10.4热机

热机【教学目标】1、知识与技能●了解四冲程内燃机的基本构造和工作原理。

●知道四冲程内燃机的工作过程和能量转化情况。

●知道柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。

2、过程与方法●通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功。

●利用动画、图片或模型讲解四冲程内燃机的基本结构和工作过程。

●通过分析汽油机和柴油机的构造及工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法。

3、情感态度与价值观●通过阅读“科学世界”，了解现代汽车的一些常识，扩展学生的知识面，养成学生的环保意识。

●了解这些内燃机在生产和生活中的应用，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。

【教学重点】热机的工作原理和汽油机的工作过程【教学难点】汽油机和柴油机的异同点和能量转化【教学准备】教师准备：PPT课件、四冲程汽油机模型（J2255型）和柴油机模型等。

【教学过程】教学过程教学内容教师活动学生活动一、创设情境，激趣导入【创设情境】同学们，汽车已经是我们现代生活中不可缺少的交通工具，18世纪第一辆汽车问世时，速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经是声速的几倍，达到了1678千米每小时。

倾听讲述。

世界上第一辆汽车世界上最快的汽车你想知道汽车是如何获得这么大的机械能的吗？我们这节课要学习的知识——热机，将会揭开它神秘的面纱。

板书课题：§14.1热机（设计意图：设置问题悬念，让学生感受热机的威力，诱发学生强烈的探索欲望，由生活走向物理。

）听讲，愉快地进入新课学习。

二、探究过程：（一）热机1、热机的原理【演示实验】如图：在试管内装少许水，用一层红色塑料薄膜裹着棉花塞在试管中上部，利用点燃的酒精灯对封闭试管中的水加热一段时间，当水沸腾时，水蒸汽会慢慢推动塞子向试管口运动，让学生观察现象。

（提示：为节约时间，可用热水或提前加热；试管口对着空处，塞子不要塞得太紧，以防危险。

）出示问题让学生思考：（1）看到什么现象？（2）棉花塞被顶向管口，推动塞子的能量来自哪里？（3）水蒸气具有的内能从何得到？总结：在这个实验中，酒精燃烧的化学能→水和水蒸气的内能→塞子的机械能，这个实验虽然简仔细观察现象。

10.4“热机”知识过关练习题一、单选题1. 下列关于热现象的说法，正确的是A. 在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能B. 0℃的水变成0℃的冰，温度不变，故内能不变C. 集中供暖采用热水循环，是因为水的比热容较大D. 火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢含有的热量多【答案】C【解析】试题分析：汽油机的压缩冲程，活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能．水凝固成冰，温度不变，由于放出热量，内能减小．热水供暖利用了水的比热容大，能放出较多的热量．含有热量说法不科学．采用液氢作为燃料，因为它的热值大．所以选择C．考点：热现象2. 关于热机，下列说法错误的是A. 热机性能好坏的重要标志之一是热机效率B. 火箭发动机属于热机C. 通过技术改进，热机效率可达100%D. 在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量，可以大大提高热机效率【答案】C【解析】A、热机效率是指用来做有用功的能量占燃料燃烧放出总能量的百分比,这是热机性能好坏的重要标志之一,所以A选项是正确的;B、热机是把内能转化为机械能的装置,火箭属于热机.所以B选项是正确的;C、无论科技如何发展,热机的效率可以提高,总存在摩擦、要做额外功,效率一定不会达到100%.故C错误;D、设法利用废气的能量是提高热机效率的重要措施,所以D选项是正确的;所以C选项是正确的【点睛】解决此题要正确理解热机效率的概念及其物理意义;热机工作过程中,在压缩冲程机械能转化为内能,做功冲程内能转化为机械能;任何能量转化过程都伴随能量的损失,所以转化效率不可能达到100%;热机的使用,使人类对化石能源的依赖很强,现在大气污染的主要途径就是利用化石能源的结果,人类不能以牺牲环境为代价来发展.3. 下列说法正确的是A. 一台单缸汽油机，飞轮每分钟转600转，那么这台汽油机每秒钟内对外做功10次B. 热机的效率可以大于1C. 总的看来，内燃机实现了内能向机械能的转化，但在它的工作过程中，也有机械能转化为内能的过程D. 燃料的燃烧值要随着燃料的不断燃烧而减小【答案】C【解析】试题分析：一台单缸汽油机，飞轮每分钟转600转，那么这台汽油机每秒钟内对外做功5次；热机的效率都小于1，总的看来，内燃机实现了内能向机械能的转化，但在它的工作过程中，也有机械能转化为内能的过程；燃料的燃烧值是质量为1kg 的某种燃料完全燃烧时放出的热量，热值是物质的属性，跟燃料的质量、体积等无关．A ．一台单缸汽油机，飞轮每分钟转600转，那么这台汽油机每秒钟内对外做功10次 不合题意；B ．热机的效率可以大于1 不合题意；C ．总的看来，内燃机实现了内能向机械能的转化，但在它的工作过程中，也有机械能转化为内能的过程符合题意；D ．燃料的燃烧值要随着燃料的不断燃烧而减小 不合题意；故选C ．考点：此题考查的是热机和热值．点评：在此题中注意了解热机的工作原理和热值的概念的理解．4. 关于能源与可持续发展，下列认识正确的是（ ）A. 能量在转化或转移的过程中，总量不变B. 太阳能电池是将太阳能转化为内能的装置C. 天然气是一种清洁能源，人类可以无尽地开发利用D. 核燃料是可再生能源【答案】A【解析】【详解】A ．根据能量守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，总量保持不变，故A 正确；B ．太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，而不是转化为内能，故B 错误；C ．天然气是一种化石能源，在地球上的储量是有限的，人类不可能无尽地开发利用，故C 错误；D．核燃料是地球上的储量是有限的，属不可再生能源，故D错误．答案为A．5. 下列有关热学知识的认识，正确的是（）A. 0℃的冰没有内能B. 只有热传递可以改变物体的内能C. 温度越高，分子做无规则运动越激烈D. 热机的做功冲程是将机械能转化为内能【答案】C【解析】试题分析：一切物体都具有内能，故A错误；做功和热传递都可以改变物体的内能，故B错误；分子的无规则运动与温度有关，物体的温度越高，分子的无规则运动越激烈，故C正确；做功冲程中内能转化为机械能，故D错误；故应选C．【考点定位】内能6. 四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（）A. 吸气冲程B. 压缩冲程C. 做功冲程D. 排气冲程【答案】C【解析】【详解】吸气冲程、排气冲程都是消耗机械能的冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能，而做功冲程是把内能转化为机械能．7. 提高热机效率的有效途径是A. 采用优质的燃料B. 避免使用热机C. 降低热机的功率D. 减少热机的各种热损失，保证良好的润滑【答案】D【解析】试题分析：采用优质的燃料，提高燃料的热值，并不能提高热机的效率，所以A错误；不使用热机，并不能提高热机的效率，所以D错误；降低热机的效率很明显不符合题意，所以C错误；减少热机的各种热损失，保证良好的润滑，可以提高有效利用的能量与总能量之比，所以D正确．考点：热机的效率8. 下列说法正确的是( )A. 内燃机是利用电能做功的机械B. 内燃机在做功冲程把内能转化为机械能C. 内燃机在压缩冲程把内能转化为机械能D. 随着技术的进步，内燃机的效率达到100％【答案】B【解析】【详解】A．内燃机是利用内能转换成机械能的机械，选项A不符合题意；B．内燃机做功冲程把内能转换成机械能，选项B符合题意；C．内燃机压缩冲程把机械能转换成内能，选项C不符合题意；D．不论技术如何进步，内燃机总有损耗，故内燃机的效率总小于100％．D选项不符合题意；答案选B．9. 关于能量的说法中，以下说法中错误的是（）A. 电灯把电能转化光能B. 电饭煲把电能转化为内能C. 风力发电机把风能转化为电能D. 燃气热水器把电能转化为内能【答案】D【解析】试题分析：电灯把电能转化光能，故A正确；电饭煲把电能转化为内能，故B正确；风力发电机把风能转化为电能，故C正确；燃气热水器把化学能转化为内能，故D错误；应选D．考点：能量的转化10. 下列有关热现象的说法正确的是A. 汽油机工作过程只有三个冲程B. 热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递C. 汽油机在做功冲程中把机械能转化为内能D. 冬天用热水袋暖手是通过做功的方式改变物体的内能【答案】B【解析】【分析】（1）汽油机工作中，一个工作循环有四个冲程；（2）据热传递的定义可知，热量总是从高温物体传向低温物体的；（3）汽油机在做功冲程中把内能转化机械能；（4）改变内能的方式有：做功和热传递．【详解】A. 汽油机工作中，一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故A错误；B. 热量从高温物体传向低温物体过程称为热传递，故B正确；C. 汽油机在做功冲程中把内能转化为机械能，故C错误；D. 改变内能的方式有：做功和热传递，冬天用热水袋暖手是通过热传递的方式改变物体的内能，故D错误；故选B.11. 下列关于热机的说法中正确的是A. 热机为外界提供动力在压缩冲程B. 所有的热机都是用汽油作为燃料C. 汽车排出的尾气发生在热机做功冲程D. 热机对大气的污染主要是尾气的排放【答案】D【解析】【详解】A. 做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为热机工作提供动力，所以A是错误的；B. 热机中有燃烧汽油的(汽油机),有燃烧柴油的(柴油机),有燃烧液态氢的(火箭喷气发动机)，所以B是错误的；C. 汽车排出的尾气发生在热机排气冲程，所以C是错误的；D. 热机都是靠燃烧燃料获得能量的，汽油、柴油等燃料燃烧时都会放出有害气体，污染环境，所以D是正确的．故选D.【点睛】（1）在四冲程内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生大量的高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能．（2）热机的种类有很多，像老式火车的蒸汽机（燃烧煤）、汽车的内燃机（燃烧汽油）、发电厂的汽轮机（燃烧煤）、火箭的喷气发动机（燃烧氢）都是利用内能做功的机器．（3）内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．（4）汽车排放的尾气中有水蒸气、二氧化碳等无害气体，也有二氧化氮等氮氢化合物有害气体．12. 如图所示，把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中，下列说法正确的是（）A. 煤气的燃烧过程是内能转化为化学能B. 煤气燃烧越充分，它的热值越大C. 水的温度越高，水分子运动越剧烈D. 烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能【答案】C【解析】【详解】煤气燃烧是将化学能转化为内能；某种燃料的热值是固定不变的；烧水是通过热传递改变水的内能；温度升高，分子运动越剧烈，故ABD错误，C正确，选C．13. 汽油机在工作时，把内能转化为机械能的冲程是（）A. 吸气B. 压缩C. 做功D. 排气【答案】C【解析】试题分析：内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程．解：A 、进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，没有能量的转化，故A 不符合题意；B 、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程机械能转化为内能，故B 不符合题意；C 、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程内能转化为机械能，故C 符合题意；D 、排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，没有能量的转化，故D 不符合题意．故选C ．【点评】本题主要考查对热机一个工作循环中各冲程情况的了解以及工作的实质，并掌握涉及能量转化的两个冲程．14. 下列关于“热机”的说法中，正确的是（ ）A. 通过技术改进，热机效率可达100%B. 做功冲程将机械能转化为内能C. 热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高D. 摩擦生热是利用做功的方式来改变物体的内能【答案】D【解析】 解答：A. 无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到100%，此选项错误；B. 做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，此选项错误；C. 热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，此选项错误；D. 摩擦生热，克服摩擦力做功，使机械能转化成内能，属于做功改变物体内能，此选项正确．故选D点睛：（1）任何能量转化过程都伴随能量的损失，所以转化效率不可能达到100%；（2）热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能；（3）因为水的比热容较大，常用来做冷却剂；（4）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程；做功过程是能量的转化过程，即机械能与内能之间相互转化．15. 对如图所示内容的解读正确的是A. 甲：四冲程汽油机的做功冲程B. 乙：M管中水面上升说明流体中流速大的地方压强大C. 丙：量筒内液体的体积为40mLD. 丁：反应后天平指针偏右说明该反应不符合质量守恒定律【答案】A【解析】【详解】A．观察甲图可知，汽油机两个阀门都关闭，活塞向下运动，高温高压的燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，是做功冲程，A正确．B．用塑料管水平吹气时，细管M的上方空气流速大压强小，细管M中的水在烧杯水面上方较大的大气压作用下上升，B错误．C．量筒在读数时，视线应以液体的凹面相平，故丙图中液体体积小于40mL，C错误．D．该反应有二氧化碳气体产生，气体散发到空气中，故左盘变轻了，但仍然符合质量守恒定律，D错误．故选A.【点睛】（1）根据气门的闭合与开启、活塞的运行方向、结合火花塞的情况可判断是哪个冲程；（2）根据流体压强与流速的关系可判断M管中水面上升的原因；（3）读取量筒示数时，视线要与液面的最底处相平；（4）化学反应都要符合质量守恒定律．二、填空题16. 小时候经常玩的一个游戏，就是把喝完了水的矿泉水瓶扭转加压，然后比赛谁的瓶盖飞的远．瓶盖飞的远近和技术有关，但无一例外的有趣现象是会有白色的水雾从瓶子口冒出（如甲）．在这个过程中发生的能量转化是________，如图________（填“乙”或“丙”）中汽油机的工作过程与这一情景过程中能量的转化是一致的．【答案】(1). 内能转化为机械能(2). 乙【解析】【详解】瓶盖飞出去时，是瓶内水蒸气体积膨胀，对瓶盖做功，瓶内水蒸气内能减小，温度降低，内能转化为机械能；如图乙中，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程．汽油机的做功冲程中，火花塞放电，点燃混合气体，高温高压的燃气推动活塞做功，也是内能转化成机械能，二者能量的转化相同．17. 汽油机工作的四个冲程中，_____冲程将内能转化为机械能，将机械能转化为内能的是______冲程．【答案】(1). 做功(2). 压缩【解析】试题分析：内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程，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．解：在汽油机的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化成内能，做功冲程将内能转化成机械能．故答案为做功；压缩．【点评】此题主要考查了内燃机的四个冲程及能量转化情况，是一道基础性题目．18. 如图所示的是四冲程汽油机的冲程，若该汽油机的飞轮转速为3600转/分，则该汽油机活塞1s内对外做功_____次．【答案】30【解析】单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min=60r/s，即每秒钟转60圈；而飞轮每转2圈，对外做功1次；所以，该汽油机活塞1s内对外做功12×60=30次；点睛：在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次．19. 电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远（如图）．此过程中的能量转化方式与汽油机的_____冲程相类似．实验时在盒内滴入2×10﹣4kg的酒精，这些酒精完全燃烧放出的热量是_____J．（q酒精＝3×107J/kg）【答案】(1). 做功(2). 6000【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移；汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；（2）已知酒精的热值和质量，利用公式Q放＝mq计算完全燃烧2×10﹣4kg酒精放出的热量．【详解】根据题意知道，按动电火花发生器的按钮，会点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是由于酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，变成盒盖的机械能，是将内能转化为机械能的过程，与四冲程汽油机的中的做功冲程相类似；由Q放=mq知道，酒精完全燃烧放出的热量是：Q放=mq=2×10-4 kg×3.0×107 J/kg=6000J．20. 汽油机一个工作循环由________个冲程组成，其中________冲程把机械能转化为内能．【答案】(1). 四(2). 压缩【解析】【分析】要解决此题需要掌握内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程．同时要了解各个冲程的能量转化情况．【详解】汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程．压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，所以将机械能转化为内能．21. 如图是四冲程汽油工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在_____冲程，当燃料混合在气缸内燃烧时将_____能转化为内能．【答案】(1). 压缩(2). 化学【解析】【详解】从图中可以看出，两气门都关闭和活塞向运动，可以判断这个冲程是压缩冲程；汽油在气缸内燃烧时将化学能转化为内能．22. 如图甲、乙所示，是我们在课堂上观察的两个实验，在甲实验中通过做功方式将______能转化为________能，该过程对应着汽油机工作循环中的__________冲程；而在乙实验中是将_________能转化为_______能，下面四幅图中的_______图所对应的能量转化过程与乙实验相同．若该汽油机飞轮转速为3600r/min，则该汽油机每秒完成________个冲程，对外做功_______次．【答案】内；机械；做功；机械；内；D；120；30；【解析】试题分析：（1）解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，其中在做功冲程中，是内燃机的内能转化为机械能，在压缩冲程中是机械能转化为内能．（2）改变物体内能的方式有热传递和做功两种．做功改变物体内能的实质是能量的转化，具体来说是内能和机械能的相互转化．对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外做功，物体的内能减少，温度降低．如图甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，在甲实验中通过做功方式将内能转化为机械能，该过程对应着汽油机工作循环中的做功冲程；而在乙实验中是将机械能转化为内能，上面四幅图中的D图所对应的能量转化过程与乙实验相同．若该汽油机飞轮转速为3600r/min，飞轮转速为60r/s；则该汽油机每秒完成120个冲程，对外做功30次．故答案为内；机械；做功；机械；内；D；120；30．考点：做功改变物体内能；内燃机的四个冲程；有关热机的计算．23. 汽车汽油机是由四个冲程的不断循环来保证连续工作的，其中由机械能转化为内能的是_____冲程．已知汽油的热值为4.6×107J/kg ，2kg 汽油完全燃烧时释放的热量为_____J ．已知汽车防冻液比热容为4.2×103J/（kg•℃），防冻液从90℃冷却到20℃的过程中，放出的热量为2.94×106J ，则汽车防冻液的质量为_____kg ．【答案】 (1). 压缩 (2). 9.2×107 (3). 10 【解析】【分析】（1）在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是压缩冲程，内能转化为机械能的是做功冲程； （2）知道汽油的质量、热值，根据Q mq =求出汽油完全燃烧时释放的热量；（3）知道防冻液放出的热量、比热容、初温和末温，利用Q cm t =放求汽车防冻液的质量．【详解】（1）在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，使其内能增大、温度升高，机械能转化为内能；（2）完全燃烧2kg 汽油放出的热量：772 4.610/9.210Q mq kg J kg J ==⨯⨯=⨯；（3）由Q cm t =放得汽车防冻液的质量：63 2.9410104.210/(?)(9020)Q J m kg c t J kg ⨯===⨯⨯-放．℃℃℃ 故答案为压缩；9.2×107；10． 【点睛】本题考查了汽油机四冲程特点、燃料完全燃烧放热公式Q mq =、放热公式Q cm t =放的应用，属于基础性题目．24. “永动机”不能实现，是由于它违背了________．燃料燃烧时，释放到空中的能量不能再有效利用说明能量转化具有________．【答案】 (1). 能量守恒定律 (2). 方向性【解析】【详解】永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律．燃料燃烧，化学能转化为内能，释放到空中的这些能量不能再利用说明能量转化具有方向性．【点睛】根据能量守恒定律的内容解答．明确转化和转移．转化能的形式发生变化，转移能的形式不变．能量可以相互转化，能量转化具有方向性．25. 一台单缸四冲程汽油机的转速是1200 r/min ，这台汽油机的活塞每秒对外做了_____次功，若该汽油机的效率是25%，在汽油机内完全燃烧2 kg 汽油时这些热量通过汽油机的转化，能对外做_____J 的有用功．（汽油的热值为4.6×107 J/kg ）【答案】 (1). 10 (2). 2.3×107 【解析】（1）已知四冲程汽油机的转速是1200r/min=20r/s ，一个工作循环飞轮转两周，对外做一次功， 所以这台汽油机的活塞每秒对外做了10次功．（2）由Q=qm 可得，在汽油机内完全燃烧2kg 汽油时，放出的热量77 qm 4.610/29.210Q J kg kg J ==⨯⨯=⨯放， 根据η100%W Q =⨯放可得， 对外所做有用功77W η25%9.210 2.310Q J J ==⨯⨯=⨯放三、解答题26. 一辆汽车牵引力是4×103N ，行驶10km 消耗3kg 汽油，这辆汽车的效率是多少?已知汽油的热值q =4.6×107J ／kg 。

10.4 热机（中考真题）1．水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，汽油机的四个冲程中，能量转化与之相同的是（）A． B． C． D．2．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。

图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（）A．吸气冲程和压缩冲程 B．做功冲程和排气冲程C．压缩冲程和做功冲程 D．压缩冲程和排气冲程3．如图所示，在试管内装少量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，塞子冲出，内燃机四个冲程中与之原理相似的是（）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程4．如图所示是四冲程汽油机工作的一个冲程，该冲程是（）A．吸气冲程B．做功冲程C．压缩冲程D．排气冲程5．汽车上的热机工作时，使汽车获得动力的冲程是（）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程 D．排气冲程6．如图所示，将水加热至沸腾后，塞子被冲出，此过程的能量转化方式与汽油机的冲程相同。

若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则1s内完成个冲程。

7．如图表示四冲程汽油机处于冲程。

汽车尾气带走的能量（选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能。

8．某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了次功。

如果汽油机在某段时间内消耗了400g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量为 J。

（q汽＝4.6×107J/kg）9．在汽车行业，“热融紧固”技术得到广泛应用，如图所示，①利用电动工具使螺钉高速旋变软，螺钉尖端仍然转并压向金属板材；②螺钉尖端与板材表面摩擦生热，板材局部坚硬，摩擦生热的能量转化方式与四冲程汽油机的冲程相同；③螺纹完全拧入板材后螺钉停止转动，板材局部（物态变化名）牢牢套住螺钉，利用该技术，铜螺钉可以拧入表格中物质制作的板材。

物质熔点/℃铁1535铜1083铝66010．（1）如图甲所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，给水加热。

初中物理学习材料1．热机(1)热机：将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。

内燃机是热机的一种，根据内燃机所用燃料的不同分为汽油机和柴油机。

(2)汽油机和柴油机的构造分别如图甲、图乙所示。

(3)汽油机和柴油机的工作过程：汽油机和柴油机工作时，活塞在汽缸内做往复运动，活塞从一端运动到另一端叫做一个冲程，每四个冲程为一个工作循环，即吸气、压缩、做功和排气四个冲程。

每个工作循环活塞往返2次，曲轴转动2周，对外做功1次。

(4)汽油机和柴油机的应用广泛。

汽油机比较轻巧，常用在汽车、小型飞机和小型农业机械上。

柴油机比较笨重，但效率高，功率大，多用在拖拉机、坦克、载重汽车以及小型发电机上。

【例1－1】下列事例中，利用内能来做功的是( )A．用煤气灶做饭B．钻木取火C．用热水袋取暖D．喷气式飞机飞行解析：利用内能做功，是把内能转化为机械能，A和C都属热传递，B是把机械能转化为内能，喷气式飞机使用的发动机是热机的一种，热机就是利用气体做功把燃料燃烧产生的内能转化为机械能，所以D正确。

答案：D【例1－2】一台单缸柴油机，飞轮每分钟转3 000转，那么柴油机( )A．每秒钟活塞往复50次B．每秒钟曲轴转动100次C．每秒钟飞轮转动60圈D．每秒钟活塞做功50次解析：飞轮每分钟转3 000转，每秒钟转50转，故C错误。

分析柴油机工作过程，我们发现曲轴转过1圈活塞往返1次，50圈往返50次，故A正确。

飞轮转50转曲轴转50圈，B错误。

活塞往复2次做功1次，每秒钟往复50次做25次功，D错误。

答案：A2．辨别内燃机的四个冲程四冲程汽油机(或柴油机)的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气，可以从进气门和排气门的开闭情况、活塞运动情况、能量转化情况等方面加以区别。

(1)进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动是吸气冲程。

(2)两气门关闭：活塞向上运动是压缩冲程，向下运动是做功冲程。

(3)进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动是排气冲程。

10.4 热机教学目标【知识与能力】1．了解四冲程内燃机的基本工作原理和工作过程。

2．通过分析汽油机工作过程，知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化。

3．通过观察、对比汽油机和柴油机的模型和工作过程，了解二者的异同。

【过程与方法】1．通过分析汽油机和柴油机的构造和工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法。

2．通过阅读“科学世界”，了解现代汽车的一些常识，培养自学能力。

【情感态度价值观】1．通过对热机发展简史、汽油机的结构以及工作过程的学习，感受到人类对美好事物孜孜不倦的追求，逐步培养学生崇尚科学、爱科学、学科学的兴趣。

2．了解生活中各种常见的热机工作时的利弊，唤起学生节约能源、保护环境的意识。

教学重难点【教学重点】了解四冲程汽油机的基本工作原理。

【教学难点】了解四冲程汽油机的基本工作原理。

教学过程一、新课引入提问学生几个问题。

（1）我们曾经乘坐的交通工具有哪些？（2）当今社会主要的交通工具有哪些？（3）能说出它们的动力装置是什么吗？汽车是我们生活中不可缺少的交通工具，那么汽车在行驶过程中靠什么提供动力？火箭为什么又能上天呢？在这些过程中能量是如何转化的？二、新课教学（一）热机1．热机的原理（1）实验演示讨论：实验中能量转化的情况。

结果：燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气膨胀做功，把塞子冲出去，内能转化为塞子的动能（机械能）。

（2）热机：热机是指把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。

2．热机的种类迄今为止，已经出现的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

3.内燃机（1）定义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机；（2）分类：根据所使用燃料分为汽油机和柴油机两大类。

（二）汽油机1.构造观看汽油机剖面图，介绍进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴等重点结构。

2.工作过程（1）冲程的定义活塞在汽缸内从一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

（2）学生阅读课本，了解四冲程汽油机的工作过程。

热机教案
教学目标
一、知识与技能
1、知道热机工作时的能量转化情况。

2、知道四冲程汽油机和柴油机的构造和工作原理。

3、通过观察汽油机、柴油机的工作过程，能够简单描述它们的主要特征，
培养和提高观察能力。

4.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。

5.通过能量的转化和转移，认识效率。

二、过程与方法
1.通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功。

2.利用挂图或者模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。

3.通过阅读了解汽车的一些常识。

三、情感、态度与价值观
1.通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力。

2.通过阅读扩展学生的知识面。

教学重点和难点
汽油机的构造和工作原理
柴油机的构造和工作原理
教学方法
用白板演示课件，用热机模型实物展示
教学准备
课件，汽油机、柴油机模型
教学过程
小结：请学生自己对本节课内容进行归纳，重点搞清楚汽油机的工作过程。

作业：。

10.4 热机1.通过观察汽油机模型理解汽油机的工作过程,能够简单描述汽油机的四个冲程.2.知道热机中能量的转化;理解四冲程汽油机和柴油机的构造和工作原理.3.识别汽油机和柴油机的异同点.【重点难点】重点:汽油机和柴油机的工作过程.难点:汽油机和柴油机的工作过程.【新课导入】导入1:情景导入用酒精灯给试管中的水加热,由于燃料在试管外燃烧,热量损失较大,内能的利用率较低.能不能把燃料移到内部去燃烧,来获得更大的动力?导入2:复习引入复习提问:(1)请举例说明机械能可以转化为内能.学生举例:打气时气筒会发热;用锯子锯木料时锯条会发热.(2)刚才的事例都说明机械能可以转化为内能,那么反过来想内能会转化为机械能吗?从而引入新课.【课堂探究】一、热机1.演示实验:水蒸气冲开橡皮塞现象:在水沸腾一段时间后,橡皮塞被水蒸气冲开.思考:这个实验现象说明了什么?引导回答:说明了水蒸气的内能会转化为橡皮塞的机械能.师述:刚才用酒精灯给试管中的水加热,由于燃料在试管外燃烧,热量损失较大内能会转化为机械能的效率较低.能不能把燃料移到内部去燃烧,来获得更大的机械能?分析:这个实验说明了水蒸气的内能快速转化为盖子的机械能;这个实验说明了把燃料移到容器的内部去燃烧,可以获得更大的机械能.2.热机的原理:将燃料燃烧时产生的内能转化为机械能的机器.二、汽油机1.内燃机:燃料在汽缸内燃烧的热机.汽油机是最常见的内燃机,以汽油为燃料,今天我们来学习热机中的内燃机的代表:汽油机.2.构造(观看活动挂图,边指示边讲解).进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴.(介绍名称的同时,介绍各部分的功能)3.一个冲程:活塞从汽缸一端运动到另一端叫做一个冲程.4.工作原理:(观察模型并结合课本图1029讲解)(讲解时提醒学生注意观察活塞的运动方向、气门的开闭、连杆、曲轴的运动情况)内燃机的工作过程以一个循环为一个单元,一个循环又分为四个冲程.吸气冲程:开始工作前,活塞位于汽缸上端,进、排气门均关闭.工作时,活塞由上向下运动,进气门打开,排气门仍关闭.由于缸内体积增大,压强减小,空气和汽油的混合气体被吸入汽缸.压缩冲程:活塞运动到最下端,就开始转为向上运动.这时进气门、排气门都关闭,混合气体被强行压缩,使气体的温度升高,压强增大.此时活塞的机械能转化为燃料混合物的内能.做功冲程:压缩结束时虽然温度较高,但未能达到燃料的着火点.在压缩冲程结束的瞬间,火花塞产生电火花,使燃料剧烈燃烧,产生高温高压的气体,高温高压的燃气推动活塞由上向下运动,通过连杆带动曲轴转动.此冲程中高温燃气的内能转化为活塞的机械能.排气冲程:做功冲程结束,活塞继续由下向上运动,进气门关闭,排气门打开,把燃烧后的废气排出汽缸.此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环.5.重点强调能的转化在压缩冲程中,活塞向上运动压缩汽缸中汽油和空气的混合气,机械能转化为内能;在做功冲程中,燃气对活塞做功,内能转化为机械能,其余的三个冲程都是辅助冲程,是靠飞轮的惯性来完成的.6.热机的启动热机不能自行启动.开始运转时,要靠外力使飞轮和曲轴转动起来,由曲轴通过连杆带动活塞运动,以后内燃机才能自己工作.7.汽油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.三、柴油机1.柴油机:用柴油作燃料的内燃机.2.构造(观看模型,边指示边讲解).进气门、排气门、喷油嘴、汽缸、活塞、连杆、曲轴.(介绍名称的同时,介绍各部分的功能) 3.工作原理(观察模型并讲解).(讲解时提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的运动情况)柴油机的工作过程也以一个循环为一个单元,一个循环又分为四个冲程.吸气冲程:开始工作前,活塞位于汽缸上端,进、排气门均关闭.工作时,活塞由上向下运动,进气门打开,排气门仍关闭.由于缸内体积增大,压强减小,空气被吸入汽缸.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.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.排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸.此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环.4.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.四、汽油机和柴油机的异同点1.柴油机与汽油机的相同点都是内燃机;基本构造和主要部件的作用相似;每个工作循环都经历四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程.2.柴油机与汽油机的不同点构造不同:汽油机汽缸顶有火花塞,而柴油机汽缸顶部有喷油嘴;燃料不同:汽油机的燃料是汽油,而柴油机的燃料是柴油;吸气不同:汽油机吸进汽油和空气的混合气体,柴油机只吸进空气;点火不同:汽油机属点燃式点火,柴油机属压燃式点火;应用不同:汽油机比较轻巧,常用在汽车、飞机和小型农业机械上面.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.第4节热机1.热机:内能转化为机械能的机器2.汽油机(1)构造(2)工作原理活塞进气门排气门吸气冲程向下打开关闭压缩冲程向上关闭关闭做功冲程向下关闭关闭排气冲程向上关闭打开(3)一个工作循环,包括四个冲程,对外做功一次,活塞往复两次,曲轴(飞轮)转两转.3.柴油机4.汽油机和柴油机的异同点(1)相同点(2)不同点内燃机汽油机柴油机燃料汽油柴油构造火花塞喷油嘴吸入物质汽油和空气的混合物空气压缩冲程未达到汽油的着火点达到柴油的着火点点火方式点燃式压燃式热机效率30%左右40%以上1.在汽油机的四个冲程中,机械能转化为内能的是( B )A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程2.一个单缸四冲程柴油机的转速为1 800 r/min,则此柴油机每秒钟( C )A.完成30个工作循环,做功30次B.完成30个工作循环,做功15次C.完成15个工作循环,做功15次D.完成15个工作循环,做功30次3.下列关于四冲程汽油机和柴油机区别的说法中错误的是( C )A.在吸气冲程吸入的物质不同B.点火方式不同C.工作过程中能量转化的形式不同D.用途不同4.柴油机在压缩冲程中,汽缸中的气体温度会升高,这是用做功的方法来增加气体的内能的.5.柴油机工作时,内能转化为机械能的是做功冲程, 吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的.每个工作循环活塞往复 2 次,曲轴转动 2 周.1.热机的原理、发展史热机原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器.热机在人类生活中发挥着重要的作用.现代化的交通运输工具都靠它提供动力.热机的应用和发展推动了社会的快速发展,也不可避免地损失部分能量,并对环境造成一定程度的污染.热机的发展史:蒸汽机→蒸汽轮机→内燃机→喷气发动机→火箭发动机.2.热机的种类热机种类很多,按工质接受燃料释放能量的方式,分为内燃机和外燃机.内燃机中,燃料在热机内部燃烧,生成的气体是热机工质.外燃机则燃料在热机外部燃烧,能量通过加热器传给工质(如蒸汽).按做功方式不同又分为往复式热机和回转式热机.如蒸汽机、汽油机、柴油机等,它们是靠工质在汽缸内膨胀推动活塞往复运动实现对外做功的,称为往复式热机.依靠工质推动叶轮或转子运动实现对外做功的,如汽轮机属于回转式热机.。