第十四章 (1)熱機(jī)

1、上善教育 中國(guó)教育培訓(xùn)領(lǐng)軍品牌上善教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義（教師版） 組長(zhǎng)簽字： 學(xué)員編號(hào)： 年 級(jí)： 課時(shí)數(shù)：3課時(shí)學(xué)員姓名： 輔導(dǎo)科目：物理 學(xué)科教師： 授課日期及時(shí)段教學(xué)目標(biāo)1、 了解熱機(jī)的原理；2、 掌握汽油機(jī)中四個(gè)沖程及能量變化；3、 了解汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別。重點(diǎn)難點(diǎn)汽油機(jī)中四個(gè)沖程及能量變化教學(xué)內(nèi)容目錄 Contents第十四章 第一節(jié)上節(jié)課回顧:作業(yè)檢查+知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)課堂流程一、導(dǎo)入二、知識(shí)梳理+經(jīng)典例題三、隨堂檢測(cè)四、歸納總結(jié)五、課后作業(yè)上節(jié)課回顧：一、作業(yè)檢查情況 完成 未完成 二、知識(shí)點(diǎn)回顧課堂導(dǎo)入蒸汽機(jī)帶來(lái)一場(chǎng)革命！第一次工業(yè)革命！ 熱蒸汽為我們提供了強(qiáng)大的推力，把人們從繁重

2、的體力勞作中解放出來(lái)。世界上第一臺(tái)蒸汽機(jī)是由古希臘數(shù)學(xué)家希羅于1世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球，但它只不過(guò)是一個(gè)玩具而已。瓦特在前人的啟迪下，對(duì)蒸汽機(jī)作出一系列重大改進(jìn)，在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。他開(kāi)辟了人類利用能源新時(shí)代，標(biāo)志著工業(yè)革命的開(kāi)始。其實(shí)，瓦特觀察水壺中的水燒開(kāi)，推動(dòng)壺蓋，從而發(fā)明了蒸汽機(jī)，是一個(gè)善意的杜撰。知識(shí)講解1、 熱機(jī)熱機(jī)的原理如圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡皮塞塞住，加熱使水沸騰，會(huì)看到什么現(xiàn)象？在這一過(guò)程中能量如何轉(zhuǎn)化呢？現(xiàn)象：軟木塞沖出；管口有“白汽”產(chǎn)生。說(shuō)明:水蒸汽對(duì)木塞做功,內(nèi)能減少,它的溫度下降,水蒸汽液化成小水珠。燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，傳給水和水蒸氣；水蒸氣把塞子沖出去，

3、內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的動(dòng)能。應(yīng)用：熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械。熱機(jī)的種類：利用內(nèi)能做功的機(jī)器有很多，例如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。2、 汽油機(jī)工作原理：幾個(gè)名詞：1、 一個(gè)沖程：活塞在汽缸內(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。2、 一個(gè)工作循環(huán)：把這四個(gè)沖程稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。（1） 吸氣沖程：進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉。活塞由上端向下端運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入氣缸。（2） 壓縮沖程：進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3） 做功沖程：在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓?/p>

4、推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（4） 排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。想想議議1、在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？乙：壓縮沖程：活塞壓縮氣體做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。丙：做功沖程：高溫高壓氣體對(duì)活塞做功，氣體溫度降低，內(nèi)能減少，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2、 哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？做功沖程。3、 哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？排氣沖程。 汽油機(jī)工作特點(diǎn)：四個(gè)沖程，一次循環(huán)，曲軸兩圈，一次做功。練一練1、 內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程中機(jī)械 能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 ；在做功沖程中 內(nèi) 能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2、 汽油機(jī)在壓縮沖程中工作物質(zhì)被壓縮

5、，汽缸中的（ C ）A壓強(qiáng)增大，溫度降低 B壓強(qiáng)減小，溫度升高C壓強(qiáng)增大，溫度升高 D壓強(qiáng)減小，溫度降低3、依靠飛輪慣性完成的沖程是（ BCD ）（多選） 三、柴油機(jī)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)和汽油機(jī)相似，它們的主要區(qū)別是：柴油機(jī)通過(guò)壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油。柴油機(jī)的工作過(guò)程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程。柴油機(jī)的汽缸頂部沒(méi)有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴。吸入物質(zhì)也只有空氣，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)。汽油機(jī)和柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，造價(jià)低廉，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機(jī)在汽車上，特別是小型汽車上大量使用，至今不

6、衰；柴油機(jī)比較笨重，主要用于載重汽車、拖拉機(jī)、火車輪船上。汽油機(jī)和柴油機(jī)：相同點(diǎn)：1、基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。2、每個(gè)工件循環(huán)都經(jīng)歷四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。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)工作沖程中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。不同點(diǎn)：1、構(gòu)造不同：汽油機(jī)氣缸頂有火花塞，而柴油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴。2、燃料不同：汽油機(jī)的燃料是汽油，而柴油機(jī)的燃料是柴油。3、吸氣不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣的混合氣體，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。4、點(diǎn)火不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。例1、汽油機(jī)和柴油機(jī)相比較，下列敘述中正確的

7、是（ C ）A柴油機(jī)吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機(jī)吸入的是空氣B在壓縮沖程中它們的壓縮程度是一樣的C柴油機(jī)里推動(dòng)活塞做功的燃?xì)獾膲簭?qiáng)比汽油機(jī)里的高D在壓縮沖程末，汽油機(jī)汽缸內(nèi)的溫度比柴油機(jī)的高例2、關(guān)于汽油機(jī)和柴油機(jī)，下列說(shuō)法正確的是( D )A汽油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴，柴油機(jī)汽缸頂部有火花塞B柴油機(jī)在吸氣沖程中，將柴油和空氣的混合氣吸入汽缸，汽油機(jī)吸入汽缸的是空氣C汽油機(jī)在做功沖程中，進(jìn)氣門關(guān)門排氣門打開(kāi)D汽油機(jī)在做功沖程中，是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能鞏固練習(xí)1、 如圖所示是內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程，其中屬于壓縮沖程的是(A) 【解析】A選項(xiàng)中兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程；B選項(xiàng)中進(jìn)氣門

8、關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)。是排氣沖程；C選項(xiàng)中兩個(gè)氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程；D選項(xiàng)中進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程。2、 熱機(jī)是將燃料燃燒的_化學(xué)_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)內(nèi)_能，通過(guò)做功把_內(nèi)_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)機(jī)械_能的機(jī)器。熱機(jī)的種類很多，常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)有_汽油機(jī)_和_柴油機(jī)_3、 汽油機(jī)是燃燒_汽油_的內(nèi)燃機(jī)，它包括_吸氣_沖程、_壓縮_沖程、_做功_沖程、_排氣_沖程，在它的一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)_2_次，飛輪帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)_2_周，做功_1_次。4、 柴油機(jī)與汽油機(jī)一樣，也有四個(gè)沖程，所不同的是柴油機(jī)汽缸頂部有個(gè)噴油嘴，汽油機(jī)是火花塞，柴油機(jī)是壓燃式，汽

9、油機(jī)是點(diǎn)燃式。汽油機(jī)吸入汽缸的物質(zhì)是_汽油和空氣_，柴油機(jī)吸入汽缸的物質(zhì)是_空氣_5、 下列機(jī)器中不屬于熱機(jī)的是( A )A 發(fā)電機(jī)B蒸汽機(jī)C火箭D內(nèi)燃機(jī)6、熱機(jī)工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程是( B )A內(nèi)能化學(xué)能機(jī)械能 B化學(xué)能內(nèi)能機(jī)械能C化學(xué)能機(jī)械能內(nèi)能 D內(nèi)能機(jī)械能化學(xué)能7、摩托車上的熱機(jī)工作時(shí)提供動(dòng)力的沖程是( C )A吸氣沖程B壓縮沖程C做功沖程 D排氣沖程8、 下列流程圖是用來(lái)說(shuō)明單缸四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉(zhuǎn)化情況。關(guān)于對(duì)圖中的補(bǔ)充，正確的是( D )A做功沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 壓縮沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B壓縮沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 做功沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C做功沖程機(jī)械

10、能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 壓縮沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D壓縮沖徎機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 做功沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能9、如圖所示，水沸騰后會(huì)將軟木塞沖開(kāi)，其能量轉(zhuǎn)化情況和四沖程內(nèi)燃機(jī)的哪一個(gè)工作沖程相似( )A吸氣沖程B壓縮沖程C做功沖程 D排氣沖程歸納總結(jié) 家庭作業(yè)1、如圖是四沖程汽油機(jī)做功沖程的示意圖。汽油燃燒產(chǎn)生高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。在活塞向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，汽缸內(nèi)氣體的( A )A內(nèi)能減少 B溫度升高C密度增大 D分子熱運(yùn)動(dòng)加快2、單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)，做功沖程將_內(nèi)_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)機(jī)械_能，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。3、關(guān)于壓縮沖程的作用，下列說(shuō)法正確的是( D )A將廢氣排出缸外B

11、完成對(duì)外做功C吸進(jìn)汽油和空氣的混合物D壓縮燃料和空氣的混合物4、汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可缺少的一部分，現(xiàn)代汽車多數(shù)采用汽油機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)。如圖是四沖程汽油機(jī)的工作時(shí)各沖程示意圖，排列順序正確的是( D )A甲、乙、丙、丁B丁、丙、乙、甲C甲、丙、乙、丁 D丁、甲、丙、乙5、一個(gè)工作循環(huán)有 四 個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng) 二 周，對(duì)外做功 一 次，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 二 次，其他沖程靠飛輪的 慣性 完成。6、在汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程中，內(nèi)能最大的沖程是做功沖程。內(nèi)能最小的沖程是吸氣沖程。7、汽油機(jī)在某個(gè)沖程中，進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，此沖程是（ C ）A.吸氣沖程 B.壓縮沖程C.做功沖程 D.排氣沖

12、程8、 四沖程汽油機(jī),由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是 壓縮 沖程,做功沖程是 內(nèi) 能轉(zhuǎn)化為 機(jī)械能。9、 如圖甲為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功沖程錯(cuò)開(kāi)，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，其他三個(gè)汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功，同時(shí)將_內(nèi)_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)機(jī)械_能。(2) 有一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示。排量2.0 L輸出功率120 kW轉(zhuǎn)速6 000 r/min其中排量等于四個(gè)汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離(即沖程長(zhǎng))。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。該發(fā)動(dòng)機(jī)在1 s內(nèi)做功_1.2×105_J，單缸排量V_0.5_L。在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功W_600_J。(3)在做功沖程里，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功可表示為WpV，式中p表示燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)，則p_1.2×106_Pa。(1 L103 m3)(4)圖乙為發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式WpV的證明，請(qǐng)將推導(dǎo)過(guò)程補(bǔ)充完整(要求各表達(dá)式均用S、l或p表示)：設(shè)