1、1第 1 节 热机 素材一 新课导入方式一 【实验导入】生活中人们常常利用内能来加热物体，比如：生火做饭、取暖、烧制瓷器、冶炼钢铁等，除此以外，人们还能利用内能来做什么呢？我们来看下面一个小实验。演示实验或播放视频片段：利用内能来做功。(见素材二电子视频之“内能转化为机械能”)图 1411导入语：内能是如何来做功的呢？它做功的实质又是什么呢？这节课我们就来研究这些问题。方式二 【情景导入】多媒体展示以下图片；图 1412导入语：汽车奔驰、列车飞驶，一日千里！万吨巨轮劈波斩浪、远涉重洋！飞机刺破苍穹、翱翔蓝天！它们为什么能在交通运输方面大展神威呢？好，让我们一起走近热机，了解它们的工作原理吧！实
2、验改进：内能做功的演示实验改进(教材 P17)问题 该实验中软木塞冲出时间短，不易观察；存在一定危险性，可能烫伤学生。改进方法 在原实验装置的软木塞中插入一根玻璃管，在玻璃管的出口处放一个纸制小风车。实验现象 水沸腾后，大量热气从玻璃管中冲出，推动小风车转动。2图 1413优点 实验现象更明显，更加直观形象，安全有趣，更好地调动学生的积极性。考点小说 对于热机中的内燃机，必须清楚了解单缸四冲程汽油机的工作过程及压缩、做功冲程中能量的转化情况，这是中考关于热机问题的主要考查点，多以选择题、填空题的形式出现。源起教材 P19 图 14.14 四冲程汽油机工作示意图例 1 十堰中考 如图 1414
3、所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于内能转化为机械能的冲程是( )图 1414答案 D图 1415例 2 黔东南中考 如图 1415 所示为汽油机工作过程中某一冲程的示意图，此图是_冲程。有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程，成为六冲程汽油3机，也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向汽缸内喷水，水在汽缸内汽化成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，这种汽油机一个工作循环有六个冲程，做功_次，这种汽油机这样设计的目的是_。答案 压缩 2 提高热机的效率(节约能源)材料一内燃机的起源第一台实际使用过的内燃机，是 1859 年法国工程师勒努瓦制造的。这是一台煤气机，效率很低。1876
4、 年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的煤气机，称为奥托循环机，这是内燃机划时代的进步。1892 年，德国工程师狄塞尔提出了压缩点火式内燃机的设计原理，经过多次试验和改进，于 1897 年制成第一台压燃式内燃机，使用液体燃料，热效率比以前的内燃机都高。内燃机的发明，使热机的效率由蒸汽机的 10%左右，提高到了 40%左右。而且由于内燃机轻巧，适于用在交通工具上，对促进交通运输业的发展起了关键的作用。材料二蒸汽机工作过程简介如图 1416 所示，当煤或燃油燃烧加热锅炉里面的水时，会得到大量的蒸汽，这些蒸汽通过管道、进气管进入图示汽室内，此时滑块阀门处在右边，滑块阀门将上面汽室与下面汽缸连通的左
5、右两管中的右管隔断，只让左管相通，同时滑块阀门下面的一段管道将汽缸的右端与排气管接通，此时进入汽室内的蒸汽只能通过左管进入到汽缸内的左端，蒸汽的内能推动活塞向右运动，活塞便会通过连杆拉动曲柄，从而使轮子向前转动，与此同时，活塞向右运动时，也会通过连杆上面的小杠杆将滑块阀门拉向左边，滑块阀门下面的一段管道将汽缸的左端与排气管接通(滑块阀门下的一段管道是可以同滑块阀门一起左右移动的)，将汽室与汽缸连通的左管隔断，右管接通，使蒸汽只能从右管进入到汽缸的右端，从而再推动活塞向左运动，活塞通过连杆再推动曲柄(此时曲柄已转到轮子的下边)，使轮子继续向前滚动，同时活塞向左运动的过程中，再次将滑块阀门拉到右端
6、，并将汽缸左端的废气通过排气管排出，然后继续进行下一次同样的循环。图 1416蒸汽机的工作原理是：燃料燃烧将化学能转化为内能，然后内能对活塞做功，将内能转化为机械能。材料一 内燃机的起源第一台实际使用过的内燃机，是 1859 年法国工程师勒努瓦制造的。这是一台煤气机，效率很低。1876 年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的煤气机，称为奥托循环机，这是内燃机划时代的进步。1892 年，德国工程师狄塞尔提出了压缩点火式内燃机的设计原理，经过多次试验和改进，于 1897 年制成第一台压燃式内燃机，使用液体燃料，热效率比以前的内燃机都高。内燃机的发明，使热机的效率由蒸汽机的 10左右，提高到了 4
7、0左右。而且由于内燃机轻巧，适于用在交通工具上，对促进交通运输业的发展起了关键的作用。材料二 蒸汽机工作过程简介如图所示，当最右边燃料燃烧加热锅炉里面的水时，会得到大量的蒸汽，这些蒸汽通过管道、进气管进入这个汽室内，此时滑块阀门处在右边，滑块阀门将上面汽室与下面汽缸连通的左右两管中的右管隔断，只让左管相通，同时滑块阀门下面的一段管道将汽缸的4右端与排气管接通，此时进入汽室内的蒸汽只能通过左管进入到汽缸内的左端，蒸汽的内能推动活塞向右运动，活塞便会通过连杆拉动曲柄，从而使轮子向前转动，与此同时，活塞向右运动时，也会通过连杆上面的小杠杆将滑块阀门拉向左边，滑块阀门下面的一段管道将汽缸的左端与排气管
8、接通（滑块阀门下的一段管道是可以同滑块阀门一起左右移动的），将汽室与汽缸连通的左管隔断，右管接通，蒸汽这次只能从右管进入到汽缸的右端，从而再推动活塞向左运动，活塞通过连杆再推动曲柄（此时曲柄已转到轮子的下边） ，使轮子继续向前滚动，同时活塞向左运动的过程中，再次将滑块阀门拉到右端，并将汽缸左端的废气通过排气管排出，然后继续进行下一次同样的循环。蒸汽机的工作原理是：燃料燃烧的化学能转化为内能，然后内能对活塞做功，将内能转化为机械能。1. 热机包括内燃机，柴油机和汽油机都属于内燃机，关于热机的下列说法中正确的是（ ）A汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞B柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸
9、入气缸C四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程D在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能2. 生活中常见的汽车和摩托车大多是采用四冲程汽油机来工作的四冲程汽油机在一个工作循环中，下列说法不正确的是（ ）A对外做功一次 B有两次能量转化C曲轴转动两周 D压缩冲程把内能转化为机械能3. 从原理的发现到实际的应用，往往要解决许多技术上的难题如图所示的汽油机只有在做功冲程中燃气才给活塞一个动力，但汽油机却可以连续工作，其中关键部件是（ ）A火花塞 B连杆 C曲轴和飞轮 D进气门和排气门4. 热机是将_能转化成机械能的机器，如图所示是汽油机的_冲程美国大众
10、科学杂志评出 20062007 年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”，这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸中的水请你指出该“六冲程引擎”的一个优点：_5. 如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮你观察到的现象是_图中情景演示的是“四冲程”汽油机工作过程中的_冲程，这个情景中_能转化为_能【趣味链接】6. 如图所示为四缸发动机工作原理：内燃机
11、通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，5其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作【拓展延伸】（1）发动机在做功冲程里，高温高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将_能转化为_能（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数该发动机在 1 s 内做功_J，单缸排量 V=_L在每个做功冲程里，发动机做功 W=_J（3）在做功冲程里，燃气对活塞所
12、做的功可表示为 W=p V，式中 p 表示燃气对活塞的压强，则 p=_Pa（1 L=10 -3 m3）1.C解析：汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，A 选项错误；柴油机吸入的只是空气，B 选项错误；进、排气门都关闭的是压缩冲程和做功冲程，C 选项正确；在柴油机的压缩冲程，机械能转化为空气的内能，D 选项错误故选 C2.D解析：在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，对外做功一次，选项 A 说法正确，不符合题意在压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能；在做功冲程中，将气体的内能转化为活塞的机械能故在一个工作循环中有两次能量转化，选项 B 说法正确
13、，不符合题意在汽油机的一个工作循环中，可以完成四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两周，选项 C 说法正确，不符合题意在压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能，选项 D 说法错误，符合题意故选 D3.C解析：解决此题要知道内燃机的工作过程：在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，只有在做功冲程中使机车获得动力，其他三个冲程均为辅助冲程，依靠惯性完成在汽油机的做功冲程中，燃气给活塞一个动力，汽油机的曲轴和飞轮获得动能，虽然在其他冲程没有动力，但由于惯性汽油机可以连续工作；故选 C4. 内 做功 提高热机效率（节能、环保）解析：热机就是利用热来工作的，将内能转
14、化为机械能；图中所示火花塞冒出电火花，活塞向下运动，进气门和排气门关闭，是做功冲程；我们都知道热机在工作时产生了大量的热，“六冲程引擎”可以利用水将这些热量转化为水蒸气，再次利用起来，大大地提高了热机的效率，节约了能源5. 盒盖被弹飞，塑料盒口有白雾出现 做功 内 机械解析：透明的塑料盒相当于一个气缸，塑料盒的盖相当于活塞，酒精在塑料盒内燃烧，产生高温高压的燃气，推动塑料盒盖运动，把内能转化为机械能，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，此过程类似于内燃机中的做功冲程6.思维点睛：（1）内 机械 （2）1.210 5 0.5 600 （3）1.210 6解析：（1）发动机在做功冲程里，高温高
15、压的燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能（2）发动机在 1 s 内做功： W=Pt=120103 W1 s=1.2105 J因为四缸总排量为 2.0 L，单缸排量： V=2.0 L/4=0.5 L排 量 2.0 L输出功率 120 kW转 速 6000 r/min6因为发动机在 1 s 内做功 1.2105 J，发动机有四个缸同时工作，所以每个缸 1 s 内做功： W=1.2105 J/4=3104 J又因为转速为 6000 r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周，做功一次，所以 1s 内做功 50 次，每个做功冲程做功： W =3104 J/50=600 J（3）因为 W =pV， V=0.5 L=0.510-3 m3，所以燃气对活塞的压强： p= W / V=600 J/0.510-3 m3=1.2106 Pa
