第十四章第一節(jié)熱機(jī)

1、 第第節(jié)節(jié) 熱熱 機(jī)機(jī) 百德中學(xué)百德中學(xué) 明德貴明德貴第十四章第十四章 內(nèi)能的利用內(nèi)能的利用 熱蒸汽熱蒸汽為我們提供了強(qiáng)大的推力，把人們從繁為我們提供了強(qiáng)大的推力，把人們從繁重的體力勞作中解放出來。重的體力勞作中解放出來。蒸汽機(jī)帶來一場革命！第一次工業(yè)革命！蒸汽機(jī)帶來一場革命！第一次工業(yè)革命！ 向瓦特致敬！向瓦特致敬！世界上第一臺(tái)蒸汽機(jī)是由古世界上第一臺(tái)蒸汽機(jī)是由古希臘數(shù)學(xué)家希羅于希臘數(shù)學(xué)家希羅于 1 1 世紀(jì)發(fā)明世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球，但它只不過是一個(gè)玩的汽轉(zhuǎn)球，但它只不過是一個(gè)玩具而已。具而已。 瓦特在前人的啟迪下，對蒸瓦特在前人的啟迪下，對蒸汽機(jī)作出一系列重大改進(jìn)，在工汽機(jī)作出一系列重大改進(jìn)，

2、在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。他開辟了人業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。他開辟了人類利用能源新時(shí)代，標(biāo)志著工業(yè)類利用能源新時(shí)代，標(biāo)志著工業(yè)革命的開始。革命的開始。其實(shí)，瓦特觀察水壺中的水其實(shí)，瓦特觀察水壺中的水燒開，推動(dòng)壺蓋，從而發(fā)明了蒸燒開，推動(dòng)壺蓋，從而發(fā)明了蒸汽機(jī)，是一個(gè)善意的杜撰。汽機(jī)，是一個(gè)善意的杜撰。蒸汽機(jī)的遺憾蒸汽機(jī)的遺憾體積太龐大體積太龐大用什么來代替用什么來代替高溫高壓的水蒸氣高溫高壓的水蒸氣呢？那樣，鍋爐就呢？那樣，鍋爐就可以不要啦！可以不要啦！想一想想一想最早的汽車（最早的汽車（1886年）年）汽車中的巨無霸汽車中的巨無霸（額定核載（額定核載360噸）噸）內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)電氣時(shí)代第二次工業(yè)革命電氣

3、時(shí)代第二次工業(yè)革命 最快的汽車（最快的汽車（1 600 km/h） 1. 知識(shí)與技能 了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理。了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理。 從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。 了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義。義。 通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，認(rèn)識(shí)效率。通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，認(rèn)識(shí)效率。 教學(xué)目標(biāo) 2. 過程與方法 通過演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解可以利用內(nèi)能來做功。 利用掛圖或模型講解四沖程汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 通過學(xué)生討論和教師講解了解燃料的熱值和熱機(jī)的效率。 3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析問

4、題的能力。 通過閱讀“科學(xué)世界現(xiàn)代汽車”擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面。 一、熱機(jī) （1）、內(nèi)能的兩種應(yīng)用： 一是利用內(nèi)能來加熱物體，如：燒水做飯; 二是利用內(nèi)能來做功，如：水開了，水壺內(nèi)的水蒸氣將壺蓋頂起來，這一過程中，是水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為壺蓋的機(jī)械能。其中利用內(nèi)能來加熱物體是能量的轉(zhuǎn)移過程，而利用內(nèi)能來做功是能量的轉(zhuǎn)化過程。（2）、內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化演示P17頁圖14.11，請學(xué)生觀察后討論如下問題：1.點(diǎn)然酒精后，過一會(huì)看到什么現(xiàn)象？聽到“呯”的一聲，看到塞子飛出去，瓶子口出現(xiàn)“白霧”。2.塞子為什么會(huì)飛出去？瓶口為什么會(huì)出現(xiàn)“白霧”？酒精燃燒給試管中的水加熱，試管內(nèi)產(chǎn)生大量的水蒸汽，當(dāng)管內(nèi)的氣壓大到

5、一定程度時(shí)，塞子在水蒸汽壓力的作用下就會(huì)飛出去。 v 合作探究管內(nèi)的水蒸汽對塞子做了功，內(nèi)能減少，溫度降低，水蒸汽遇冷液化，形成“白霧”。3.從酒精燈點(diǎn)燃到塞子飛出去，能量是怎么轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的？酒精具有化學(xué)能，燃燒后化學(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，水的內(nèi)能增加，溫度升高，產(chǎn)生大量水蒸汽，水蒸汽推動(dòng)塞子做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的動(dòng)能。 （3）熱機(jī)的定義熱機(jī)的定義 熱機(jī)是熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的機(jī)械利用內(nèi)能做功的機(jī)械（4）、）、熱機(jī)工作過程中對熱機(jī)工作過程中對燃料燃燒時(shí)化學(xué)能燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。然后通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。一、熱機(jī)一、

6、熱機(jī) 車、船和飛機(jī)等發(fā)電機(jī)是利用燃料燃燒時(shí)釋車、船和飛機(jī)等發(fā)電機(jī)是利用燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能做功的裝置，這種裝置均被稱為熱機(jī)放的內(nèi)能做功的裝置，這種裝置均被稱為熱機(jī)利用內(nèi)能做功的機(jī)器有很多，例如蒸汽機(jī)、內(nèi)利用內(nèi)能做功的機(jī)器有很多，例如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。盡管它們的構(gòu)造不盡管它們的構(gòu)造不同，但它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為同，但它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。機(jī)械能。 蒸汽機(jī)車蒸汽機(jī)車 蒸汽機(jī)車蒸汽機(jī)車 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 火電站的汽輪機(jī)火電站的汽輪機(jī)（5）、）、熱機(jī)的種類：熱機(jī)的種類：（1 1）、）、內(nèi)燃

7、機(jī)的定義：內(nèi)燃機(jī)的定義：燃料直接在發(fā)電機(jī)燃料直接在發(fā)電機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。使用汽油作為使用汽油作為燃料的叫燃料的叫汽油機(jī)汽油機(jī)。使用柴油作為使用柴油作為燃料的叫燃料的叫柴油機(jī)柴油機(jī)。二、內(nèi)燃機(jī)：二、內(nèi)燃機(jī)：1、內(nèi)燃機(jī)：、內(nèi)燃機(jī)：內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類汽油機(jī)汽油機(jī)：利用汽缸內(nèi)燃燒的汽油產(chǎn)生高溫高利用汽缸內(nèi)燃燒的汽油產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功的熱機(jī)叫壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功的熱機(jī)叫汽油機(jī)汽油機(jī)。柴油機(jī)柴油機(jī)：利用汽缸內(nèi)燃燒的柴油產(chǎn)生高溫高壓的利用汽缸內(nèi)燃燒的柴油產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功的熱機(jī)叫燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功的熱

8、機(jī)叫柴油機(jī)柴油機(jī)。（2）、內(nèi)燃機(jī)的分類：）、內(nèi)燃機(jī)的分類：火花塞汽缸進(jìn)氣門活塞連桿排氣門曲軸內(nèi)燃機(jī)（汽油或柴油）2、汽油機(jī)（1）構(gòu)造： 在汽缸內(nèi)燃燒汽油，汽油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)?，燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（2）工作原理： 活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，叫做一個(gè)沖程。汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由四個(gè)沖程組成分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對外做功一次。在四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱ν庾龉?，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。吸氣壓縮做功排氣（3）工作過程：不斷循環(huán)，連續(xù)工作工作過

9、程工作過程 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。 壓縮沖程 進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮。 做功沖程 壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對外做功。 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。小結(jié)：小結(jié)：汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括 個(gè)個(gè) 沖程，活塞往復(fù)沖程，活塞往復(fù) 次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)_圈，有圈，有 次能量轉(zhuǎn)化，做功次能量轉(zhuǎn)化，做功_次次。42212判斷判斷： 一開一閉（指氣門）一開一閉（指氣門）

10、上排下吸上排下吸( (指活塞）指活塞） 兩個(gè)關(guān)閉兩個(gè)關(guān)閉 上壓下做上壓下做 1在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？2哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？3哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？4老式摩托在啟動(dòng)時(shí)，需踏動(dòng)啟動(dòng)桿，這是為老式摩托在啟動(dòng)時(shí)，需踏動(dòng)啟動(dòng)桿，這是為什么？（什么？（）5現(xiàn)代汽車?yán)锏默F(xiàn)代汽車?yán)锏摹榜R達(dá)馬達(dá)”起什么作用？起什么作用？想想議議想想議議 1. 在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？想想議議壓縮沖程： 機(jī)械能內(nèi)能做功沖程：機(jī)械能內(nèi)能2. 哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？做功沖程3. 哪個(gè)沖程排出了汽車的尾

11、氣？排氣沖程3、柴油機(jī)：（1）、工作原理）、工作原理：利用利用汽缸內(nèi)燃燒的柴油產(chǎn)生高汽缸內(nèi)燃燒的柴油產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功。做功。（2）、柴油機(jī)的構(gòu)造：）、柴油機(jī)的構(gòu)造： 活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，叫做一個(gè)沖程。柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由四個(gè)沖程組成分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對外做功一次。在四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱ν庾龉?，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。吸氣壓縮做功排氣（3）工作過程：不斷循環(huán)，連續(xù)工作柴油機(jī)結(jié)構(gòu)和汽油機(jī)相似，它們的主要區(qū)別柴油機(jī)結(jié)構(gòu)和汽油機(jī)相

12、似，它們的主要區(qū)別是：柴油機(jī)通過壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油。柴油機(jī)是：柴油機(jī)通過壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油。柴油機(jī)的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴。吸入的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴。吸入物質(zhì)也只有空氣，在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，壓縮空氣物質(zhì)也只有空氣，在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，壓縮空氣的溫度已經(jīng)超過柴油的燃點(diǎn)，此時(shí)從噴油嘴噴出的溫度已經(jīng)超過柴油的燃點(diǎn)，此時(shí)從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。噴油嘴噴油嘴一、柴油機(jī)一、柴油機(jī)柴油機(jī)和汽油機(jī)的相同點(diǎn)： 1、基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。 2、每個(gè)工作循環(huán)都一樣，由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。 3、四個(gè)沖程中只

13、有做功沖程對外做功。 4、在一個(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)兩圈，做功一次。 柴油機(jī)和汽油機(jī)的不同點(diǎn)： 1、構(gòu)造：柴油機(jī)的頂部沒有火花塞，而是一個(gè)噴油嘴。 2、吸入物質(zhì)：汽油機(jī)吸入的是汽油和空氣的燃料混合物，而柴油機(jī)吸入的是空氣。 3、點(diǎn)化方式：點(diǎn)火方式不同，汽油機(jī)為點(diǎn)燃式，柴油機(jī)為壓燃式。 4、壓強(qiáng)、功率：柴油機(jī)比汽油機(jī)的壓強(qiáng)大、輸出功率大。柴油機(jī)比較笨重，主要用于載重汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)比較笨重，主要用于載重汽車、拖拉機(jī)、火車輪船上。火車輪船上。 汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，造價(jià)低汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，造價(jià)低廉，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機(jī)在汽車上，廉，

14、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機(jī)在汽車上，特別是小型汽車上大量使用，至今不衰。特別是小型汽車上大量使用，至今不衰。 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比熱效率高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比熱效率高30%，因而從節(jié)約能源、降低燃料成本角度上講，柴油因而從節(jié)約能源、降低燃料成本角度上講，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轎車的推廣使用具有重大意義。發(fā)動(dòng)機(jī)轎車的推廣使用具有重大意義。汽油機(jī)和柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：汽油機(jī)和柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：2內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程中內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程中 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 ；在做功沖程中在做功沖程中 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能。能。機(jī)械機(jī)械內(nèi)能內(nèi)能機(jī)械機(jī)械內(nèi)內(nèi)1請說出汽油機(jī)與柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程請說出汽油機(jī)與柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程

15、中的主要不同之處。中的主要不同之處。練一練練一練3依靠飛輪慣性完成的沖程是（依靠飛輪慣性完成的沖程是（ ）B C DADBC練一練練一練4汽油機(jī)在壓縮沖程中工作物質(zhì)被壓縮，汽汽油機(jī)在壓縮沖程中工作物質(zhì)被壓縮，汽缸中的（缸中的（ ） A壓強(qiáng)增大，溫度降低壓強(qiáng)增大，溫度降低 B壓強(qiáng)減小，溫度升高壓強(qiáng)減小，溫度升高 C壓強(qiáng)增大，溫度升高壓強(qiáng)增大，溫度升高 D壓強(qiáng)減小，溫度降低壓強(qiáng)減小，溫度降低C練一練練一練5汽油機(jī)和柴油機(jī)相比較，下列敘述中正確的汽油機(jī)和柴油機(jī)相比較，下列敘述中正確的是是（ ）A柴油機(jī)吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，柴油機(jī)吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機(jī)吸入的是空汽油機(jī)吸入的是

16、空氣氣B在壓縮沖程中它們的壓縮程度是一樣的在壓縮沖程中它們的壓縮程度是一樣的C柴油機(jī)里推動(dòng)活塞做功的燃?xì)獾膲簭?qiáng)比汽油柴油機(jī)里推動(dòng)活塞做功的燃?xì)獾膲簭?qiáng)比汽油機(jī)里的高機(jī)里的高D在壓縮沖程末，汽油機(jī)汽缸內(nèi)的溫度比柴油在壓縮沖程末，汽油機(jī)汽缸內(nèi)的溫度比柴油機(jī)的高機(jī)的高C練一練練一練訓(xùn)練反饋訓(xùn)練反饋2.某四沖程汽油機(jī)某四沖程汽油機(jī),曲軸轉(zhuǎn)速曲軸轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分,則該汽油機(jī)則該汽油機(jī)每秒每秒做功做功 次次,有有 個(gè)沖程個(gè)沖程, 飛輪轉(zhuǎn)飛輪轉(zhuǎn) 周周.1.單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)完成單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)完成40個(gè)沖程個(gè)沖程,關(guān)于做功和飛關(guān)于做功和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的情況輪轉(zhuǎn)動(dòng)的情況,下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.做功做功10次次,飛輪轉(zhuǎn)飛輪轉(zhuǎn)40周周B.做功做功40次次,飛輪轉(zhuǎn)飛輪轉(zhuǎn)20周周C.做功做功10次次,飛輪轉(zhuǎn)飛輪轉(zhuǎn)20周周D.做功做功20次次,飛輪轉(zhuǎn)飛輪轉(zhuǎn)10周周 C1040203.四沖程汽油機(jī)四沖程汽油機(jī),由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)