初中物理人教版九年级全册第十四章内能的利用第1节热机同课异构

第十四章内能的利用第1节热机1．热机(1)定义：利用________做功的机械，也就是将________转化为________．(2)内燃机：燃料直接在发动机________内燃烧产生动力的热机．(3)内燃机分为__________和__________两大类，它们分别以________和________作为燃料．2．汽油机和柴油机(1)一个冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从________运动到________．(2)一个工作循环：________冲程、________冲程、________冲程和________冲程．每一个工作循环活塞往复运动________次，曲轴转动________周，对外做功________次．(3)工作特点：项目冲程进气门排气门活塞能量转化吸气冲程______关闭上→下—压缩冲程关闭关闭____________转化为______做功冲程关闭关闭____________转化为______排气冲程____________下→上—(4)构造上的主要区别：汽油机气缸顶部有__________，柴油机气缸顶部有__________．(5)在吸气冲程中的不同点：汽油机吸入气缸里的是____________________，柴油机吸入气缸里的是__________．3．热机包括内燃机，柴油机和汽油机都属于内燃机，关于热机的下列说法中正确的是()A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸C．四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程D．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能4．摩托车上的热机工作时提供动力的是()A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程要点1内燃机工作过程中能量的转化例1：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内能转化为机械能点拨：内燃机是由吸气、压缩、做功、排气不断循环来保证连续完成的．压缩冲程中，活塞压缩汽缸内的气体，使气体内能增大，将机械能转化为内能；做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的燃气推动活塞运动，将内能转化为机械能．重要提示：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，做功冲程是将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能．【触类旁通】1．四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的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2．有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是()A．工作中只有做功冲程把内能转化为机械能B．工作中压缩冲程是把内能转化为机械能C．工作开始时要靠外力启动D．每一个工作循环，燃气只做功一次要点2内燃机的四个冲程例2：如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是()ABCD点拨：判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向，具体情况如表所示：冲程进气门排气门活塞运动方向吸气冲程打开关闭向下运动压缩冲程关闭关闭向上运动做功冲程关闭关闭向下运动排气冲程关闭打开向上运动重要提示：判断内燃机的冲程时，一要看进气阀、排气阀的开闭状态，二要看活塞的运动方向，在此基础上综合分析．判断冲程可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”；其中，气门都关闭谓之关，只有一个气门打开谓之开．【触类旁通】3．汽车已走进很多现代家庭，如图为四冲程汽油机汽缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是()甲乙丙丁A．乙甲丙丁 B．甲丁乙丙C．丙乙甲丁 D．丙丁甲乙有关内燃机的综合计算例3：有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数.排量L输出功率120kW转速6000r/min(1)该发动机在1s内做功________J，单缸排量V＝__________L(1L＝10－3m3)．(2)在每个做功冲程里，发动机做功W＝__________________________________J.(3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p＝________Pa.解析：(1)发动机在1s内做功：W＝Pt＝×105W×1s＝×105J；四个气缸工作容积的总和为L，则单缸排量：V＝L/4＝L；(2)1s内飞轮所转的周数为6000r/60＝100r，四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，因此1秒做功200次，在每个做功冲程里，发动机做功：W0＝×105J/200＝600J；(3)由燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV可知，燃气对活塞的压强：p＝W0/V＝600J/×10－3m3)＝×106Pa.答案：(1)×105(2)600(3)×106[方法技巧]本题综合考查了功和压强的计算，计算到每一个冲程，关键要熟悉计算功的公式W＝Pt以及内燃机的工作原理．在内燃机的一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次．1．如图所示的四种交通工具，不用热机作为动力机械的是()A.自行车B.轮船C.卡车D.飞机2．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：①在压缩冲程中，是机械能转化为内能；②在做功冲程中，是内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同．以上说法中正确的是()A．只有②③B．只有①③C．只有②④D．①②③图14­1­13．如图14­1­1所示是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是()A．压缩冲程，将内能转化为机械能B．压缩冲程，将机械能转化为内能C．做功冲程，将内能转化为机械能D．做功冲程，将机械能转化为内能4．从原理的发现到实际的应用，往往要解决许多技术上的难题．汽油机只有在做功冲程中燃气才给活塞一个动力，但汽油机却可以连续工作，其中关键部件是()A．火花塞B．连杆C．曲轴和飞轮D．进气门和排气门图14­1­25．如图14­1­2所示是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是()A．烤火取暖B．搓手取暖C．向手“呵气”取暖D．用热水袋取暖6．汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的()A．压强增大，温度降低B．压强减小，温度升高C．压强增大，温度升高D．压强减小，温度降低7．一个单缸四冲程柴油机转1800r/min，则每秒钟燃气做功________次，曲轴每秒转动________转；活塞往复运动________次；吸气、压缩、排气冲程靠__________完成．8．如图14­1­3甲向下迅速压活塞，对空气________，使得空气________增大，温度升高，四冲程汽油机工作过程中的________冲程与上述能量转化过程相同．如图乙试管内的水蒸气将塞子推出的过程中，水蒸气对塞子______，内能转化为塞子的________，温度________，四冲程汽油机工作过程中的______冲程与上述能量转化过程相同．甲乙图14­1­39．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14­1­4是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是()甲乙丙丁图14­1­4A．甲冲程是把机械能转化为内能B．乙冲程是把内能转化为机械能C．丙冲程是把机械能转化为内能D．丁冲程是把内能转化为机械能10．如图14­1­5所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮．你观察到的现象是____________________________．图中情景演示的是“四冲程”汽油机工作过程中的________冲程，这个情景中________能转化为________能．图14­1­511．某四冲程柴油机，汽缸横截面积为50cm2，活塞行程为100mm，做功冲程燃气的平均压强为7×105Pa.求：(1)一次做功冲程中气体做功多少？(2)若曲轴转速为1200r/min，这台柴油机的功率是多少？题型1根据能量的输出判断机器的种类1．某机器的能量流向图如图14­1­6所示，据此推测该机器可能是()图14­1­6A．热机B．电动机C．发电机D．电热水器题型2考查热机的冲程及能量的转化2．在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是________冲程．如图14­1­7所示汽油机正在进行的是________冲程．图14­1­7图14­1­83．如图14­1­8所示是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法正确的是()A．该图表示的是压缩冲程B．该冲程是内能转化为机械能的过程C．该冲程中气缸内气体分子运动剧烈程度减弱D．该冲程中主要是通过热传递的方式改变气缸内物质的内能参考答案【课前自主学】1．(1)内能内能机械能(2)汽缸(3)汽油机柴油机汽油柴油2．(1)一端另一端(2)吸气压缩做功排气两两一(3)打开下→上机械能内能上→下内能机械能关闭打开(4)火花塞喷油嘴(5)汽油和空气的混合物空气3．C【课堂互动学】要点1[例1]C1．C要点2[例2]B3．C【课后高效练】1．A7．153030飞轮的惯性解析：在内燃机的一个工作循环中，曲轴旋转2周，活塞往复2次．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为1800r/min，则每秒钟曲轴(飞轮)转动的次数：1800r/60＝30转，完成30/2＝15个工作循环，做功15次，活塞往复运动30次．在柴油机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其余的靠飞轮的惯性完成．8．做功内能压缩做功机械能降低做功9．A10．盒盖被弹飞，塑料盒口有白雾出现做功内机械解析：透明的塑料盒相当于一个气缸，塑料盒的盖相当于活塞，酒精在塑料盒内燃烧，产生高温高压的蒸气，推动塑料盒盖运动，把内能转化为机械能，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，此过程类似于内燃机中的做功冲程．11．解：(1)燃气对活塞的平均压力：