九年级物理知识点总结

第十四章

内能的利用本章主要学习热机、热机的效率及能量的转化与守恒。热机的效率是在以前学习机械效率的延伸，是进一步学习能量守恒定律的基础。本章是中考的内容，其常考点是汽油机的工作原理、热值的计算、热机的效率及能量的转化，常以选择题、填空题、计算题的形式出现。

课程要求标准：

1、知道热机的定义，知道其工作原理。

2、知道什么是内燃机，了解汽油机和柴油机的结构和工作原理，知道它们的异同点。

3、理解燃料的热值，了解燃料的利用率和热机的效率，知道提高燃料的利用率和热机效率的方法，了解热机的使用带来的污染问题。

4、能进行有关热值和热效率的简单运算。

5、知道不同形式能量之间的相互转化以及能量可以发生转移，知道一些情境中能量转移和转化的情况。

6、知道能量守恒定律的内容，并能用其解释相关现象，知道永动机是不可能制成的。

本章涉及知识能量为主，首先要理解能量的含义，能解释生活中简单的能量转移和转化过程，具备简单的从能量角度分析物理问题的能力。河南中考重点集中在：能量守恒定律，判断日常生活中各种能量大小变化和转化的判定，内能的利用，重点是汽油机和柴油机的工作原理及其区别，热量的计算。

第一节热机。

1、通过试验认识热机的工作原理，了解内燃机是热机的一种。

2、了解汽油及和柴油机的构造，知道内燃机各种冲程的工作状态和能量转化。

3、了解柴油机和汽油机的区别。

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**，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。

1、实验导入：

在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。

分析：燃烧酒精放出的内能，传递给水蒸气，水蒸气内能增加，增大到一定程度就能推动塞子做功，水蒸气的一部分内能转化为塞子的动能。（机械能）

这是利用内能的一种方式。

利用上面实验的原理，人们还制造出了汽油机、柴油机、喷气发动机等。这些机器的共同之处都是利用内能来工作的。我们称之为热机。

2、热机：把内能转化为机械能的机器（将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机器）

热机的发明，是在17世纪末期。近300年来，经过人们的不断研制和改进，它已成为人们生产、生活中重要的动力机器。热机做为工业化生产飞速发展的催化剂，必将会扮演越来越重要的角色。

热机的种类很多，我们将接下来主要介绍内燃机。

3、燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。

内燃机主要分为汽油机和柴油机两类。

4、汽油机（重点）：汽缸上部有进气门和排气门。顶部有火花塞，下部有活塞，活塞用连杆跟曲轴相连。

汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。

四冲程：汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动称为一个冲程。它的一次工作全过程包括四个冲程：

1）、吸气冲程：活塞向下运动，进气阀门开启，空气和汽油的混合气体进入气缸。此过程无能量转化。

2）、压缩冲程：两个阀门都关闭。活塞向上运动，将混合气体压缩。该过程机械能转化为内能。

3）、做功冲程：气缸顶端的电火花塞通电点火，混合气体爆发性燃烧，高温高压气体向下推动活塞做功。在此过程中，燃气的内能部分转化为机械能。

4）、排气冲程：活塞向上运动，排气阀开启，废气被排出气缸。

以上四个冲程除了做功冲程外，其余三个冲程中，活塞均靠旋转飞轮（惯性）带动曲轴连杆而运动。四个冲程组合起来叫做一个工作循环。在此过程中，活塞往返两次，曲轴连杆转动两圈。

5、柴油机。

柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。

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。

柴油机与汽油机的不同点：

构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；

工作过程上：吸入后的气体不同（汽油机的是空气和气体的混合物，柴油机吸入的只是空气）；

压缩情况不同（汽油机压缩程度小，柴油机压缩程度大，柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度更高，这个温度早已超过了柴油的燃点）；

点火方式不同（汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式）；

用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。

例。一、如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图。汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（）

a、内能减少。

b、温度升高

c、密度增大

d、分子热运动加快

例二：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①②③的补充正确的是。

小结：汽油机和燃油机：

练习：1.热机是把能转化成能的机器。是最常见的热机，它是利用燃料在里产生的来推动活塞做功的。

2.内燃机的四个冲程分别是：冲程、冲程、冲程和冲程。其中___冲程是把内能转化为机械能。

3．柴油机在压缩冲程中，汽缸中的气体温度会升高，这是用的方法来增加气体的内能的。

4．柴油机工作时，机械能转化为内能的是___冲程，内能转化为机械能的是___冲程冲程是靠飞轮的惯性完成的。每个工作循环活塞往复___次，曲轴转动___周。

5．一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程，则1min完成___个工作循环，活塞来回___次，做___次功。

6．下列关于四冲程汽油机和柴油机区别的说法中错误的是（）

a在吸气冲程吸入的物质不同b点火方式不同。

c工作过程中能量转化的形式不同d用途不同。

7．一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则每s做功的次数为（）

a.10次b.20次c.30次d.40次。

8．下列说法中正确的是（）

a汽油机的效率比柴油机的效率高。

b在四冲程柴油机的吸气过程中，燃料进汽缸。

c在柴油机的压缩过程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能。

d柴油机的燃料点火方式是压燃式。

9.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—5a.乙、甲、丁、丙。

b.甲、乙、丙、丁。

c.乙、丁、甲、丙。

d.甲、乙、丁、丙。

10.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。

第二节热机效率。

教学目标。1、从能量转化的角度，认识热值。

2、知道内能的利用与环境保护的关系。

3、常识性了解热机的效率及提高热机效率的途径。

4、培养学生重视提高保护环境的意识。

重点：热机的效率难点：提高热机效率的途径。

一、燃料的热值：

1、燃料的种类很多，由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中就用燃料的热值表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小。

2、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的比值。

3、单位：焦/千克符号：j/kg

4、热值在数值上等1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。

5、燃料燃烧放出热量的计算：如果用m表示燃料的质量，q表示该种燃料的热值，用。

6、若气体燃料单位是j/则计算该燃料完全燃烧时放出的热量用=vq，其中v的单位是，q的单位是j, 的单位是j

例一叫做这种燃料的热值。热值的单位是___符号是___

例二：现有一瓶液体燃料，若倒掉一半后完全燃烧，则（）

a、热值减半，放出的热量减半。

b、热值减半，放出的热量不变。

c、热值不变，放出的热量减半。

d、热值不变，放出的热量不变。

例三：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。

二、热机的效率。

1、什么是机械效率？物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。

2、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，即热机的效率：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。

3、能量走向示意图。

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。

4、如何提高热机效率的效率？

让燃料尽可能充分燃烧，减小各种热量的损失，在热机的设计和制造上，采用先进的技术，使用时注意保养，保证运动部件润滑良好，合理调节各零件之间的间隙，减少因克服摩擦力而额外消耗的功。

5、热机对环境的影响。

1）废气污染（co、s、酸雨）（2）噪声污染。

6、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）。

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