題三：汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別

油機(jī)與柴油機(jī)的判斷

汽油機(jī)柴油機(jī)

結(jié)構(gòu)氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油咻

吸氣沖程吸進(jìn)空氣和汽油的混合物吸進(jìn)空氣

點(diǎn)火方式點(diǎn)燃式壓縮式

【典例3】汽油機(jī)和柴油機(jī)在構(gòu)造上相比，汽油機(jī)頂部有一個(gè),柴油機(jī)頂部有一個(gè)o一臺(tái)

四沖程汽油機(jī)，飛輪的轉(zhuǎn)速為24D0r/min,則此汽油機(jī)每秒鐘內(nèi)完成一個(gè)沖程，做了次功。

【答案】火花塞;噴油嘴;80；20.

【解析】汽油機(jī)和柴油機(jī)在構(gòu)造上的不同，汽油機(jī)因?yàn)橐c(diǎn)燃汽缸中的汽油，所以有一個(gè)火花塞，而

柴油機(jī)的點(diǎn)火方式為壓燃式，故只有一個(gè)噴油嘴。

2400

四沖程汽油機(jī)，飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min,則每秒轉(zhuǎn)的圈數(shù)為爐——=40圈；

60

一圈有兩個(gè)沖程，所以此汽油機(jī)每秒鐘內(nèi)完成80個(gè)沖程，四個(gè)沖程一個(gè)工作循環(huán)，所以做功次數(shù)為

on

法”二20次。

4

【變式3-1】柴油機(jī)和汽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中的四個(gè)沖程完全相同的沖程是（）。

A.吸氣、壓縮B.壓縮、排氣C.吸氣、壓縮、排氣D.排氣

【答案】Do

【解析】吸氣沖程中，汽油機(jī)吸入的是汽油和空氣的混合氣體，柴油機(jī)吸入的只有空氣，所以吸氣沖

程不同；

柴油機(jī)屬于壓燃式點(diǎn)火，所以在壓縮沖程中，柴油機(jī)比汽油機(jī)壓縮程度高，所以壓縮沖程不同：

汽油機(jī)氣缸頂部有個(gè)火花塞，柴油機(jī)氣缸頂部有個(gè)噴油嘴，柴油機(jī)采用壓燃式點(diǎn)火，汽油機(jī)采用點(diǎn)燃

式點(diǎn)火，所以做功沖程不同；

排氣沖程只是將廢氣排出，所以柴油機(jī)和汽油機(jī)在一個(gè)工信循環(huán)中的四個(gè)沖程完全相同的沖程是排氣

沖程；通過(guò)以上分析可知，故選D。

【變式3-2】一臺(tái)四沖程柴油機(jī)，曲軸轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)每分伊，那么每秒鐘內(nèi)柴油機(jī)所完成的沖程和做

功的次數(shù)分別是（）。

A.10個(gè)、10次B.20個(gè)、10次C.10個(gè)、5次D.20個(gè)、5次

【答案】Do

600r600r

【解析】由題意可知，曲軸轉(zhuǎn)速為——=——=10r/s

Imin60s

即1s曲軸轉(zhuǎn)10r,可知道2r對(duì)應(yīng)柴油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)，四個(gè)沖程，做功一次，那么10r對(duì)應(yīng)20個(gè)沖

程，5次做功，故選D。

問(wèn)題四：內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)及做功幾點(diǎn)計(jì)算

內(nèi)燃機(jī)做功中的關(guān)聯(lián)條件

內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)完成四個(gè)沖程，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往返兩次，對(duì)外做功一次。

【典例4】（2024?廣東江門(mén)?一模）2024年春運(yùn)期間小雪，高鐵運(yùn)行受阻，“綠皮老祖”內(nèi)燃機(jī)車(chē)

頭再次披掛上陣，將力機(jī)車(chē)牽引出被困路段，送春運(yùn)旅客回家。如圖是單缸四沖程汽油機(jī)的某個(gè)沖程，由

圖可看出它正處于沖程，若此沖程中平均推力為3000N,活塞移動(dòng)的距離為50cm,此沖程對(duì)外

做功J,已知飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min,這臺(tái)汽油機(jī)的功率為Wo

【答案】做功；L5X1O3:3K103

【解析】[1][2][3]由圖中可以看出，兩氣門(mén)關(guān)閉，活塞下行，火花塞有火花，是汽油機(jī)的做功沖程,

此沖程對(duì)外做功W=Fs=3000Nx50xl0~2m=1.5x103J

飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min,則Imin對(duì)外做功1200次，所做息功為唯=1200-1.5X1嗎=1.8x10^

這臺(tái)汽油機(jī)的功率為P=也;比3x10"W。

t60s

【變式4-1]（23-24九年級(jí)下?甘肅武威?開(kāi)學(xué)考試）為了優(yōu)化生活環(huán)境，城市建設(shè)部門(mén)在全市范

圍內(nèi)展開(kāi)了“雨污分流”工程建設(shè)。經(jīng)太陽(yáng)曝曬后發(fā)現(xiàn)砂石的溫度明顯高于旁邊水池里的水溫，這是因?yàn)?/p>

砂石的比熱容（選填“小于”、“小于”或“等于"）水的比熱容。如圖所示為汽油機(jī)的_

沖程，若該單缸四沖程汽油機(jī)1s內(nèi)對(duì)外做功20次，則汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)/min。

【答案】小于；壓縮：2400<

【解析】［1］水的比熱容在常見(jiàn)的物質(zhì)中是比較小的，砂石的比熱容小于水的比熱容，由CCRAE可

知，在質(zhì)量以吸收或放出熱量。相同的情況下，砂石和水相比，砂石的溫度變化較小，水的溫度變

化八￡較小，因此砂石的溫度明顯高于旁邊水池里的水溫。

［2］由圖可知，汽油機(jī)的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都是關(guān)閉的，活塞上行，可以判斷是壓縮沖程。

［3］四沖程汽油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，要經(jīng)過(guò)4個(gè)沖程，燃?xì)鈱?duì)外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)

動(dòng)2周。由題意知，該汽油機(jī)每秒可以對(duì)外做功20次，因一個(gè)工作循環(huán)轉(zhuǎn)2圈，對(duì)外做功一次，則飛輪

的轉(zhuǎn)速為40r/s=2400r/mino

【變式4-2］（2023?龍東）某單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為3000r/min,則該汽油機(jī)每分鐘做功

__________次。如果完全燃燒500g汽油放出的熱量是Jo（汽油的熱值是4.6x10;J/kg）

【答案】①.150（）；②.2.3X10?。

【解析】［1］四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為3000r/min,即汽油機(jī)飛輪每分鐘轉(zhuǎn)3000圈，由于四沖程汽油

機(jī)一個(gè)工作循環(huán)完成4個(gè)沖程，飛輪中曲軸轉(zhuǎn)2圈，對(duì)外做功1次，所以該汽油機(jī)每分鐘做功1500次。

⑵完全燃燒500g汽油放出的熱量為Q放=皿=500xIO-kgx4.6x107J/kg=2.3xl07J

強(qiáng)化訓(xùn)練

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1.（2024?廣東?模擬預(yù)測(cè)）如題圖所示，下列關(guān)于內(nèi)能的轉(zhuǎn)化與利用說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。

甲：迅速壓下活塞，乙：四沖程汽油

厚玻璃筒內(nèi)的硝化機(jī)某沖程

棉會(huì)燃燒起來(lái)

A.汽油機(jī)中汽油熱值與它的質(zhì)量無(wú)關(guān)

B.圖甲通過(guò)做功的方式改變筒內(nèi)空氣的內(nèi)能

C.圖乙為汽油機(jī)的做功沖程

D.兩種情形中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程相同

【答案】Do

【解析】A.熱值是燃料的一種特性，和燃料的質(zhì)量多少無(wú)關(guān)，故A正確，不符合題意；

B.圖中中，把活塞迅速壓卜去，此時(shí)活塞對(duì)筒內(nèi)空氣做功，筒內(nèi)空氣的內(nèi)能變小，溫度升高，因此

是通過(guò)做功的方式改變筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，故B正確，不符合題意：

C.圖乙中，兩氣門(mén)關(guān)閉，活塞下行，是汽油機(jī)的做功沖程，故C正確，不符合題意：

D.圖甲消耗了機(jī)械能，得到了內(nèi)能，因此是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；圖乙消耗了內(nèi)能，得到了機(jī)械能,

因此是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，兩者的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程不相同，故D錯(cuò)誤，符合題意。

故選Do

2.（2023?徐州）在汽油機(jī)的工作循環(huán)中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)外提供動(dòng)力的沖程是（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】Bo

【解析】在汽油機(jī)的工作循環(huán)中，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，提供動(dòng)力，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化

為內(nèi)能，故ABD不符合題意，C符合題意。

故選C。

3.（2024?山西太原?二模）圖是興趣小組用數(shù)字溫度計(jì)完成趣味實(shí)驗(yàn)情景，將測(cè)溫探頭置于注射

器內(nèi)并密封，緩慢向左推動(dòng)活塞并觀察溫度計(jì)示數(shù)變化。關(guān)于此過(guò)程說(shuō)法正確的是（）。

A.溫度計(jì)示數(shù)變小B.氣體含有的熱量增加

C.通過(guò)熱傳遞改變氣體內(nèi)能D.能量轉(zhuǎn)化與熱機(jī)壓縮沖程相同

【答案】Do

【解析】ACI）.如圖，注射器里封閉一段空氣，緩慢向左推動(dòng)活塞時(shí)，活塞對(duì)注射器里的空氣做功，

使空氣的內(nèi)能增小，溫度升高，溫度計(jì)示數(shù)變小，這是通過(guò)做功的方式來(lái)改變氣體的內(nèi)能，熱機(jī)的壓縮沖

程中，活塞壓縮缸內(nèi)氣體，對(duì)氣體做功，使缸內(nèi)氣體內(nèi)能增小，溫度升高，是過(guò)做功的方式來(lái)改變氣體的

內(nèi)能，所以，題中過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化與熱機(jī)壓縮沖程相同，故AC錯(cuò)誤，D正確。

B.熱量是過(guò)程量，不能用含有來(lái)進(jìn)行描述，故B錯(cuò)誤。故選D。

4.（2024?山東濟(jì)南?二模）我國(guó)傳統(tǒng)的走馬燈，能利用空氣受熱后上升來(lái)推動(dòng)軸及連帶的紙剪人

馬轉(zhuǎn)動(dòng)。從原理上來(lái)看，它是現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪機(jī)的萌芽。汽油機(jī)的四個(gè)沖程與走馬燈的能量轉(zhuǎn)化相同的是

（）O

【答案】Bo

【解析】點(diǎn)燃蠟燭時(shí)，氣體溫度升高，熱空氣就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的熱空氣對(duì)外做功，能量的轉(zhuǎn)化方

式是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，四沖程汽油機(jī)的做功沖程能量的轉(zhuǎn)化方式是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以與做功沖程

的能量轉(zhuǎn)化相同。

A.進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，故A不符合題意；

B.進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，故B不符合題意；

C.進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，火花塞工作，