2019年秋九年级物理全册 第十四章 内能的利用 第1节 热机同步课件 （新版）新人教版c.pptx

1、第十四章 内能的利用,初中物理（人教版）九年级 全一册,知识点一 汽油机,1.热机,2.汽油机 (1)构造:汽油机所用的燃料是汽油,如图14-1-1所示,是四冲程汽油机实 物图以及剖面图。图14-1-1,(2)工作过程 冲程:活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程, 叫做一个冲程。 工作循环:多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断 循环来保证连续工作的。汽油机的工作过程如表:,(3)工作过程的理解一个工作循环包含四个冲程,曲轴和飞轮转动2周,对外做1次功。 在一个工作循环中,只有做功冲程对外做功,其他三个冲程不做功,且 靠飞轮的惯性来完成。 做功冲程为其他三个冲程提

2、供能量;其他三个冲程为做功冲程提供基 础。,例1 (2019湖北荆门安团实验学校月考)下面四幅图中,做功冲程为 ( )图14-1-2 A.甲 B.乙 C.丙 D.丁,解析 甲图中,两气门都关闭,活塞上行,是压缩冲程,故A错误;乙图中,进 气门开启,活塞下行,是吸气冲程,故B错误;丙图中,排气门开启,活塞上 行,是排气冲程,故C错误;丁图中,两气门都关闭,活塞下行,火花塞产生电 火花,是做功冲程,故D正确。,答案 D,点拨 判断汽油机示意图属于哪个冲程的步骤:第一步,看火花塞是否 产生电火花;第二步,看进气门和排气门的开、闭情况;第三步,看活塞的 运动方向。,知识点二 柴油机,1.定义:利用柴油

3、作为燃料的内燃机。,2.构造和工作过程:柴油机的构造及工作过程和汽油机大致相同,但也有 区别,它们之间的异同点见表:,3.柴油机的一个工作循环,也是由四个冲程组成的,曲轴和飞轮转动两 周,对外做一次功,活塞往复两次,除做功冲程外的其他三个冲程,也是靠 安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。,例2 (2019安徽芜湖繁昌月考)下列有关内燃机的说法中不正确的是 ( ) A.单缸四冲程内燃机工作时,依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲 程、压缩冲程和排气冲程 B.柴油机的点火方式是压燃式,汽油机的点火方式是点燃式 C.汽油机的吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机的吸气冲程 吸入的是柴油 D.内燃机的

4、大量使用会造成环境污染,解析 单缸四冲程内燃机工作时,只有做功冲程对外做功,依靠飞轮的 惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程,故A正确。汽油 机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合物,在压缩冲程中,机械能转 化为内能,内能增大,温度升高,汽油机汽缸顶端有个火花塞,压缩冲程结 束时火花塞喷出电火花,点燃燃料,产生高温、高压的气体推动活塞做 功。柴油机在吸气冲程中吸入空气,在压缩冲程中,机械能转化为内能, 空气的内能增大,温度升高;柴油机汽缸顶端有个喷油嘴,压缩冲程结束 时喷油嘴喷出雾状的柴油,柴油遇到高温的空气,达到着火点而燃烧,点 燃方式是压燃式,故C错误,B正确。内燃机的大量使用会产

5、生较多的尾 气,造成环境污染,故D正确。,答案 C,点拨 总结汽油机和柴油机的异同点:(1)相同点:四个冲程相同,做功冲 程中能量的转化相同,都是内能转化为机械能。(2)不同点:吸入的物 质不同,柴油机吸气冲程吸入的只是空气,柴油通过喷油嘴来喷出,而汽 油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物;结构不同;压缩程度 不同,效率不同;点火方式不同,柴油机采用压燃式,汽油机采用点燃 式。,题型 汽油机工作过程的判断,例 (2017浙江杭州中考)如图14-1-3,汽油机处于工作过程中的某个冲 程,对此冲程下列叙述正确的是 ( )图14-1-3 A.压缩冲程,机械能转化为内能 B.压缩冲程,内能转化为机械

6、能 C.做功冲程,机械能转化为内能 D.做功冲程,内能转化为机械能,解析 如题图所示,进气门和排气门都是关闭的,活塞上行,可以判断是 压缩冲程,在压缩冲程中机械能转化为内能,故A正确,B、C、D错。故 选A。,答案 A,解题指导 这类考题主要考查内燃机工作过程冲程的判断,解答此类题 的前提是知道热机工作时,气门、活塞、连杆的运动规律,内燃机工作 过程冲程的判断是中考的热点和重点,难度一般不大。内燃机工作时, 若气门打开时,活塞向下运动,为吸气冲程;若气门打开,活塞向上运动,为 排气冲程。气门都关闭时,若活塞向上运动压缩气体,为压缩冲程,压缩 冲程将机械能转化为内能;若气体膨胀活塞向下运动,为做

7、功冲程,做功 冲程先通过燃料燃烧将化学能转化为内能,再通过做功将内能转化为机 械能。,知识点一 汽油机,1.(2019山东德州武城月考)单缸四冲程汽油机的四个冲程示意图如图1 4-1-1所示。下列关于汽油机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确 的是 ( )图14-1-1,A.(c)(d)(b)(a) B.(b)(d)(a)(c) C.(b)(a)(c)(d) D.(a)(b)(c)(d),答案 B (a)图中两个气门都关闭,火花塞点火,此时活塞向下运动,应 该是第三个冲程做功冲程;(b)图中进气门打开,排气门关闭,活塞向 下运动,应该是第一个冲程吸气冲程;(c)图中排气门打开,进气门关 闭,活

8、塞向上运动,应该是第四个冲程排气冲程。(d)图中两个气门 都关闭,火花塞没有点火,此时活塞向上运动,应该是第二个冲程压 缩冲程。按照四个冲程的先后顺序应该是(b)、(d)、(a)、(c)。,知识点二 柴油机,2.(2019贵州黔西南州望谟月考)关于汽油机和柴油机的主要区别,说法 错误的是 ( ) A.柴油机的汽缸顶部有喷油嘴,汽油机的汽缸顶部有火花塞 B.柴油机比汽油机笨重 C.在做功冲程中,柴油机的点火方式是点燃式,汽油机的点火方式是压 燃式 D.柴油机吸入汽缸的是空气,汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物,答案 C 柴油机和汽油机的结构不同,柴油机的汽缸顶部有喷油嘴,汽 油机的汽缸顶部有火

9、花塞,故A正确;柴油机比汽油机笨重,效率高,故B 正确;在做功冲程,汽油机的点火方式是点燃式,柴油机的点火方式是压 燃式,故C错误;在吸气冲程,柴油机吸入汽缸的只是空气,汽油机吸入汽 缸的是汽油和空气的混合物,故D正确。,3.(2017云南曲靖一模)某单缸柴油机的转速是1 200 r/min,在1 s内这台 柴油机要经过 个做功冲程。除做功冲程以外的其他冲程是依 靠 来完成的。,答案 10 飞轮的惯性,解析 单缸柴油机的转速为n=1 200 r/min=20 r/s,即柴油机的曲轴每秒 转20转,要完成10个工作循环,所以要经过10个做功冲程;只有做功冲程 将内能转化为机械能,其他三个冲程都是

10、靠飞轮的惯性完成的。,1.(2019山东济南槐荫期中)在内燃机工作的四个冲程中,发生内能和机 械能相互转化的冲程是 ( ) A.吸气冲程和做功冲程 B.压缩冲程和做功冲程 C.压缩冲程和排气冲程 D.排气冲程和吸气冲程,答案 B 内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排 气冲程。压缩冲程活塞向上运动,压缩气体,对气体做功,将机械能转化 为内能;做功冲程高温、高压气体推动活塞向下运动,将内能转化为机 械能。吸气冲程和排气冲程不发生能量转化。选B。,2.(2019山东德州陵城月考)如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图, 下列说法正确的是 ( )A.该图表示的是排气冲程 B.该冲程是内能转

11、化为机械能的过程 C.该冲程中汽缸内气体分子运动剧烈程度增强 D.该冲程中主要是通过热传递的方式改变汽缸内物质的内能,答案 C 图中,汽油机两气门都关闭,活塞上行,是压缩冲程,故A错误; 压缩冲程中压缩气体做功,气体的温度升高,内能增加,机械能转化为内 能,故B错误;分子热运动的快慢与温度有关,温度升高,分子热运动变剧 烈,故C正确;压缩冲程压缩气体做功,所以是通过做功的方式改变汽缸 内物质的内能,故D错误。,1.(2017山东潍坊中考)如图14-1-2是四冲程汽油机的剖面图,它是由吸 气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的,其中内能 转化为机械能的是 ( )图14-1-2 A.

12、吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程,答案 C 在压缩冲程末,火花塞放出电火花,将燃料点燃,燃料剧烈燃 烧,产生高温、高压的气体,推动活塞向下运动,对外做功。做功过程中, 气体的内能减少,温度降低,气体的内能转化为活塞的机械能。内能转 化为机械能的是做功冲程,选C。,2.(2017江西中考)在汽油机的做功冲程中,高温、高压的燃气推动活塞 运动做功,则下列说法中正确的是 ( ) A.燃气的内能减少,温度升高 B.燃气的内能增加,温度升高 C.燃气的内能减少,温度降低 D.燃气的内能增加,温度降低,答案 C 做功可以改变物体的内能,物体对外做功,自身内能减少。在 汽油机的做功冲程中,

13、高温、高压的燃气推动活塞向下运动做功,燃气 自身的温度降低,内能减少,故C项正确。,3.(2018湖北武汉武昌一模)如图所示为四冲程内燃机工作示意图,这四 个冲程中活塞和曲轴的位置,进气门、排气门的开闭情况有错误的是 ( ),答案 B 吸气冲程,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,故A正确; 压缩冲程,两个气门都关闭,活塞向上运动,故B错误;做功冲程,两个气门 都关闭,活塞向下运动,故C正确;排气冲程,进气门关闭,排气门打开,活塞 向上运动,故D正确。,1.(2019内蒙古鄂尔多斯达拉特旗月考)一台单缸四冲程汽油机的飞轮 转速是1 200 r/min,它1 s内做功的次数和完成的冲程数是 (

14、 ) A.10次,40个冲程 B.20次,80个冲程 C.40次,80个冲程 D.80次,80个冲程,答案 A 四冲程汽油机的飞轮转速为1 200 r/min,则该飞轮每秒钟转2 0圈。因为一个工作循环飞轮转2圈,完成四个工作冲程,做功1次,所以飞 轮转20圈,共40个冲程,共做功10次。选A。,2.(2019安徽蚌埠怀远马城中学月考)在如图所示的“汽油机模型”实 验中,厚壁有机玻璃圆筒内底装有两根与静电起电机相连接的放电针。 将适量的汽油喷入筒内,用软木塞塞住筒口,摇动起电机。如果观察到 放电针放电,汽油燃烧,软木塞被高温、高压的气体 ,即可模拟四 冲程汽油机工作时的 冲程。,答案 冲出 做

15、功,解析 将适量的汽油喷入筒内,用软木塞塞住筒口,摇动起电机;当放电 针放电时,汽油燃烧,圆筒内气体的内能增加,气体对软木塞做功,软木塞 被高温、高压的气体冲出,而汽油机的做功冲程对外做功,因此该实验 可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。,1.(2019贵州遵义月考,7,)下列流程图是用来说明单缸四冲程汽 油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。关于对图中 的补充正确的是 ( )A.做功冲程 内能转化为机械能 压缩冲程 机械能转化为内能 B.压缩冲程 内能转化为机械能 做功冲程 机械能转化为内能 C.做功冲程 机械能转化为内能 压缩冲程 内能转化为机械能 D.压缩冲程 机械能转化为内能 做

16、功冲程 内能转化为机械能,() (),() (),吸气冲程,排气冲程,答案 D 根据内燃机的工作过程可知,第二个冲程是压缩冲程,在此过 程中活塞压缩汽缸内的气体,将机械能转化为内能,汽缸内的气体温度 升高。第三个冲程是做功冲程,此过程中燃料燃烧生成的高温、高压的 气体推动活塞对外做功,将内能转化为机械能。选D。,2.(2018山东广饶经济开发区乐安中学月考,17,)汽油机工作时,将 内能转化为机械能的过程是 冲程。一台单缸柴油机曲轴的转 速为2 400 r/min,则在1 s内柴油机对外做功 次。,答案 做功 20,解析 在汽油机的做功冲程中,高温、高压气体的内能转化为活塞的机 械能;单缸四冲

17、程内燃机曲轴转2圈完成1个工作循环,并对外做功1次,此 柴油机每秒曲轴转40圈,可完成20个工作循环,故对外做功20次。,1.(2018山东德州夏津双语中学月考,7,)汽车已经成为现代生活 中不可缺少的一部分,现代汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四 冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中不正确的是 ( )A.甲冲程通过做功使燃料内能增大 B.乙冲程是排气冲程,排出废气,带走大部分热量 C.丙冲程把机械能转化为内能,使汽车获得动力 D.丁冲程是吸气冲程,吸入汽油和空气的混合物,答案 C 甲冲程,气门都关闭,活塞向上运行,是压缩冲程,通过做功使 燃料内能增大、温度升高,是将机械能转化为了内能,

18、故A说法正确;乙 冲程,排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程,该冲程排出废气,带走大部 分热量,故B说法正确;丙冲程,气门都关闭,活塞向下运行,是做功冲程,将 内能转化为了机械能,故C说法错误;丁冲程,进气门打开,活塞向下运行, 是吸气冲程,该冲程吸入汽油和空气的混合物,故D说法正确。,2.(2018浙江台州椒江书生中学月考,10,)汽车是我们最熟悉的交 通工具之一。汽油机是汽车内的动力装置,通过汽油在汽缸内燃烧,生 成高温、高压的气体,推动活塞做功。如图甲所示是汽油机的 冲程,能量转化过程为 。在乙、丙两图所示的实验 中,与该冲程能量转化相同的是 。,答案 压缩 机械能转化为内能 丙,解析

19、图甲中,两个气门都关闭,活塞向上运动,因此是压缩冲程,在压缩 冲程中机械能转化为内能。图乙中,当塞子飞出去时,瓶内气体对外做 功,内能转化为塞子的机械能;丙图中,用力将活塞压下,活塞对空气做功, 空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧,是通过 对物体做功来增大物体内能的,即是将机械能转化为内能的过程。因此 与压缩冲程原理相同的是丙图所示实验。,1.(2018山东滨州中考,9,)如图14-1-3是内燃机工作循环中的一个 冲程,它是 ( )图14-1-3 A.压缩冲程,将化学能转化成内能 B.压缩冲程,将机械能转化成内能 C.做功冲程,将内能转化成机械能 D.做功冲程,将机械能

20、转化成内能,答案 C 从图中看出,两个气门均关闭,活塞下行,并且火花塞产生电 火花,所以是做功冲程。在做功冲程中,能量转化关系是气体的内能转 化为活塞的机械能。,2.(2017江苏扬州中考,15,)如图14-1-4,是汽油机模型,正在进行的 是 冲程,该冲程将 能转化为 能。图14-1-4,答案 压缩 机械 内,解析 图中两个气门都关闭,活塞向上运动,该过程是将机械能转化为 内能的过程,为压缩冲程。,1.(2018甘肃兰州中考,11,)下列关于四冲程内燃机的说法中正确 的是 ( ) A.热机效率越高,所做的有用功就越多 B.汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 C.一个工作循环对外做功一次 D.

21、压缩冲程中将内能转化为机械能,答案 C 机械效率高低,只能反映有用功在总功中所占比例的多少,机 械效率高低和有用功大小之间没有关系,故A错误;汽油机在吸气冲程中 吸入汽油和空气的混合物,故B错误;四冲程内燃机一个工作循环包括四 个冲程,只有做功冲程对外做功,因此一个工作循环对外做功一次,故C 正确;四冲程内燃机在压缩冲程中将机械能转化为内能,故D错误。,2.(2017山东德州中考,15,)如图所示是演示点火爆炸的实验装置, 按动电火花发生器的按钮,点燃盒内酒精,盒盖被打出去,这与四冲程汽 油机的 冲程能量转化相同。,答案 做功,解析 按动电火花发生器的按钮后,酒精燃烧产生的气体对盒盖做功, 将

22、气体的内能转化为盒盖的机械能,气体的内能减小;四冲程汽油机中 的做功冲程就是将内能转化为机械能的冲程。,(2018广东汕头潮南模拟)阅读短文,回答下列问题: 空气的动力 空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力,简称气动 力。当我们快速地松开鼓起来的气球时,气球会“嗖”的一下飞出去 了,这时气球获得了气动力。 经过长时间探索,人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力,推动 叶片或者活塞运动的发动机,即叶片式、活塞式空气发动机。 如图14-1-5是某新型的以空气发动机为动力的汽车。它共有4个压缩空 气缸,总容量为90 L,可储存标准大气压下90 m3的空气,其设计最高速度 可达154

23、km/h,平均每加一次气能行驶200 km或10 h。由于空气发动机,不直接使用燃料,因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方 便、“零”排放的优点。即使因为技术不成熟导致某些缺点,在科学界 引起不小的争议,但这项技术仍然具有广阔的发展空间。图14-1-5 根据上述材料,回答下列问题: (1)压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是 (选填“内燃机”,“电动机”或“蒸汽机”)提供动力的。 (2)空气发动机是利用 能做功的,空气发动机获得动力时与四 冲程汽油机的 冲程工作过程相似。 A.吸气 B.压缩 C.做功 D.排气 (3)分析上文,下面说法正确的有 。 A.松开鼓起来的气球时,气球飞出去,

24、这是因为物体受到惯性的作用 B.空气动力汽车工作时将内能转化为机械能 C.以空气发动机为动力的汽车,靠汽缸内空气燃烧产生能量 D.空气动力汽车工作时不会有能量的损失 (4)资料表明,空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度,对于产 生此现象的原因,请你提出一条合理的解释: 。,答案 (1)电动机 (2)内 C (3)B (4)气体对外做功,内能减小,温度 降低,解析 本题通过对“空气的动力”的介绍,使学生深入了解了其中的原 理及应用实例,体现了物理在高科技领域的应用。考查学生通过阅读获 取知识、利用知识的能力。(1)从节能和环保的角度分析,压缩空气动 力汽车最理想的加气工具应是电动机提供动力

25、的;(2)阅读短文可知,空 气发动机是利用内能做功的,这与四冲程汽油机的做功冲程工作过程相 似,故C正确;(3)物体的惯性只与质量有关,不能说物体受到惯性的作用, 故A错误;空气动力汽车工作时压缩的气体对外做功,将内能转化为机械 能,故B正确;以空气发动机为动力的汽车,靠汽缸内空气膨胀对外做功, 而不是靠汽缸内空气燃烧产生能量,故C错误;空气动力汽车工作时能量,会有一定的损失,因此能量不可能完全被利用,故D错误;(4)空气发动机 排出的尾气温度低于周围空气的温度,这主要是因为气体对外做功,内 能减小,温度降低。,阅读下面的短文,回答问题: 涡轮增压是一种利用内燃机运作产生的废气驱动空气压缩机的

26、技术。 涡轮增压器利用发动机排出废气的惯性来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又 带动同轴的叶轮压送由管道送来的空气,使之增压进入汽缸。 汽车发动机的工作,多是靠燃料在发动机汽缸内燃烧做功,从而对外输 出功率。 涡轮增压的主要原理是采用专门的压气机先将气体进行压缩,再让气体 进入汽缸,这样提高了进入汽缸气体的密度。空气的密度增大可以燃烧 更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,这样就可以增 加发动机的输出功率了。,请回答下列问题: (1)发动机排出废气的惯性只跟废气的 有关。 (2)发动机消耗内能驱动汽车行驶的是 冲程,该冲程将 能转化为 能。 (3)吸入相同体积空气时,使用涡轮增压的汽车与普

27、通汽车相比,牵引力 可做的功更 。 (4)发动机排出的废气的能量 (选填“能”或“不能”)全部转 化为叶轮的机械能用以压缩空气。,答案 (1)质量 (2)做功 内 机械 (3)多 (4)不能,解析 本题通过对涡轮增压的讲解,让学生了解汽车废气的再利用和输 出功率的增加的意义。题目主要考查了惯性大小的影响因素、四个冲 程中的能量转化情况、涡轮增压的汽车的优点以及能量的转化,属于综 合性题目,能使学生在知识的广度上和深度上得到锻炼和培养。(1)惯 性大小只跟物体的质量大小有关,所以发动机排出废气的惯性只跟废气 的质量有关。(2)四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲 程,其中压缩冲程将机械能转化为内能;做功冲程将内能转化为机械 能。使汽车获得动力的是做功冲程。(3)“涡轮增压”是利用高温、高 压的废气去冲击涡轮室内的涡轮高速旋转,涡轮又带动同轴的叶轮压送 由管道送来的空气,使之增压进入汽缸,所以在吸入相同体积空气时,使 用涡轮增压的汽车与普通汽车相比,牵引力可做的功更多。(4)发动机,排出的废气在利用过程中,要克服摩擦力做功,机械能转化为内能,所以 发动机排出的废气的能量不能全部转化为叶轮的机械能用以压缩空 气。,