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2025年新九年级物理暑假预习精品讲义
第05讲 热机
内容导航——预习三步曲
第一步：学
析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识：5大核心考点精准练
第二步：记
串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步：测
过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 热机
1． 实验探究：利用内能做功
| 实验装置 | 注意事项:实验时，橡胶塞不要塞得太紧，避免橡胶塞不能冲出，导致试管炸裂伤人，同时试管口不能对着人，以防试管内的水沸腾时橡胶塞冲出试管口而伤人 | |
| 实验过程 | 在试管内装些水，用橡胶塞塞住试管口，用酒精灯给水加热至沸腾 | |
| 实验现象 | 橡胶塞被冲出，试管口出现“白雾” | |
| 交流与论证 | 酒精燃烧放出热量，热量通过试管传递给水使其内能增加、温度升高，产生大量的水蒸气。水蒸气膨胀对橡胶塞做功，将橡胶塞推出试管口，同时，在试管口观察到大量的“白雾”，说明水蒸气的内能减少，温度降低 | |
| 能量转化 | ||
| 结论 | 利用内能可以做功 | |
2． 热机
（1）定义：如车、船、飞机等的发动机通过燃料燃烧，获得内能，并利用内能做功，像这样的机械叫热机。
（2）工作原理：利用内能来做功
（3）热机的工作原理：
（4）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。
2． 常见的热机——内燃机
（1）燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
（2）分类：内燃机中最常见的是汽油机和柴油机两类。
知识点2 汽油机
1．工作原理
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2．构造
（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（3）试管实验与汽油机构造比较：如图。
3．工作过程
（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
| 次序 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 冲程 | 吸气冲程 | 压缩冲程 | 做功冲程 | 排气冲程 |
| 工作
示意图 |
||||
| 气门开闭 | 进开、排闭 | 进闭、排闭 | 进闭、排闭 | 进闭、排开 |
| 活塞运动方向 | 向下 | 向上 | 向下 | 向上 |
| 曲轴的运动 | 半周 | 半周 | 半周 | 半周 |
|
冲程的 作用 |
吸入汽油和空气的混合物 | 压缩空气和汽油的混合物，使其内能增加、温度升高 | 火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 | 排出废气 |
| 能的转化 | 机械能转化成内能 | 内能转化成机械能 | ||
| 说明 | 1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2周，对外做功1次 | |||
判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程，两个气门都关闭，无火花塞，就是压缩冲程，若是吸气冲程，进气门打开，排气冲程，排气门打开。
（1）汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作；
（2）在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次，巧记为“1-4-2-2-1”；
（3）在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大；
知识点3 柴油机
1．工作原理
利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造
3.汽油机和柴油机的异同点：
| 不同点 | 相同点 | ||
| 项目 | 汽油机 | 柴油机 | （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。
（2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 |
| 构造 | 汽缸顶部有火花塞 | 汽缸顶部有喷油嘴 | |
| 点火
方式 |
压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 | 压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式 | |
| 燃料 | 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 | 柴油、吸气冲程吸进汽缸的只是空气 | |
| 压缩比 | 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6 | 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16 | |
| 做功 | 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 | 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功 | |
| 效率 | 效率较低20％至30％ | 效率较高30％至45％ | |
| 用途 | 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 | 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械 | |
| 教材习题01
除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的这些热机中哪些是内燃机？ |
解题方法
①思考：什么是热机，内燃机和热机间是什么关系？ ② 举例说明 |
| 【答案】拖拉机、火箭、轮船、火车等 拖拉机和火车属于内燃机 | |
| 教材习题02
从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中 （1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程？ （2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程？ （3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？ |
解题方法
①思考：内燃机的一个工作循环包括哪些，在转动过程中，能量是如何转化的？ ②作答 |
| 【答案】 做功 做功 压缩 | |
| 教材习题03
在如图中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况．请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况． |
解题方法
①思考：四冲程内燃机的四个冲程，气门的闭合状态以及转轴所处的位置。 ②画出气门的闭合状态、活塞连杆及曲柄的大致位置。 |
| 【答案】因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数将变大。 | |
考点1：热机的种类
【典例1】以下机械属于内燃机的是（ ）
A．电风扇 B．汽油机
C．滑轮组 D．洗衣机
【变式1-1】下列装备的动力装置不是热机的是（ ）
A．电动汽车 B．海缆施工船
C．国产飞机C919 D．长征五号运载火箭
【变式1-2】2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭_______（选填“属于”或“不属于”）热机，_______（选填“能”或“不能”）在大气层外工作。在探测器加速上升过程中，它的机械能_______（选填“守恒”或“不守恒”）。
考点2：热机工作过程中的能量变化
【典例2】2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射（如图1）。火箭在加速上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A．火箭上升过程中机械能增加 B．火箭上升过程中动能不变
C．火箭上升过程中动能转化为化学能 D．若不计空气阻力，火箭上升时机械能守恒
【变式2-1】物理科技文化节中，同学们展示了自制水火箭，结构如图所示。在塑料瓶中装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，发射时用打气筒向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭升空。用打气筒将空气压入水火箭的能量转化与汽油机的_______（选填“压缩”或“做功”）冲程相同；水火箭上升过程中，瓶内气体的内能_______（选填“增加”“减少”或“不变”）。
…………
参考答案
考点1：热机的种类
【典例1】B
【详解】AD．电风扇和洗衣机的主要部件电动机，不是内燃机，故AD不符合题意；
B．内燃机是一种热机，汽油机和柴油机都是内燃机，故 B符合题意；
C．滑轮组是一种简单机械，不是内燃机，故C不符合题意。
故选B。
【变式1-1】A
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不错
很有用
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