初中物理第1节 热机优秀学案

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第14.1节 热机（导学案）（原卷版）
【学习目标】
1.知道热机的概念；初步了解四冲程内燃机的基本结构和工作原理；
2.了解汽油机的构造和工作过程；
3.了解柴油机的构造和工作过程；
4.能知道热机中的能量转化；
5.能说出汽油机和柴油机的相同点和不同点。
【学习重点】
内燃机的工作原理及能的转化。
【学习难点】
热机、热机中的能量转化。
【自主学习】
预习课本第17-第20页，回答下列问题：
1.热机
（1）概念：利用　 　做功的机械，叫热机。
（2）热机的种类：　 　、　 　、　 　、　 　等。
（3）内燃机：燃料　 　在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机。
（4）内燃机分为　 　和　 　两大类。
2.四冲程汽油机结构：如图所示是四冲程汽油机的结构剖面图。

其中：（1）是　 　；（2）是 　 　；（3）是　 　；（4）是　 　；（5）是　 　；（6）是　 　；（7）是　 　。 
3.工作原理：汽油在汽缸内燃烧时生成　 　的燃气，推动活塞　 　。活塞带动　 　转动.
4.冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到　 　一端的过程，叫做一个冲程。
5.四冲程汽油机的工作过程：
（1）吸气冲程：进气门　 　，排气门　 　，活塞由上端向　 　运动，　 　和　 　组成的燃料混合物从进气门吸入汽缸。
（2）压缩冲程：进气门和排气门都　 　，活塞向　 　运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高，把　 　能转化为　 　能。
（3）做功冲程：压缩冲程末，汽缸顶部的火花塞发出电火花，点燃缸内气体使燃料　 　燃烧，产生高温高压的燃气推动活塞做功，把　 　能转化为　 　能。
（4）排气冲程：进气门　 　，排气门　 　，活塞向　 运动，把废气排出汽缸.
5.汽油机的一个工作循环有　 个冲程，活塞往复　次，只有　　冲程对外做功，内能转化为 能。 
6．柴油机
（1）构造：跟汽油机相似，但汽缸顶部没有_ _，而有一个 。
（2）工作时与汽油机的区别：吸气冲程吸进汽缸的只有 ，通过压缩空气直接点燃柴油；做功时，汽缸内气体压强 汽油机，因而可以输出更 的功率。
【合作探究】
分组进行以下探究活动，最后归纳总结：
探究一：内能转化为机械能实验
实验器材：　 　。
实验步骤：（1）将上述实验器材按如图所示组装。

（2）用酒精灯给试管中的水加热。
观察到的实验现象：（1） 　；
（2） ；
问题：（1）实验中橡皮塞飞出，说明橡皮塞的 　能增大；
（2）试管口有白气冒出，说明试管中的水蒸气的 减小；
（3）这个实验说明水蒸气的　 能可以转化为橡皮塞的 能；
（4）实验中水蒸气的内能是通过 的方式改变的。
探究二：探究汽油机工作过程
1、吸气冲程特点：
活塞：向______运动。
进气门：__________。
排气门：__________。


2、压缩冲程特点：
活塞：向______运动。
进气门：__________。
排气门：__________。
_____能转化为_____能。

3、做功冲程特点：
活塞：向______运动。
进气门：__________。
排气门：__________。
气体的_____能转化为活塞的__________能。



4、排气冲程特点：
活塞：向______运动。
进气门：__________。
排气门：__________。


小结：①一个工作循环有 个冲程，飞轮转动 周，对外做功 次，活塞往复 次，其他冲程靠飞轮的 完成。
②在压缩冲程中， 能转化为 能。在做功冲程中， 能转化为 能。
③ 冲程使汽车获得了动力， 冲程排出了汽车的废气。
探究三：柴油机
1.柴油机和汽油机的相同之处：都是　 　，都有　 冲程。 
2.柴油机和汽油机的区别：

汽油机
柴油机
构造不同
汽缸顶部有
汽缸顶部有
燃料不同
汽油
柴油
吸气冲程
汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和 的混合物
柴油机在吸气冲程中只吸入
点火方式
压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为
压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出雾状的柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为
效率
效率低：20%~30%
效率高：30%~45%
应用
机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等
机体笨重，主要用于载重汽车、货车、轮船等
【课堂检测】
1.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，其中做功冲程发生的能量转化是（　　）。
A.内能转化为电能 B.内能转化为机械能
C.机械能转化为内能 D.电能转化为内能
2.汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能的变化情况是（　　）
A．温度降低，内能增大；B．温度不变，内能不变；
C．温度升高，内能增大；D．温度降低，内能减小
3. 柴油机构造与汽油机不同点之一是柴油机汽缸顶部有一个（　　）。
A．火花塞 B．喷油嘴 C．进气门 D．排气门
4.下列关于柴油机和汽油机的说法正确的是（　　）。
A．吸气冲程，汽油机吸入的是汽油，柴油机吸入的是柴油；
B．汽油机是压燃式，柴油机是点燃式；
C．压缩冲程，柴油机汽缸内温度比汽油机汽缸内温度高；
D．排气冲程，汽油机和柴油机的工作过程不同
5.一般汽油机的一个工作循环分为四个冲程，每个冲程都伴随着能量的转移或转化，其中主要将机械能转化为内能的冲程是（　　）。
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
6.如图所示为汽油机工作过程的示意图，按照吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的顺序排列，正确的是（ ）。

A： 丙丁甲乙 B： 甲丁乙丙 C： 甲丙丁乙 D： 甲丁丙乙
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到的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）。

A： ①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能；
B： ①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能；
C： ①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能；
D： ①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
8.下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ）。
A： 柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同；
B： 柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞；
C： 汽油机与柴油机使用的燃料不同；
D： 柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
9.热机是把 能转化为机械能的机器，在热机的四个冲程中， 冲程中，燃气的内能 ，温度升高。
10.内燃机的一个工作循环有四个冲程，如图表示的是 冲程。如果该内燃机飞轮转速是1800r/min， 则它经过10秒钟，活塞完成 个冲程，对外做功 次。

11.阅读短文，回答问题。
让汽车烧水——浅谈六冲程发动机
普通的四冲程发动机把3/4的能量以热能的形式散发掉了。六冲程发动机则利用了部分散发的热能去制造蒸汽以回收部分本来会损失的能量。在普通四冲程发动机的“进气﹣压缩﹣做功﹣排气”四个冲程之后，第五个冲程开始的时候，把水喷进炽热的汽缸里面，水马上就变成了温度高达816度的蒸汽，体积急剧膨胀1600倍，同时汽缸内压强急剧增大，推动活塞再次向下运动，为汽车提供动力。到了第6个冲程，发动机把水蒸气排放到一个冷却器，水蒸气在那里重新变成水。根据计算，六冲程发动机能比传统的四冲程发动机效率提高40%。如果是柴油机的话，还可以再提高5%。实际上，向内燃机汽缸喷水（与燃油一起喷入），就可以提高输出功率和热效率，这种尝试几十年前就有人研究过，但因为汽缸腐蚀问题而不得不放弃。
目前，包括宝马、本田在内的汽车企业正在开发他们的六冲程内燃机产品，更有消息说本田正准备制造一种小型的低排量六冲程发动机并装备在他们的摩托车产品上。六冲程发动机作为一种并不新鲜的新鲜事物，能否在未来推动内燃机技术的发展，这还取决于工程师们对六冲程发动机技术难题的一一攻破，让我们拭目以待吧！
（1）六冲程发动机的第五冲程相当于四冲程内燃机的 冲程，此冲程的能量转化是把 能转化为机械能。
（2）六冲程发动机的一个完整工作循环中，有 个做功冲程。
（3）请你指出该“六冲程引擎”的一个优点： 。