第十四章《內(nèi)能的利用》單元作業(yè)設計

淺談蒸汽機到現(xiàn)代發(fā)動機發(fā)展史

——探究內(nèi)能的利用

壽光現(xiàn)代明德學校

作業(yè)、試卷單元目標設計表

單元目標單元目標描述學習水平

序號

cw0801401看圖識沖程理解

cw0801402計算汽油機效率應用

cw0801403找出汽油機和柴油機的區(qū)別知道

cw0801404計算柴油機的效率應用

cw0801405突破自我應用

cw0801406完成名人資料卡拓展

一、蒸汽機的產(chǎn)生

世界上第一臺蒸汽機是由古希臘數(shù)學家亞歷山大港的希羅于公元1世紀發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球，

這是蒸汽機的雛形。1776年英國著名發(fā)明家瓦特制造出第?臺有實用價值的蒸汽機。以后

又經(jīng)過一系列重大改進，使之成為〃萬能的原動機”，在工業(yè)上得到廣泛應用。他開辟了人類

利用能源新時代，使人類進入“蒸汽時代”。蒸汽機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的往復式動

力機械。蒸汽機的出現(xiàn)曾引起了18世紀的工業(yè)革命。直到20世紀初，它仍然是世界上最重

要的原動機，后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機和汽輪機等。蒸汽機的發(fā)展較為坎阿，通過對本章內(nèi)

容的學習，你能說出蒸汽機中有哪些能量變化么？

二、內(nèi)燃機的出現(xiàn)

蒸汽機是最早的熱機，但是蒸汽機的效率非常的低，只有6215缸要知道，熱機的效

率是熱機性能的重要指標,熱機的效率高，在做共同要多的情況F，就消耗更少的燃料，從

而節(jié)約能源，減少污染。在設計和制造熱機時，要不斷改進和創(chuàng)新，以減少各種能量的損失,

提高效率。在1876年，德國人奧托根據(jù)德?羅沙的四沖程內(nèi)燃機工作原理，設計制造了第

一臺四沖程汽油內(nèi)燃機，取得了內(nèi)燃機技術的第一次突破。

你知道么？我們現(xiàn)在的一些家用汽車，摩托車都是用的四沖程汽油機。

1、通過本章的學習，你能說出下圖分別是那些沖程？并簡單描述下工作過程以及工作

你知道四沖程汽油機的熱機效率很低嗎？以家用汽車為洌計算一下汽油機的效率。

2、小雨家的汽車尾部上標有“2.0T”的字樣，其中“T”就是“渦輪增壓”，是利用高

溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，來帶動同軸的“進氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從

而增加進氣量并增大進氣氣壓，使汽油燃燒更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的

有害物質(zhì)，達到提高發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的.這輛汽車的最低油耗可達

0.2kg/(kWh),已知汽油的熱值為4.6xl()7j/kg[溫馨提示：最低油耗是指燃燒最少

的汽油獲得最大有用功的能量：0.2kg/(kW-h)表示LN?h能量消耗0.2kg汽油；

lkWh=3.6xlO6J].求:

⑴0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量為多少？

⑵該汽車發(fā)動機的效率最高可達多少？(結(jié)果保留0.巡)

經(jīng)過大量的實踐，科學家們發(fā)現(xiàn)汽油機的效率也不是很高，這無法投入于重型工業(yè)生產(chǎn),

因為其非常的浪費成本。1892年，法國發(fā)明家魯?shù)婪?狄塞爾試制成第一臺壓燃式內(nèi)燃機,

也就是柴油機。與致力于改造奧托發(fā)動機的奔馳和戴姆勒不同，狄賽爾的想法更為超前，他

想完全舍去發(fā)動機中的點火系統(tǒng)，靠壓縮空氣發(fā)熱，噴入燃料后自燃做功，這種方式完全區(qū)

別于吸入燃氣混合氣點燃做功的方式，后人稱狄賽爾的原理為“壓縮式內(nèi)燃機”原理。為了

紀念狄賽爾，人們把柴油發(fā)動機命名為Diesel。

3、通過對本章的學習，請你找一下汽油機和柴油機的區(qū)別，并完成下表格。

汽油機柴油機

構(gòu)造

燃料

吸氣沖程

點火方式

對比汽油機，讓我們通過計算得出柴油機的效率，看看誰的效率高。

4、十天建成的武漢火神山醫(yī)院正式交付使用，勇敢智慧的中國建設者們再一次讓世界

看到了中國速度。在建造的過程中，需要用混凝土攪拌運輸車（如圖所示）運送混凝土到火

神山醫(yī)院建設工地?；炷翑嚢柽\輸車的相關參數(shù)如下表（g取10N/kg,柴油的熱值疔4.3

發(fā)展是第一生產(chǎn)力。隨著時代的變遷，科學的進步，科學家們有研究出新一點的發(fā)動機,

比如汽輪機(運用在飛機、火箭上)，新能源發(fā)動機……讓我們通過題目來了解一下我

們現(xiàn)代的發(fā)動機。

5、我國自主研制的某型新一代戰(zhàn)斗機，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機動性、超

視距攻擊等優(yōu)異性能，該E機最大起飛質(zhì)量為航，最大飛行高度為加，最大航行速度達3

馬赫[馬赫(Ma)是表示航空航天飛行器速度的量詞，乂叫馬赫數(shù)(MachNumber),lMa=r；K

m/s],油箱最大容積為布二，若飛機巡航時做勻速宜線運動，巡航時所受阻力的大小與速度

的關系見下表：

速度V/

100200300400500

(m,s1)

0.3X1.2X2.7X4.8X7.5X

阻力

10110,10110110,

已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒放出的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率是〃°，飛機使用的航空

燃油的密度為夕okg/nA熱值為弧J/kg,求：

(1)飛機發(fā)動機完全燃燒一滿油箱燃油獲得的能量是多少焦？

(2)當飛機以最大航行速度巡航時，飛機發(fā)動機的輸出功率是多少千瓦？

(3)若在￡機油箱中加滿燃油，并且以最大航行速度巡航時，匕機的最大航程約是多少

千米？(溫馨提示：在推導計算過程中需要的物理量，請?zhí)崆霸O定)

6、如圖為某汽車發(fā)動機.

F

（1）試推導一次做功沖程中，氣體對活塞做的功

一活殿到的壓強P

W=pV（P為氣缸內(nèi)氣體平均壓強，V為活塞移動過的體積,?活塞面積S

飛塞移動距離L

即為排氣量）

（2）發(fā)動機的效率是汽車的經(jīng)濟性能指標之一，廠

家提供的某汽車出廠的部分參數(shù)如下：

①測試數(shù)據(jù)，汽車在平直公路上以90km/h的速度