第二章 改变世界的热机—2020秋教科版九年级物理上册习题课件

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◆要点导航 ◆范例剖析(pōuxī) ◆反馈演练 （ ◎基础过关 ◎综合应用 ◎
能力拓展 ）
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应用 ◎能力拓展 ）
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◎能力拓展 ）
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(nénglì)拓展 ）
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想想议议： 汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什
么不同点？
相同点
汽油机和柴油机的比较
汽油机
柴油机
内燃机、内能转化为机械能、一个工作循环有4个冲程， 飞轮转2周，做功1次。
构造
火花塞
喷油嘴
燃
烧
排气冲程
后
的
废
进气门关闭，排气门打开，活
气
塞向上运动，把废气排出汽缸。
内燃机的启动
内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力 使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞 运动，以后内燃机才能自己工作。
内燃机的应用
(1)汽油机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型 农业机械上面。
(2)柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽 车、拖拉机、坦克上面。
一、什么是内燃机
汽油、柴油等燃料与空气混合,如果遇到火花,就会发生爆炸。 这样的爆炸在汽缸内进行,会生成高温高压的燃气,推动活塞 做功。 内燃机是燃料在汽缸内燃烧， 对外做功的机器。它将内能转 化为机械能。 常见的内燃机有汽油机和柴 油机。
汽油机的构造
火花塞
汽缸
进气门 活塞
连杆
排气门 曲轴
二、汽油机工作过程
。活塞由上端向下端运动，将
空气吸进汽缸。
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上 运动，活塞把空气压缩得很小，空气 的压强更大，温度更高。在压缩冲程 末，缸内空气温度已超过柴油的着火 点。
做功冲程
在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的 雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧 ，产生高温高压的燃气，推动活塞 向下运动，并通过连杆带动曲轴转 动。
做功完成
排出废气 利用惯性完成

A．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，将蒸汽的内能转 化为活塞的机械能
B．在燃料燃烧的时候要产生热量，这是将内能传递 给锅炉中的水
C．蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增大 D．蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度 【解析】在燃料燃烧的时候要产生热量，这是将化 学能转化为内能；蒸汽机推动活塞做功，将内能转化为 机械能，内能减小；废气带走的不是温度，是热量．
10. 现代的火电站和热电站，靠蒸汽轮机把 内 能转化为 机械 能，然后带动发动机发电．
11. 世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌 生的创意，比如热机中的蒸汽机和汽油机，它们工作时， 能的转化过程是 内能转化为机械能 ．图中 甲 是 蒸汽机的工作原理图．
12. 法国工程师发明了以压缩空气为动力的“迷你 猫”环保车．汽车使用前需要压缩储存气体，这一过程 中通过 做功 的方式使气体内能增加，开动时，释放 的气体推动发动机，将气体的内能转化为 机械 能， 汽车的时速可达 144 km/h，合 40 m/s.
6. 南极“万年冰”中含有很多压缩气泡，科考队员 取一小块放入盛有酒的杯中，冰块会在酒面上飘来飘 去．下面几种说法中错误的是( B )
A．冰块熔化，气泡破裂，使冰块飘来飘去 B．冰块吸热，内能增加，使冰块飘来飘去 C．冰块熔化，气泡破裂，气泡的内能减少 D．冰块吸热，酒水放热，酒水的内能减少
7. 如图所示，是蒸汽机工作的原理示意图，关于蒸 汽机的工作过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是 (A)
第二章 改变世界的热机
第一节 热机
1. 利用内能主要有两种途径：一是利用内能直接 加热物体 ，其实质是应用 热传递 的方式，把 内 能 转移 给被加热的物体；另一种是利用内能来 做 功 ，其实质是把内能转化为 机械 能．

煤油和菜籽油两种 燃料中，热值较的大是 煤油 ．
(3)小明和小辉在实验前用天平分别测出了烧杯中水 的质量以及燃油的质量．并由记录的数据，利用公式 Q 吸＝cm(t－t0)计算出了水吸收的热量．小辉他想通过这些 数据计算出煤油和菜籽油的热值．你认为他的计算结果 是 不可靠 (填“可靠”或“不可靠”)的．理由是 燃 油不可能完全燃烧且燃油燃烧放出的热量不能完全被水 吸收 (只写出一条即可)．
则有用功为：W 有＝F′s＝7.5×104 N×2.6×106 m
＝
1.95×1011J
，
所
以
飞
机
发
动
机
的
效
率
：
η
＝
W有用 W总
＝
1.95×1011 5×1011 J
J×100%＝39%.
答：(1)飞机发动机完全燃烧 10 t 燃油获得的能量是 5×1011 J；
(2)当飞机以 300 m/s 的速度巡航时，飞机发动机的 输出功率是 8100 kW；
三、简答题(共 12 分) 16. 随着生活水平的提高，汽车已经 进入百姓家庭，它给我们的生活提供了便 利，促进了社会经济的发展．汽车应用了 许多物理知识．请你运用所学的物理知识解答下列问题：
(1)汽油机是汽车的“心脏”．汽油机工作时做功冲 程能量是如何转化的？
解：汽油机工作时，做功冲程是将内能转化为机械 能．
A．吸气冲程结束 B．压缩冲程结束，火花塞点火前的瞬间 C．压缩冲程结束，火花塞点火后的瞬间 D．做功冲程结束
【解析】压缩冲程结束，火花塞点火后的瞬间，汽 油燃烧，而且尚未对外做功，压强最大，燃气温度最高， 内能最大．
6. 下列关于火箭的说法正确的是( C ) A．火箭使用的是喷气式发动机，与内燃式发动机 的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、螺旋桨等那样的传递 结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转 化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动

得行胸怀，虽寿百岁犹为无也。 3、江无回头浪，人无再少年。年华若虚度，老来恨不浅。时光容易逝，岁月莫消遣。碌碌而无为，生命不值钱。 12.得意时应善待他人，因为你失意时会需要他们。 4.生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。 4. 不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。 6.做事有始有终值得开始的事就值得完成。聪明人做事总是有始有终。 8.说服自己、感动自己、征服自己，带着真诚感恩的心，勇敢地走完选定的生活道路，决不回头。 12、自信是成功的先决条件。 7.孤单寂寞与被遗弃感是最可怕的贫穷。 3、岁月可以赢去我们的生命，却赢不去我们一路留下的欢声笑语，我们的祝福，无尽的爱意。 2.把自己当傻瓜，不懂就问，你会学的更多。 4.千里之行，始于足下。 14、成功的奥秘在于目标的坚定。——迪斯雷利 10.人生最重要的价值是心灵的幸福，而不是任何身外之物。 2、有志始知蓬莱近，无为总觉咫尺远。 8. 如果你真的愿意为自己的梦想去努力，最差的结果，不过是大器晚成。 17.人生活在世界上好比一只船在大海中航行，最重要的是要辨清前进的方向。 15、为了成材，松树从不向四季如春的温室外献殷勤。 12.人生要成沉淀，要有定力，一个人定力不够会浮躁。 11、一个人的真正伟大之处就在于他能够认识到自己的渺小。——保罗 4、健康身体是基础，良好学风是条件，勤奋刻苦是前提，学习方法是关键，心理素质是保证。 18.没有斗争就没有功绩，没有功绩就没有奖赏，而没有行动就没有生活

13．天然气在我市被广泛使用，已知天然气的热值为4×107 J/m3，完 全燃烧0.05 m3天然气可以放出__2_×__1_0_6__J的热量，这些热量若只有42% 被水吸收，则可以使常温下5 kg的水温度上升___4_0___℃。[水的比热容 为4.2×103 J/(kg·℃)]
14．汽车为人类文明作出了巨大贡献，但同时也对自然生态环境造成 了污染。为减少汽车尾气对居民的危害，长沙市政府购进了不少以天 然气为燃料的公交车，成为长沙街头一个新的亮点。
(2)化学能、内能、机械能；通过燃料燃烧化学能转化为内能，蒸气 向后喷出，将内能转化为机械能
(3)力的作用是相互的，向后喷出的蒸气反过来给车一个向前的推力； 喷出的蒸气是施力物体
16．一辆小汽车油箱内装满35 kg汽油，司机小王驾车到某城市执行 任务，路程为300 km。在高速公路上匀速行驶时，车受到的阻力是920 N 。 ( 汽 油 完 全 燃 烧 产 生 的 内 能 有 30% 转 化 为 机 械 能 ； 汽 油 的 热 值 为 4.6×107 J/kg)求：
解：(1)克服摩擦耗能 废气带走热量
(2)η＝
W有 Q放
＝
Pt mq
＝
P×vs ρVq
＝
Ps ρVqv
＝
P0×103×100×103 ρ0V0×10－3×q0×90×13
000 600
＝
4×109P0 ρ0V0q0
(1)汽车到达目的地牵引力所做的功。 (2)通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油。
解：(1)车在高速路上行驶时，向前的牵引力等于车受到的阻力F＝f ＝920 N，牵引力所做的功W＝Fs＝920 N×300×103 m＝2.76×108 J
(2)所需要的内能Q＝

23. 天上最美的是星星，人间最美的是真情 67、明确的目标是我们走向成功的起点。 22. 别人看不起您，很不幸;自己看不起自己，更不幸 29、发一次脾气，就等于在进步的梯子上倒退一步。 9、强大的信心，能克服来自大自然和内心的恶魔，产生无往不胜的勇气。 21. 造物之前，必先造人。 16. 心若向阳，无谓悲伤 12、人生最大的敌人是自已怯懦。 7、志在峰巅的攀登者，不会陶醉在沿途的某个脚印之中。 1. 只有经历过地狱般的折磨，才有征服天堂的力量。只有流过血的手指才能弹出世间的绝唱。 15. 人生之路多坎坷，摔个跟头别难过，爬起来，掸掸土，前方就是一片乐土
6பைடு நூலகம்、创新有时起源于身边的小事情。 71、从来就没有救世主也不靠神仙皇帝，要创造幸福生活必须全靠我们自已。 2. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。 43、不管失败多少次，都要面对生活，充满希望。 23. 天上最美的是星星，人间最美的是真情 8、如果寒暄只是打个招呼就了事的话，那与猴子的呼叫声有什么不同呢？事实上，正确的寒暄必须在短短一句话中明显地表露出你对他的关 怀。骐骥一跃，不能十步；驽马十驾，功在不舍；锲而舍之。朽木不折；锲而不舍，金石可镂。

第二章 改变世界的热机
类型二 汽油机与柴油机 汽油机和柴油机同属于内燃机，工作原理是相同的，但它们 的工作方式、工作物质等有所不同。
第二章 改变世界的热机
[解析] 热机的原理是利用燃烧燃烧燃烧产生的高温高压燃气 推动活塞做功，从而把内能转化为机械能。由图可知，该内燃 机有喷油嘴，所以是柴油机；又因为活塞向上运动并且进气门 和排气门关闭，所以此过程为紧缩冲程。
4.6×107 J/kg＝7.36×108 J，
则该汽车发动机的效率为
η
＝
2.16×108 7.36×108
J J
×
100%
≈
29.3%。ຫໍສະໝຸດ 第二章 改变世界的热机(2)50 L 汽油完全燃烧放出的热量： Q 放′＝m′q 汽油＝ρ 汽油 V′q 汽油＝0.8×103 kg/m3×50×10－3 m3×4.6×107 J/kg＝1.84×109 J， 用来做有用功的能量： W′＝Q 放′η＝1.84×109 J×29.3%＝ 5．39×108 J， 则汽车行驶的路程：s＝Wf′＝54..359××110038NJ≈1.2×105 m＝ 120 km。
第二章 改变世界的热机
例 4 一辆 60 kW 的载重汽车保持功率不变在平直的马路 上行驶，受到的阻力是 4.5×103 N，发动机每小时耗油 20 L， 求：
(1)发动机的效率。 (2)如果油箱内还有汽油 50 L，那么还能行驶多远？(ρ 汽油 ＝0.8×103 kg/m3, q 汽油＝4.6×107 J/kg)
[答案] (1)29.3% (2)120 km
第二章 改变世界的热机
[解析] (1)载重汽车每小时做的功：
W＝Pt＝60×103 W×3.6×103 s＝2.16×108 J，

E、点火方式
F、做功冲程
G、效率 H、应用
汽油机
柴油机
汽缸顶部有火花塞
汽缸顶部有喷油嘴
汽油
柴油
汽油机在吸气冲程中吸入的是汽 柴油机的吸气冲程中只吸入空气 油和空气中的混合物
压缩冲程末，气体体积被压缩为 吸进体积（汽缸体积）的1/9 1/6 能的转化：机械能—内 能
压缩冲程末，火花塞产生电火花 点燃燃料，称为点燃式
练习
一台汽油机飞轮转速为3000R/分，则在 1秒内完成 25 个循环，对外做功 25 次，完 成 75个辅助冲程。
2.内燃机的应用
(1)汽油机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小 型 农业机械上面。
(2)柴油机的应用
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主 要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
想想议议：
我国长征系列火箭
结束语
书到用时方恨少、事非经过不知难
高压气体推动活塞做功。
体推动活塞做功。
效率低：20℅-30℅
效率高：30℅-45℅
自重轻便，主要用于汽车、飞机、 机体笨重，主要用于载重汽车、火车、
摩托车等
轮船。
飞行太空
• 火箭发动机：由飞行器自带推进剂，不依赖外界空气提供 氧化剂的喷气发动机。
火箭发动机可用于航天器推进，也可用于 导弹等在大气层内飞行。
大部分发动机靠排出高温高速燃气来获得推力， 固体或液体推进剂［由氧化剂和燃料（可用液 态氢或固态氢）组成］在燃烧室中高压（10-200 bar） 燃烧产生燃气。
多级火箭
长征火箭 • 多级火箭是由数级火箭组合而成的运载工具。每
一级都装有发动机与燃料，目的是为了提高火箭 的连续飞行能力与最终速度。从尾部最初一级开 始，每级火箭燃料用完后自动脱落，同时下一级 火箭发动机开始工作，使飞行器继续加速前进。

解析：蒸汽机、喷气发动机、内燃机工作时将内 能转化为机械能，是热机；发电机工作时， 将机械能转化为电能，不是热机。
感悟新知
归纳
知3－讲
热机的“热”指的是热能，即内能，“机”指的 是机械能，理解热机是把内能转化为机械能的装置。 紧扣这一点即可辨识热机。
课堂小结
工作原理
热机
蒸汽机
热机
种类
工作过程
课堂小结
第二章 改变世界的热机
第二章 改变世界的热机
第1节 热机
学习目标
1 课时讲解 2 课时流程
利用内能来做功 蒸汽机 形形色色的热机
逐点 导讲练
课堂 小结
作业 提升
课时导入
复习提问
引出问题
点 击 播 放 视 频
内能做功转化为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ械能
感悟新知
知识点 1 利用内能来做功
问题
在图的实验中观察并思考酒精灯对试管中水 加热 时，水的内能怎样变化？
知1－导
感悟新知
(1) 在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的？ _______增__大_______。
(2) 当加热一段时间后，看到什么现象？ ___木__塞__被__推__出_____。
(3) 木塞被顶开，是谁对它做了功？ _____水__蒸__气_______。
(4) 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？____内__能_____。 做功能改变物体的____内__能_____。
C．很早以前，就有人设想将蒸汽机作为动力使用
D．瓦特研制的蒸汽机能适应不同工厂的需要，被
称为“万能蒸汽机”
感悟新知
知2－练
2．如图所示，有关这个小蒸汽机的说法中不正确的是 ( A) A．酒精燃烧将内能转化为化学能 B．水吸热发生了汽化现象 C．蒸汽的内能转化为轮子的机械能 D．内能的一个重要应用是可以用来做功