九年級(jí)物理：-內(nèi)燃機(jī)-(動(dòng)畫)

九年級(jí)物理：內(nèi)能與熱機(jī)

第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)1.知道熱機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的概念，知道內(nèi)燃機(jī)是熱機(jī)的一種，體會(huì)現(xiàn)代交通工具對(duì)人們生活的巨大影響。2.通過模型或掛圖了解四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的構(gòu)造。3.能用文字或口頭表述內(nèi)燃機(jī)各沖程的工作狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化。

玩具熊是如何獲得機(jī)械能的呢？新課導(dǎo)入燒水的時(shí)候，水沸騰后壺蓋會(huì)上下跳動(dòng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻接懖煌芰块g的形式轉(zhuǎn)化【猜想與假設(shè)】水沸騰后，木塞會(huì)被沖起來【實(shí)驗(yàn)器材】酒精燈、試管、木塞等【實(shí)驗(yàn)步驟】1.放置好實(shí)驗(yàn)器材

2.將試管中的水燒至沸騰，然后觀察木塞的變化一、實(shí)驗(yàn)探究特別提醒：分析本實(shí)驗(yàn)注意以下三點(diǎn)：1.實(shí)驗(yàn)中的能量轉(zhuǎn)化過程：(1)酒精燃燒：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；(2)沖開塞子：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。水蒸氣對(duì)塞子做功時(shí)，塞子機(jī)械能增加，而水蒸氣本身的內(nèi)能減少。2.實(shí)驗(yàn)中的能量轉(zhuǎn)移過程：高溫燃?xì)狻嚬堋軆?nèi)的水和水蒸氣。3.實(shí)驗(yàn)過程中的物態(tài)變化過程：汽化和液化。如圖是一個(gè)小蒸汽輪機(jī)。請(qǐng)你分析小蒸汽輪機(jī)的工作過程。（1）酒精燈內(nèi)的酒精通過燃燒把_______能轉(zhuǎn)化為_____能；（2）燒瓶?jī)?nèi)的水是通過_________的方式增加了內(nèi)能，_____（填物態(tài)變化名稱）為水蒸氣；（3）蒸汽推動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，自身的______能轉(zhuǎn)化為風(fēng)輪的_______能。化學(xué)內(nèi)熱傳遞汽化內(nèi)機(jī)械【解析】通過燃燒，酒精的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；內(nèi)能通過熱傳遞的方式轉(zhuǎn)移給水；水吸熱汽化成水蒸氣，蒸汽推動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使自身的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為風(fēng)輪的機(jī)械能。典例分析例思路導(dǎo)引：通過燃燒，酒精的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。內(nèi)能通過熱傳遞的方式轉(zhuǎn)移給水，水吸熱汽化成水蒸氣。蒸汽推動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使自身的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為風(fēng)輪的機(jī)械能。理解熱機(jī)工作原理中的能量轉(zhuǎn)化新課講解熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械熱機(jī)的種類：水蒸氣的內(nèi)能產(chǎn)生動(dòng)力蒸汽機(jī)二、熱機(jī)燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化燃燒氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化做功機(jī)械能這就是蒸汽機(jī)工作原理，利用內(nèi)能做功。蒸汽機(jī)原理熱機(jī)的種類：燃料直接在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)——燃料為柴油的內(nèi)燃機(jī)。汽油機(jī)——燃料為汽油的內(nèi)燃機(jī)熱機(jī)的種類：一種旋轉(zhuǎn)式的蒸汽動(dòng)力裝置汽輪機(jī)熱機(jī)的種類：噴管高速噴出氣流直接產(chǎn)生反作用力的發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)共同特點(diǎn)：燃料的化學(xué)能工作物質(zhì)的內(nèi)能工作機(jī)器的機(jī)械能燃燒做功

1.熱機(jī)工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化過程：

2.內(nèi)能的兩種應(yīng)用①利用內(nèi)能加熱：內(nèi)能可以直接用來加熱物體，物體獲得內(nèi)能后，溫度會(huì)升高，其實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移過程，如燒水等。②利用內(nèi)能做功：使內(nèi)能轉(zhuǎn)化為我們需要的機(jī)械能，其實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化過程，如小汽車等用燃料燃燒釋放的內(nèi)能來推動(dòng)機(jī)械對(duì)外做功。燃燒做功燃料的化學(xué)能內(nèi)能機(jī)械能汽油在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)沖程：活塞從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程三、汽油機(jī)吸氣沖程進(jìn)氣門打開排氣門關(guān)閉活塞向下運(yùn)動(dòng)汽油和空氣的混合物進(jìn)入汽缸汽油機(jī)工作分解圖壓縮沖程進(jìn)氣門排氣門關(guān)閉活塞向上運(yùn)動(dòng)汽缸內(nèi)的燃料混合物被壓縮機(jī)械能內(nèi)能做功沖程進(jìn)氣門排氣門關(guān)閉活塞向下運(yùn)動(dòng)對(duì)外做功內(nèi)能機(jī)械能排氣沖程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開活塞向上運(yùn)動(dòng)把廢氣排出汽缸1.汽油機(jī)四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其余三個(gè)沖程依靠飛輪的慣性完成2.汽油機(jī)1個(gè)工作循環(huán)有4個(gè)沖程，活塞上下往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2周，對(duì)外做功1次汽油機(jī)工作一個(gè)循環(huán)某單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速1800r/min，則它10秒鐘完成

個(gè)沖程，對(duì)外做功

次600150例沖程名稱進(jìn)氣門排氣門活塞的運(yùn)動(dòng)沖程的作用能的轉(zhuǎn)化吸氣沖程開閉向下吸入燃料和空氣的混合物——壓縮沖程閉閉向上壓縮燃料和空氣的混合物，使其內(nèi)能增大，溫度升高機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能做功沖程閉閉向下火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃燃料，高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，通過連桿、曲軸帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能排氣沖程閉開向上排出廢氣——(2021·濟(jì)南)如圖是四沖程汽油機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)沖程，下列關(guān)于該沖程及其能量轉(zhuǎn)化判斷正確的是(

)A．做功沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【解析】由圖可知，內(nèi)燃機(jī)的兩個(gè)氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動(dòng)，所以是做功沖程，該沖程是燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞做功，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。B例噴油嘴柴油機(jī)剖面圖柴油機(jī)氣缸四、柴油機(jī)柴油機(jī)吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程柴油機(jī)的工作過程：1個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2周，對(duì)外做功1次柴油機(jī)通過壓損空氣直接點(diǎn)燃柴油噴油嘴只有空氣點(diǎn)燃方式：壓燃式點(diǎn)火炒有機(jī)對(duì)空氣的壓縮程度比汽油機(jī)更高氣體的壓強(qiáng)大于汽油機(jī)輸出更大的功率空氣吸氣沖程

進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉。活塞由上端向下端運(yùn)動(dòng)，將空氣吸進(jìn)氣缸。柴油機(jī)工作分解圖壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強(qiáng)更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫度已超過柴油的著火點(diǎn)。做功沖程

在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。燃燒后的廢氣排氣沖程

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。柴油機(jī)和汽油機(jī)的區(qū)別與聯(lián)系相同點(diǎn)：1.每個(gè)工作循環(huán)都由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。2.四個(gè)沖程中只有做功沖程對(duì)外做功，其他三個(gè)沖程靠飛輪的慣性完成。3.一個(gè)工作循環(huán)中,活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。利用對(duì)比法分析柴油機(jī)和汽油機(jī)的不同點(diǎn)：機(jī)種項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造汽缸頂部有火花塞汽缸頂部有噴油嘴燃料汽油柴油工作過程吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣的混合物吸進(jìn)空氣壓縮沖程燃料被壓縮后，壓強(qiáng)達(dá)6～15atm，溫度達(dá)250～300℃空氣被壓縮后，壓強(qiáng)達(dá)35～45atm，溫度500～700℃做功沖程火花塞點(diǎn)火，燃料燃燒，即點(diǎn)燃式噴油嘴噴出霧狀柴油，遇高溫燃燒，即壓燃式(1)汽油機(jī)的應(yīng)用(2)柴油機(jī)的應(yīng)用柴油比較便宜，但柴油機(jī)比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機(jī)、坦克上汽油機(jī)比較輕巧，常用在汽車、飛機(jī)和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械上五.汽油機(jī)和柴油機(jī)的應(yīng)用本課總結(jié)熱機(jī)課堂總結(jié)1.[2021河南鄭州一中月考]如圖所示是小普同學(xué)跟爺爺學(xué)習(xí)氣功的四個(gè)基本動(dòng)作.由此他聯(lián)想到熱機(jī)的四個(gè)沖程,以下與做功沖程最相似的是(

)

A.鼻孔吸氣 B.氣沉丹田 C.排山倒海 D.打完收功【解題思路】鼻孔吸氣類似于吸氣沖程,氣沉丹田類似于壓縮沖程,排山倒海類似于做功沖程,打完收功類似于排氣沖程.故C符合題意.課程練習(xí)C2.(2021·浙江省寧波市中考)在如圖所示的“汽油機(jī)模型”實(shí)驗(yàn)中，將少量的汽油噴入筒內(nèi)，用軟木塞塞住筒口，搖動(dòng)起電機(jī)，觀察到放電針放電，汽油燃燒，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出。該實(shí)驗(yàn)可模擬四沖程汽油機(jī)工作時(shí)的（）A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【解析】解：當(dāng)放電針放電時(shí)，汽油燃燒，圓筒內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，氣體對(duì)軟木塞做功，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出，而汽油機(jī)的做功沖程對(duì)外做功，因此該實(shí)驗(yàn)可模擬四沖程汽油機(jī)工作時(shí)的做功沖程。故選：C。燃料燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體膨脹對(duì)軟木塞做功；在汽油機(jī)的做功沖程中，氣體對(duì)外做功。課程練習(xí)C3.(2021·四川省自貢市中考)關(guān)于四沖程內(nèi)燃機(jī)，下列說法正確的是()A.汽油機(jī)和柴油機(jī)都是內(nèi)燃機(jī)，吸入汽缸的物質(zhì)相同B.汽油機(jī)和柴油機(jī)都是通過火花塞點(diǎn)火的C.燃料在汽缸內(nèi)猛烈燃燒，燃料熱值迅速減小D.壓縮沖程主要是通過做功的方式增大缸內(nèi)氣體的內(nèi)能

A、柴油機(jī)和汽油機(jī)都屬于內(nèi)燃機(jī)，工作過程中，汽油機(jī)吸入的是空氣和汽油的混合物，柴油機(jī)吸入的是空氣，故A錯(cuò)誤；B、汽油機(jī)是通過火花塞點(diǎn)火的，而柴油機(jī)是通過壓燃式點(diǎn)火的，故B錯(cuò)誤；C、燃料在汽缸內(nèi)猛烈燃燒，燃料熱值保持不變，故C錯(cuò)誤；D、壓縮沖程中，活塞壓縮氣體，對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能變大，故D正確。故選：D。課程練習(xí)D

4.(2021·山東省棗莊市中考)如圖是四沖程汽油機(jī)的某個(gè)沖程，由圖可看出它正處于______沖程，該沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為______能，若該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機(jī)每秒鐘對(duì)外做功______次。

【解析】解：從圖中可以看出，兩個(gè)氣門關(guān)閉，活塞上行，是壓縮沖程，此沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，因?yàn)轱w輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈完成兩個(gè)沖程，所以1s可以完成2×60=120個(gè)沖程，完成四個(gè)沖程，對(duì)外做功一次，所以1s可以做功30次。故答案為：壓縮；內(nèi)；30。課程練習(xí)壓縮內(nèi)305.(2020·溫州中考)英國(guó)物理學(xué)家斯特林于1816年發(fā)明了“斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)”。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)工作介質(zhì)易汽化、易液化，該介質(zhì)經(jīng)過吸熱膨脹