12.4热机与社会发展
热机与社会发展
12.4 热机与社会发展1．知道热机工作过程中的能量转化过程。
2．了解汽油机的工作原理和工作过程，提高读图能力。
3．通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识，培养学生通过交流讨论来学习的习惯。
4. 通过介绍热机的发明和发展，树立科学技术是第一生产力的观点。
教学重点：热机的共同特点，汽油机的构造、工作原理和过程。
教学难点：热机工作过程的能量转化情况。
多媒体课件、视频资料。
一、复习旧知，引入新课做功改变内能的实质：能量转化。
机械能转化为内能内能转化为机械能二、新课教学探究点一热机的作用及其发展1．热机的作用：热机在人类社会发展过程中产生了重要的推动作用，阅读教材p36插图，想一想热机给我们带来了什么好处？感受科学技术对社会发展所起的作用。
2．热机的发展：利用多媒体或挂图展示历史上和现实中的热机，让学生感受热机的丰富多彩和广泛用途。
3.从能量转化的角度来分析，得出热机的共同特点：将燃料燃烧时的化学能转化为内能，再通过做功把内能转化为机械能。
探究点二汽油机利用模型、课件，分析汽油机结构。
（教材P37活动、P38图12-17）1．了解汽油机的基本结构和各部件的作用。
2．明确每个冲程的完成过程和其中能量的转化情况。
3．出示柴油机的结构图，自学教材38页到39页信息浏览的内容，小组之间交流、讨论分析出汽油机与柴油机有哪些不同点？（2）在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次。
在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。
（3）在这个四个冲程中，利用飞轮的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
4．如何提高热机的效率：（1）分析汽油机工作时的能流图。
（2）常见热机的效率探究点三热机与环境利用互联网、生活经验等分析热机工作时所造成的污染。
1.汽油机的燃料：含铅汽油、无铅汽油、乙醇汽油2．火箭：神七发射3．热机造成的污染分析板书设计12.4 热机与社会发展一、热机1．概念及其能量转化2．热机的种类二、汽油机1．汽油机的工作原理2．汽油机与柴油机对比机实质上是将化学能转化为内能，再由内能转化为机械能的机器。
12.4 热机与社会发展
1、汽油机对外做功的方式是： （ A.飞轮带着活塞做功 B.混合气体压缩燃烧做功 C.对压缩混合气体点火燃烧做功 D.汽缸吸气做功
)
2、下列途径中，不能提高热机效率的是： （ ) A.尽量使燃料充分燃烧 B.尽量减少摩擦 C.尽量减少输出功率 D.尽量减少热量损失
经历了哪 几代历程？
从热机的发展历程我们可以看到：从蒸汽机、内燃机到 喷气发动机，各种热机的使用和发展都深刻地影响着人类 社会文明的进程，为提高社会生产力做出了巨大的贡献。
早期的火箭主要用于战争
而今人们更 注重它的和平 利用。例如发 射卫星、运送 空间站等等。 为了把卫星、 飞船等有效载 荷送上太空
不 同 点
结构 吸气冲程 压缩冲程 点火方式 工作循环
相 同 点
能量转化
活塞、曲轴运动
运动 优缺点
汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。
三、热机中能量的转化
化学能
（燃料） 热能 机械能
热 机 中 能 量 的 转 化
思
考：
1、如何提高热机的效率？ 使燃料充分燃烧 2、如何降低噪声废气污染？
在目前技术条件下，单级火箭无法使卫星 达到环绕速度，不能做卫星的运载火箭。多级 火箭在航行过程中，可把工作完毕而变得无用 的火箭壳体和发动机（死重）抛掉，以达到提 高速度的目的。 三级火箭的每一级都像一支独立的火箭。 发射时先点燃第一级火箭，几分钟后这级火箭 的燃料烧尽自动脱落，同时引燃第二级火箭， 第二级火箭燃料烧尽后也脱落，第三级火箭开 始工作，直到把卫星、飞船等送到预定轨道。 三级火箭像接力赛一样，都是在前一级的速 度基础上再加速。同时，由于每一级脱落后都 能使剩余部分中有效载荷的质量的比例增加， 火箭结构部分的质量在逐级减小，仅从这一点 来看就比单级火箭优越得多。
12.4+热机与社会发展+课件+2023-2024学年沪粤版九年级物理上册
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
10．如图所示的单缸四冲程汽油机正处在 做功 冲程。该冲程 将 内 能转化成机械能，若该汽油机每秒做功15次，则它转 速为 1 800 r/min。
11．汽油机吸气冲程吸入的
空气与汽油的混合物
（选
填“空气” “汽油气体”或“空气与汽油的混合物”）；甲、乙两台汽油机
解：已知每100 km消耗汽油的体积V＝8 L＝8×10－3 m3， 由 ρ＝mV 可知消耗的汽油质量为： m′＝ρ油V＝0.71×103 kg/m3×8×10－3 m3＝5.68 kg；
答：该汽车行驶100 km消耗的汽油的质量是5.68 kg。
12．随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入我国普通百姓家中。已知某国产轿车每100 km消耗8 L汽油（1 L＝10－3 m3），汽油的密度为0.71×103 kg/m3、热值为4.6×107 J/kg。则： （3）若该汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为1 000 N，则此汽车发动机的效率为 多少？ 解：已知该汽车匀速行驶时受到的阻力f＝1 000 N，牵引力与阻力是一对平衡力，
7．2021年，山东潍柴动力发布全球首款突破50%热效率的商业化柴 油机。如图所示柴油机在 压缩 冲程结束时，汽缸内空气超过了 柴油的 着火 点，此时喷油嘴喷出的雾状柴油便立刻燃烧起来， 然后通过做功冲程把高温高压气体的 内能 转化为机械能。
8．某家用轿车在水平路面上匀速直线行驶了36 km，消耗汽油5 kg，行 驶中车受到的阻力为2×103 N。若汽油的热值为q＝4×107 J/kg，求： （1）牵引力做的功；
车型 排气量 最大功率 空燃比 转速
某品牌轿车 1.8 L 69 kW 14∶1
12.4热机与社会发展
电动车
太阳能汽车
太阳能汽车
小结
种类：蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机。 ⑴热机 共同点：将燃料燃烧时的 化学能转化为 内能，通过做 功把 内 能转化为 机械 能。 以汽油为燃料的热机。
⑵汽油机
工作时完成的四个冲程
一个工作循环完成 四个 冲程，其中只有做功冲程对 外做功，其他三个冲程为辅助冲程，靠 飞轮惯性 来 完成。
三 热机与环境
Ⅰ、热机的利用带来的环境污染 1、排出的废气温度较高。 2、废气中含有各种有害的气体和粉尘。 3 、热机工作时噪声污染严重 Ⅱ、怎样控制热机对环境造成的污染 1、改进燃烧设备（EFI系统）； 2、充分利用污染少的能源（无铅汽油）
3 、在排气管上安装消声器，以减少噪声污染
天然气 汽车
汽油机四冲程的特点
活塞 冲程名称 进气门 排气门 运动 方向
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 作用 能量的转化
开 关 关 关
关 关
关 开
吸入汽 油和空气 压缩气体 向上 提高温度 高温气体膨胀 向下 推动活塞做功
向下
无
机械能转 化为内能 内能转化 为机械能
向上
排出废气 两
无
次，曲轴转动 两 周。 做功 冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠 飞轮的惯性 来完 一个工作循环里，活塞往返 成。
请思考 汽油机的运转过程中，燃料放出的能 量是否全部用来对外作功了？
E1
E2 燃气能E
E3 E4
提高热机效率的主要途径：
1、尽可能使燃料充分燃烧；E2 2、尽量减小各种热量损失；E3
3、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。E4
• 热机工作时，用来作有用功的能量与燃料完全燃烧 放出的能量只比，叫做热机的效率。 • 热机效率=作有用功的能量Q1 /燃烧总能量Q • 汽油机的效率为20%~30%
12.4热机与社会发展
12.4热机与社会发展主备：李延齐审核：九年级备课组班级：姓名学习目标：1、知道热机工作时的能量转化过程。
2、了解汽油机的工作原理和工作过程。
3、通过热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识，认识科学发展观的重大意义。
重点：汽油机的工程原理，热机与环境保护。
难点：热机工作过程中能量转化情况。
课前导学：1、观察右图并思考酒精灯对试管中水加热时，水的内能变化。
思考:（1）看到什么现象？（2）木塞被顶开，是谁对它做了功？（3）水蒸气既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是什么能？（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的？（5）在这个过程中，有没有不同形式能量的相互转化？上面的装置就是一个简单原始的热机。
热机是把转化为的机器，如：、、等。
自主探究：1、阅读教材P37-38，依据图自学并填写、汇报：（1）汽油机是利用作燃料来工作的。
（2）构造：。
（3）工作过程：学生依据课本中的结构图自学，交流、填写。
第一冲程：吸气冲程中燃气为什么会进入汽缸？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？第二冲程：压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化？压缩冲程末产生什么结果？汽油机是利用什么方式点火的？第三冲程：做功冲程中为什么能做功？是什么能向什么能转化？第四冲程：排气冲程有什么作用？排除废气的温度如何？2、依据柴油机模型，观察并填写、汇报，并找出不同之处：（1）柴油机是利用作燃料来工作的。
（2）构造：（3）工作过程：个别学生依据模型，讲解柴油机的工作过程并找出不同之处，其他同学补充。
小结：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，其他冲程靠飞轮的惯性完成3、阅读P38页内容，理解热机的效率并完成下列题目。
（1）在通常情况下，我们对燃料的利用率比较低，造成能量损失的主要原因有。
（2）叫热机的效率，表达式可写作η＝,在我们常用的热机中机的效率最高。
（3）在各种能量的损失中，带走的热量最多，设法利用的能量是提高燃料利用率的重要措施。
12.4 热机与社会发展+课件+2024-2025学年沪粤版物理九年级上册
柴油机 (填“汽油机”或“柴油机”)；它在吸气冲程
空气 (填“空气”“汽油”“柴油”或
吸入的物质是
“空气和燃料的混合物”)。
方法点睛：区分汽油机和柴油机主要看有没有火花塞。
1
2
3
4
5
6
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热机的效率
8. [2024·芜湖月考]汽油因热值高常作为内燃机的燃料，已知
汽油的热值为4.6×107 J/kg，完全燃烧50 g汽油释放的热
完成
15
1
个做功冲程，完成
2
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个工作循环。
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12. [2023·安庆期末改编]我国自主研发的某品牌汽车进行技
术测试，已知该车在某段长1.15 km的水平路面做匀速直
线运动，用时40 s，汽车在行驶过程中受到的阻力为4
000 N，汽车在此过程中发动机效率为40％，汽油的热值
压缩
冲程相同。与图乙演示原理相同的是汽油机四冲程中
的
做功
1
冲 程。
2
3
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5. 用热水壶烧水至沸腾时，水蒸气会顶开壶盖。汽油机工作
中，与此能量转化相同的冲程是(
C
)
A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
1
2
热机与社会发展
三、汽油机
2、汽油机主要部件的作用
部件名称 作用
气缸
汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温、高压燃气
活塞
在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转 化为机械能
连杆和曲轴 连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置跟工作机相连，将活塞 的动力传给工作机
进气门
汽油和空气形成的燃料混合气的进口
排气门
燃料燃烧后废气的出口
2.热机效率： 热机工作时，用来做有用功的能量与燃
料完全燃烧放出的能量之比。
η= Q有用
Q完全
课前导入 学习目标 新知探究 本课小结 随堂练习
信息浏览——柴油机
结构 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 连续工作
课前导入 学习目标 新知探究 本课小结 随堂练习
进气门
结构 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 连续工作
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。
课前导入 学习目标 新知探究 本课小结 随堂练习
三、汽油机
结构 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 连续工作
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。
火花塞
点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧
课前导入 学习目标 新知探究 本课小结 随堂练习
三、汽油机
结构 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 连续工作
12.4九年级物理上册热机与社会的发展
气压、温度相对较高
压燃式
相 能量转化 同 点 活塞、曲轴运
动 优缺点
（1）压缩冲程：机械能转化成内能 （2）做功冲程：内能转化成机械能
每一个工作循环，活塞往复两次， 曲轴转动两周，对外做功一次。
汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。
四、热机的效率
1.讨论交流：
热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学 能全部用来对外做有用功呢？
3.内燃机的冲程
冲程:
活塞从气缸的一端运动到另一端 叫做一个冲程(也叫“行程”)。
常见汽油机是四冲程的，包括吸气、压 缩、做功、排气四个冲程，且不断循环进行。
4.汽油机工作原理
吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 活塞由上端向下端运动
汽 油 和 空 气
汽油和空气组成的燃料混合物 从进气门吸入气缸。
压缩冲程
３.一台四冲程内燃机的飞轮转速为 1800 r／min，它１s完成 （ D ） A. 30个冲程，做了30次功 B. 60个冲程，做了60次功 C. 120个冲程，做了30次功 D. 60个冲程，做了15次功
4.汽油机工作的四个冲程中，内能转化为机械能的 冲程是 （ C） A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 5.为节约能源，需提高热机的效率。下列措施中不能 提高热机效率的是 （ B） A. 尽量使燃料充分燃烧 B.尽量增加热机的工作时间 C.尽量减少废气带走的热量 D.尽量减少热机部件间的摩擦
１. 汽油机外形
2. 汽油机的构造及作用
火花塞
进气门
汽油和空气形 成的燃料混合 物的进口
气缸
汽油在汽缸的顶 部燃烧而产生高 温、高压燃气
排气门 连杆 曲轴
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小结
种类：蒸汽机、、内燃机、喷气发动机、火箭发动机。 ⑴热机 共同点：将燃料燃烧时的 化学能转化为 内 能，通过做 功把 内 能转化为 机械 能。 以汽油为燃料的热机。
⑵汽油机
工作时完成的四个冲程
一个工作循环完成 四个 冲程，其中只有做功冲程对 外做功，其他三个冲程为辅助冲程，靠 飞轮惯性 来 完成。
请想一想
日常生活中有哪些便利是由热机带 给我们的？ 举几个例子说明。
二、汽油机
汽油机是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃 烧，将内能转化为机械能的一种热机。
汽油机的构造
气缸
火花塞
进气门
活塞 连杆 曲轴
排气门
汽油机工作原理
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机四冲程的特点
活塞 冲程名称 进气门 排气门 运动 方向 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
E1
E2
燃气内能E
E3 E4
提高热机效率的主要途径：
1、尽可能使燃料充分燃烧；E2 2、尽量减小各种热量损失；E3
3、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。E4
热机工作时，用来作有用功的能量与燃料完
全燃烧放出的能量只比，叫做热机的效率。
热机效率=作有用功的能量E1
/燃烧总能量E
汽油机的效率为20%~30%
巩固练习：
3、为节约能源，需提高热机的效率。下列措施 中不能提高热机效率的是 （ B） A 尽量使燃料充分燃烧 B 尽量增加热机的工作时间 C 尽量减少废气带走的热量 D 尽量减少热机部件间的摩擦
巩固练习：
4、以下交通工具中，常用汽油机作为动力 的 是 （ A） A 轻型轿车 B 重型运载卡车 C 手扶拖拉机 D 缩气体 提高温度
高温气体膨胀推 动活塞做功
能量的转化
开
关
向下
无
机械能转 化为内能 内能转化 为机械能
关
关
关
关
向上
向下
无 排出废气 一个工作循环里，活塞往返 次，曲轴转动 周。 两 两 冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠 来完 做功 飞轮的惯性 成。
关
开
向上
请思考 汽油机的运转过程中，燃料放出的能 量是否全部用来对外作功了？
巩固练习：
1、汽油机工作的四个冲程中，内能转化为机械 能的冲程是 （ ） C
A 吸气冲程 C 做功冲程 B 压缩冲程 D 排气冲程
巩固练习：
2、关于热机的工作物质，正确的是 （ B） A 热机所使用的燃料就是工作物质 B 汽油机和柴油机的工作物质都是高温高 压燃气 C 热机的工作物质都是活塞 D 汽油机的工作物质是汽油
三、热机与环境
Ⅰ、热机的利用带来的环境污染
（1）、排出的废气温度较高。 （2）、废气中含有各种有害的气体和粉尘。 （3） 、热机工作时噪声污染严重 Ⅱ、怎样控制热机对环境造成的污染
（1）改进燃烧设备 （2）充分利用污染少的能源（无铅汽油） （3）在排气管上安装消声器，以减少噪声污染
天然气汽车
电动车 太阳能汽车 太阳能汽车
巩固练习：
5、一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为 1800r/min，则柴油机1s内 （C ） A 完成30个冲程，做功30次 B 完成60个冲程，做功60次 C 完成60个冲程，做功15次 D 完成120个冲程，做功30次
14.4 热机与社会发展
从镰刀到联合收割 机
从木帆船到远洋巨 轮
从马车到小轿车
一、 热机与能量转化
蒸汽机 汽油机 柴油机 燃气轮机 喷气发动机 火箭发动机 高温 气体 推动 机械 运动
各种各样的热机：
共同特点：
化学 燃料 燃烧
热机中能量的转化
化学能 机械能 内能 （燃料） （对外做功）
热机是一种将燃料燃烧时的化学能转化为 内能，然后通过做功，把内能转化为机械能 的机械。