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第十四章内能的利用1.热机课堂教学展示新课导入我们先来学习第十四章第一节——热机火，能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。钻木取火，人类第一次学会使用自然的力量；而古老的热机——蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。现代的热机广泛使用在汽车、火车、轮船、飞机、火箭上。热机到底是怎样将内能转化成我们需要的机械能的呢？通过这一章的学习，我们就会清楚了。世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于1世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。向瓦特致敬！你能简单的讲述瓦特与蒸汽机的故事吗？课前导入看完演示然后讨论这个实验中能量转化的情况。演示在这个实验中，燃料燃烧时产生的热量传递给水蒸气；塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的动能。那么，蒸汽机如何获得机械能的呢？我们先来看一个演示实验1.原理新知探究燃料的化学能内能机械能燃烧做功2.热机：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。一、热机3.热机的种类蒸气机内燃机汽轮机喷气发动机火箭等利用内能做功的机器——热机种类有很多。例如，蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。蒸汽机车蒸汽机车喷气发动机火箭发动机火电站的汽轮机4.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。常见的内燃机：汽油机柴油机(1)汽油机(2)柴油机①构造②工作原理③汽油机完整工作过程①构造②工作原理进气门排气门火花塞活塞连杆曲轴气缸结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作二、汽油机1.结构进气门排气门火花塞活塞连杆曲轴气缸新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作2、汽油机的工作过程1、吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作汽油机的工作过程2、压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作汽油机的工作过程3、做功冲程在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作五、汽油机的工作过程4、排气冲程进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作五、汽油机的工作过程汽油机比较轻巧，噪音较低，常用在汽车、飞机和小型农业机械（如插秧机、机动喷雾器）上面。新知探究结构吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程连续工作五、汽油机的工作过程汽车用四缸内燃机新知探究五、汽油机的工作过程想想议议1、在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？2、哪个冲程使汽车获得动力？3、哪个冲程排出了汽车的废气？新知探究五、汽油机的工作过程知识击破冲程：内燃机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动，叫做一个冲程(或行程)，一个工作循环有四个冲程。冲程活塞运动状况进气阀排气阀混合气体状态能量转变情况吸气压缩做功排气向下运动向上运动向下运动向上运动开启关闭关闭关闭关闭关闭关闭开启进入气缸温度升高,压强增大爆发性燃烧排出气缸机械能转变为内能消耗机械能内能转变为机械消耗机械能吸气冲程做功冲程排气冲程压缩冲程汽油机的工作原理知识击破例1、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时各冲程示意图，排列顺序正确的是()A．甲、乙、丙、丁B．丁、丙、乙、甲C．甲、丙、乙、丁D．丁、甲、丙、乙答案：D六、柴油机的工作过程柴油机的构造喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴六、柴油机的工作过程柴油机工作原理吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程六、柴油机的工作过程吸气冲程空气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。六、柴油机的工作过程压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。机械能转化为内能。六、柴油机的工作过程做功冲程在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。六、柴油机的工作过程排气冲程燃烧后的废气进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。•一个工作循环：•活塞：往复两次。•曲轴：转动两周。•完成：四个冲程。•对外做功：一次。•辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。六、柴油机的工作过程七、想想议议：汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？知识击破区别机种燃料构造吸入气体点火方式使用范围柴油机汽油机柴油汽油顶部是喷油嘴顶部是火花塞空气汽油与空气的混合物压燃式点燃式载重汽车、火车、轮船、拖拉机等小汽车、低速飞机、轻型机械等柴油机与汽油机的主要区别知识击破优点：运转速度快、重量轻、功率大，应用广泛。缺点：尾气（带有有毒、有害气体）污染环境。②、一个工作循环都要经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程。所以被称为四冲程内燃机。③、在一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，气缸内的燃油燃烧爆发1次，对外做功1次。①、基本构造和主要部件的作用相似。柴油机与汽油机的共同点内燃机的优缺点知识击破例2、关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是()A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸，汽油机吸入汽缸的是空气C．汽油机在做功冲程中，进气门关门排气门打开D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能答案：D八、内燃机的应用汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。(1)汽油机的应用(2)柴油机的应用柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。飞向太空新知探究内燃机在航空事业上的应用早在14世纪末，我国有一位官吏叫万户，他就进行了“飞天”尝试，称为人类飞行史上的先驱者。飞向太空新知探究现代火箭的特点是功率巨大，不仅可以在高空飞行，而且可以飞出大气层。飞向太空新知探究多级火箭可以作为星际航运的运载工具。一、利用内能来做功本课小结通过本节课，你学到了什么？将由燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置，统称为热机。本课小结二、什么是内燃机本课小结通过本节课，你学到了什么？将由燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为内燃机。三、汽油机的工作过程四、柴油机的工作过程本课小结一、热机，利用内能来做功注意1、热机：将燃料燃烧时释放出的内能转化为机械能的机械，统称为热机；2、汽油机就是热机的一种，它的构造主要有进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴；3、汽油机分四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，汽油机在生活中的应用相当多。一、汽油机直击考点解析1、如图所示是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图，下列四组关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列，正确的是（）A.丙、丁、乙、甲B.乙、丁、甲、丙C.乙、甲、丁、丙D.甲、乙、丙、丁B1）甲图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是第三冲程：做功冲程；2）乙图中进气门打开，排气门关闭，应该是第一个冲程：吸气冲程；3）丙图中进气门关闭，排气门打开，应该是第四个冲程：排气冲程；4）丁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乙、丁、甲、丙。故选B。一、汽油机直击考点解析2、图中四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的，你认为让汽车获得动力的冲程是（）B1）在汽油机的四个冲程中，内能转化为机械能的是做功冲程，该冲程让汽车获得动力。2）A图：进气门打开，活塞向下运动，气缸容积增大，是吸气冲程；B图：气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程；C图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；D图：排气门打开，活塞向上运行，气缸容积减小，是排气冲程；故选B选项。一、汽油机注意1、柴油机也是热机，它满足热机所有的特点；2、柴油机的燃料是柴油，它的结构有气缸、活塞、进气门、排气门、曲轴、连杆、喷油嘴，和汽油机结构非常相似，不同点要注意；3、也是有四个工作冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。二、柴油机直击考点1、对于四个冲程的汽油机和柴油机下列说法不正确的是（）A．第一冲程吸人汽缸的都是燃料和空气的混合物B．第二冲程中都是将机械能转化为内能C．第三冲程都是由燃气推动活塞做功D．第四冲程都是飞轮的惯性带动曲轴运动解析A1）四冲程汽油机和柴油机，四个冲程是吸气、压缩、做功、排气。在吸气冲程中，汽油机吸人汽缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸人汽缸的都是空气；2）在压缩冲程中都是将机械能转化为内能；3）在做功冲程中都是由燃气燃烧推动活塞做功；4）在排气冲程中都是飞轮的惯性带动曲轴运动。所以在此题中，不正确的是选项A。二、柴油机直击考点2、柴油机压缩冲程中，汽缸中空气的温度、压强、体积的变化情况应是（）A.温度升高、压强减小、体积增大B.温度降低、压强减小、体积减小C.温度升高、压强增大、体积减小D.温度降低、压强减小、体积增大解析在汽油机压缩冲程中，汽油和空气的总量不变，活塞上移压缩汽油和空气的混合物，体积减小、压强增大，将机械能转化为内能，使混合物的内能增加、温度升高，故选D。C二、柴油机解题方法点拨：1、首先，了解汽油机和柴油机的区别；2、其次，知道汽油机和柴油机的四个冲程原理；3、然后，明确每个冲程中能量的变化；4、最后，分析题意，解答问题。