初三物理第二章

第二章改变世界的热机一、知识点复习

①内能与热量

②热值

③比热容

二、新课讲解

重难点：（1）热机、内燃机

（2）热机效率

考点：（1）热机、内燃机

（2）热机效率

易混点：

热机效率

第1节热机

一.复习：

（1）什么是内能？如何才能改变物体的内能？

（2）叙述能量守恒定律（略）。

二．引入新课

由能量守恒定律可以看出，转移、转化是能量运动的普遍形式。人类在利用能量方面所从事的主要工作正是广泛地寻找其来源，有效地控制其去处，以达到驾驭它，利用它，让它为人类造福的目的。

那么人们是如何利用内能的呢？这一节我们就来讨论这个问题。

三.进行新课

1．内能的利用。

(1)加热

举例：煮饭、取暖、工厂的热处理、吹制玻璃工艺品等

上面的例子有一个共同特点，都是直接利用内能转移来加热物体的，这是利用内能的一种方式

不利方面：能源浪费大，污染环境，应提高内能的利用率。

(2)做功

教师：谁来说一下该实验中能量的转化过程？

分析过程：燃烧(化学能)――供给水和水蒸汽――水蒸汽对外做功（内能转化成机械能）。

教师：这是利用内能的另一种方式：用来对物体做功

2．热机

（1）介绍热机的发明

（2）把内能转化为机械能的机器称为热机。

3．火箭

演示气球，反冲运动。

讲解火箭的升空原理。

介绍三级火箭的好处。

第2节内燃机

一.复习

二.进行新课

内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机〉

最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。

1．汽油机用汽油作燃料的内燃机

（1）构造(出示模型或挂图。边指示边讲解)。进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。(介绍名称的同时，介绍各部分的功能)

冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。

（2）工作原理。

(边运转模型边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况)

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，活塞位于气缸上端，进、排气门军关闭。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气缸。这是第一个冲程。

〈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。这是第二个冲程。

〈做功冲程〉压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。

〈排气冲程〉做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。

此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，对外做一次功。

（3）能的转化：在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成。

2．柴油机：用柴油作燃料的内燃机。柴油机与汽油机的区别：

①柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程。

②柴油机与汽油机的不同点：构造方面：些油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴。吸入的气体不同，点火方式不同

第3节热机效率

一．复习提问：什么是机械效率？

二．新课引入：热机是内能转化成机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题，这一节我们就来讨论这个问题。

三．新课内容。

1．热机是利用燃料来做功的装置。

化学能转化成机械能（做功）。

2．热机的效率：用来做有用功那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。

热机效率是热机性能的一个重要指标。

热机的各种损失中，废气占最多，应减小废气的能量损失。

由于损失的原因比较多，所以热机的效率一般都较低。（参阅课本中的几种热机的效率，内燃机的能流图以及火电站的能流图。）

3．如何提高热机效率的效率？

让燃料尽可能充分燃烧，减小内能损失，运动部件润滑良好。

4．内能对环境的影响。

、酸雨），

（1）废气污染（CO、SO

2

（2）噪声污染。

5．保护环境，减小污染措施。

（1）改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟除尘装置。

（2）提高内能的综合利用率。

把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品；把内能的一次利用变为多次利用（如用余热供暖等）。

（3）充分开发、利用污染小或无污染的能源（如太阳能等）。

我国政府历来重视环境问题，把发展经济与保护环境放到了同等重要的位置。只要我们大家都能像重视生命一样重视环境，责无旁贷地承担起保护环境的义务，难题也就变得不难了，就一定能使天更蓝、水更清。

【课堂练习】

一、填空题

1.热机是把_______能转化为_______能的机器；在热机里，用来做__________的那部分能量，与燃料__________放出的能量之比，叫做热机效率.

2.内燃机的特点是：燃料在__________燃烧，生成_______的燃气，燃气推动活塞_______，将_______能转化为_______能.

3.内燃机的工作过程由_______、_______、_______、_______四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是_______冲程，将内能转化为机械能的是_______冲程.

4.__________叫做这种燃料的热值.热值的单位是_______，符号是_______.

5.喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是__________发动机，这种发动机在__________上使用；自带燃料和氧化剂的是__________发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作能够用来发射__________.

二、选择题

6.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是

A.吸气冲程

B.压缩冲程

C.做功冲程

D.排气冲程

7.在图15—5所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是

图15—5

A.乙、甲、丁、丙

B.甲、乙、丙、丁

C.乙、丁、甲、丙

D.甲、乙、丁、丙

8.关于热机错误的说法是

A.利用内能来做功的机器叫热机

B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机

C.一切热机的工作过程都包括四个冲程

D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率

9.关于燃料的热值，以下说法正确的是

A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关

B.容易燃烧的燃料，热值一定大

C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多

D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的

10.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则

A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多

B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少

C.消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多

D.做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多

过关检测：

一、选择题（每小题3分，共30分）

1、内燃机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能变经的情况是( )

A、温度降低，内能减小

B、温度不变，内能不变

C、温度升高，内能增大

D、温度降低，内能增大

2、某四冲程汽油机的转速是1500R／min，那么1min里，该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是（）

A、3000个，6000次

B、6000个，3000个[来源:Z,xx,https://www.wendangku.net/doc/4013992086.html,]

C、3000个，750次

D、750个，3000次

3、单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图2-1所示，下列关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确的是（）

A、丙、丁、乙、甲

B、乙、丁、甲、丙[来源:学*科*网Z*X*X*K]

C、乙、甲、丁、丙图2-1

D、甲、乙、丙、丁

4、柴油机在压缩冲程末，工作物质的（）

A、压强减小温度升高

B、压强增大温度降低

C、压强减小温度降低

D、压强增大温度升高

5、单缸四冲程汽油机，完成一个工作循环曲轴转过（）

A、7200

B、1800

C、1500

D、900

6、如图2-2所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（）

A 、η＝E

4321E E E E +++×100% B 、η＝E 321E E E ++×100% C 、η＝E 2

E ×100% D 、η＝E 1

E ×100%

7、关于热机的效率，下列说法中正确的是（ ）

A 、热机做的有用功越多，效率一定越高

B 、热机消耗的燃料越少，效率一定越高

C 、热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高。

D 、热机做功越快，效率一定高

8、下面几个例子中，属于内能转化为机械能的是（ ）

A 、点燃爆竹，使爆竹腾空而起

B 、给烧杯加热，使杯内水的温度升高

C 、冬天，人站在阳光下感到暖和

D 、用锤敲石头，石头和锤都要发热

9、单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮惯性来完成的是 （ ）

A 、只有吸气和压缩两个冲程。

B 、只有压缩和排气两个冲程[来源:https://www.wendangku.net/doc/4013992086.html,]

C 、只有排气和吸气两个冲程

D 、有吸气、压缩和排气三个程

10、下列关于减小大气污染的主要措施中不正确的是（ ）

A 、普及天然气和煤气的使用

B 、淘汰热机

C 、采用集中供热

D 、改进燃烧设备，加装消烟除尘装置 二、填空题[来源:学科网]

11、现代热机种类繁多，构造各异，如生活中应用的_______________，_____________。在航天航空中已经使用更加高效的_______________和_______________。

12、汽油机是利用气缸内燃烧_______________生成高温高压的_______________推动活塞做功的热机；柴油机是利用气缸内燃烧_______________生成高温高压的_______________推动活塞做功的热机。汽油机和柴油机都属_______________。

13、活塞在往复运动中从气缸的一端运动到另一端叫_______________。

14、内燃机的一个工作循环中，有__________个冲程，活塞往复运动__________次，曲轴转动__________周。

15、热机的效率是热机性能的一个重要指标，效率__________，它的机械性能越好

图2-2

16、内燃机的一个工作循环有四个冲程，如图2-3所示表示的

图2-3 其中的__________冲程；它将__________能转化成__________能。

17、完全燃烧1kg某种燃料时放出的热量为 1. 2×107J,则该种燃料的热值为

_____________J／kg

18、木炭的热值是3.4×107J／kg, 0.5kg木炭完全燃烧所放出的热量是___________J

这些热量能使100kg常温下的水温度升高______。

19、内能的应用有两个重要途径：一是__________，二是__________。下列内能的利用

实例中，属于一的是__________，属于二的是__________①锅炉；②汽车；③家用暖气设备；

④火箭；⑤现代用火电站；⑥用高炉炼钢；⑦生火做饭；⑧喷气式飞机。

三、探究与计算题

20、神舟五号————我们的飞天梦

2003年10月15日9时，随着火箭发动机的轰鸣，长征二号F运载火箭将我国第一艘载人

航天飞船“神舟五号”送入太空，实现了中华民族五千年的飞天梦，（见图2-7所示）

资料库——火箭发动机

时不需要空气，可以在大气层外工作。

点火时，燃料和氧化剂在烯烧室混合燃烧，向后喷出

强大的气液，同时气体对火箭产生一个向前的反作用力，

从而推动火箭前进。

长征二号F火箭的发动机是一种二级火箭发动机。图

2-7

小宇利用星期天到青岛会展中心观看了有关“神舟五号”的航天展，他搜集了一些问题，回

到班中想要考考你：

（1）长征二号F火箭：它的发动机工作时将内能转化为__________能。它是利用向后

喷出气流使自身受力前进的，这是运用了力的作用是__________的道理。

（2）飞船上的太阳能电池翼是为飞船提供能源的装置，它的作用是将太阳能转化为

__________能。

（3）飞船的运行过程：飞船沿椭圆轨道围绕地球运行了14圈，轨道上离地面最近点

200km，最远点350km。从远地点到近地点运行过程中，飞船的速度__________，

势能__________。

（4）太空生活与工作：若不穿太空服，只带氧气瓶，航天员能否走出舱外？运用你所学的物理知识说出一条理由。[来源:https://www.wendangku.net/doc/4013992086.html,]

答：__________（填“能”或“不能”）；因为舱外__________

（5）返回大气层：这时飞船与大气层发生剧烈摩擦，变成一个火球，将__________能转化为__________能，因此给飞船降温十分重要，一种重要的降温方式就是“烧蚀防热”：在飞船表面涂有一层高分子固体材料，让这些材料在发生物态变化时吸收热量，你认为可能发生的物态变化有__________、__________、__________；理由是这此物态变化都是__________过程

（6）降落：飞船距离地面15km时，速度达到200m／s，若不打开降落伞，则速度保持不变，飞船落到地面仅仅需要__________秒的时间。

21、小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4.2×103J／(kg0c),他想估算一下自己家每天烧水，做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家烧水，煮饭需要的时间，并把它折算成烧水的时间，相当于每天将30kg，200c的水烧开。

（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？

（2）如果普通煤的热值为3×107J／（kg0C），从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少kg 煤？

（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，它家每天实际用煤2kg，由此小明计算他家煤炉的效率只有16.5%，你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？

（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？

22、小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为8.4×107J／m3，放出的热

量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？

23.一辆汽车的发动机输出功率为66150瓦,每小时耗柴油14千克,计算发动机的效率.（柴油的燃烧值为4.3×107焦／千克）