内能利用
第一节 热机
概念
1．热机是将 能转化为 能的机械。常见的热机有 机、 机、 机 、 机等。
2．内燃机的工作原理：燃料（汽油或柴油）在汽缸里面燃烧时生成 的燃气，用来推动活塞 ，把 能转化为 能。
3. 汽油机的构造：由进气门、 、火花塞、汽缸、 、连杆、曲轴、等组成的。
4. 活塞在汽缸内 时，从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个 。
5. 汽油机的一个工作循环是由 、 、 、 四个冲程组成的，在一个工作循环中，活塞往复运动 次，曲轴转动 周，对外做功 次。
实验探究
探究一、热机
1. 实验探究：利用内能可以做功
【做一做】
在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾，观察现象。分析实验中的能量是怎样转化的？
观察到的现象有：① ；②管口附近出现 。
【分析归纳】①酒精燃烧放出热量，酒精的 能转化为水的 能；
②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的 能转化为瓶塞的 能.
③结论：利用内能可以 。
2. 热机
（1）热机：各种利用 能做功的机械叫做热机.
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为 能.
（3）种类：蒸气机、 、汽轮机、喷气发动机等.
（4）常见热机——内燃机
①内燃机：燃料直接在发动机 燃烧产生动力的热机.
②分类： 机和 机.
【例题1】如上图2所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是
A．试管口出现的“白雾”是气体
B．水蒸气对外做功，内能增加
C．水蒸气对外做功，温度升高
D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
探究二、汽油机
1. 工作原理：利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
2. 汽油机的构造：由气缸缸、 、 、 、活塞、曲轴、连杆组成。
3. 工作过程
（1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个 。
（2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由 、 、 、 四个冲程组成。
多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
（3）汽油机的工作过程分析
从左至右分别为________冲程、 ________冲程、_______冲程和________冲程。
四冲程汽油机 进气门开关 排气门开关 活塞的运动 曲轴的运动 能量的转化
吸气冲程 开 关 向下 半周
压缩冲程 向__ 周 能→ 能
做功冲程 向__ 周 能→ 能
排气冲程 向__ 周
联系 (1)每个工作循环飞轮转 周,完成 个做功冲程，对外做功 次，活塞往复 次，其他冲程靠飞轮的惯性完成。 (2)在一个工作循环中,只有_______冲程燃气对外做功,其他三个辅冲程不但不做功,还要消耗机械能。 (3)_______冲程为其他三个冲程提供能量,其他三个冲程为第_______冲程做功提供基础。 (4)_______冲程使汽车或的动力,_______冲程排出了汽车废气。
（4）汽油机一个工作循环情况总结
汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，在一个工作循环中，活塞往复运动 次，曲轴转动 周，对外做功 次。
【例题2】内燃机有四个工作冲程，如图所示是内燃机的_______冲程，活塞上升时，汽缸内气体的内能______（选填“减少”或“增加”），_____能转化为______能。
【例题3】内燃机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功_____次。
要点总结
1. 内燃机完成一个工作循环，飞轮转2周，完成 4 个做功冲程，对外做功1次.
2. 在一个工作循环中，只有第三个冲程燃气对外做功，其他三个辅冲程不但不做功，还要消耗机械能.
3. 做功冲程为其他三个冲程提供能量，其他三个冲程为第三冲程做功提供基础.
4. 依靠飞轮的惯性完成吸气、压缩、排气冲程.
本节练习
一 选择题
1. 如图所示实验，试管口木塞冲出过程（ ）
A. 试管口出现的白雾是水蒸气 B. 试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C. 能量转化情况与内燃机压缩冲程相同 D. 水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
2. 汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的,图中表示做功冲程的是( )
3. 汽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
4. 关于四冲程汽油机的压缩冲程,下列说法不正确的是( )
A. 汽缸里面的气体质量不变 B. 汽缸里面的气体压强增大
C. 汽缸里面的气体温度升高 D. 汽缸里面气体的内能转化为活塞的机械能
5. 下列过程中,将内能转化为机械能的是( )
A. 流星在大气层中穿行 B. 用热水泡脚,脚感觉暖和
C. 汽油机的压缩冲程 D. 水沸腾时水蒸气顶起水壶盖
6. 一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程，则1 min完成_____个工作循环，活塞来回_____次，做_____次功。
7. 某单缸四冲程汽油机的转速是600 r/min,则下列说法中正确的是( )
A. 1 min内燃气对外做了600次功 B. 1 min内完成了10个工作循环
C. 燃气做功的时间间隔是0.2 s D. 1 s内活塞共来回10次
8．关于热机，下列说法是正确的（ ）
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．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
9. 汽油机和柴油机相比较，下列叙述中错误的是（ ）
A. 柴油机吸入汽缸的是空气，汽油机吸入汽缸中的工作物质是汽油和空气的混合物
B. 在压缩冲程中他们的压缩程度是一样的
C. 柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
D. 在压缩冲程中，柴油机汽缸的温度比汽油机的高
10. 下列说法错误的是（ ）
A．断裂的玻璃不能复原，是因为分子间有斥力
B．沿海地区昼夜温差较小，主要原因是水的比热容较大
C．切割机切铁片时火星四溅，这是用做功的方式改变了物体的内能
D．柴油机在吸气冲程中，进气门打开排气门关闭，将空气吸入气缸
二 填空题
1．汽油机是热机之一，如图所示是汽油机的 ___________冲程，已知某型汽油机转速为1200r/min，那么该汽油机每秒共经历了 ___________个冲程。热机通常用水来作为冷却剂，是利用了水的 ___________的物理属性。
2．一柴油机的转速是3000r/min，它1s完成 个冲程，活塞往复 次，对外做功 次，吸气冲程时，吸入气缸里的物质是 。
3．如图，为宇航员操纵着月球车在月球上行驶的情形，月球车的动力是用蓄电池提供的，月球车不用内燃机驱动的原因是 。
4．如图所示是古希腊数学家希罗发明的“汽转球”，被誉为最早的蒸汽机。它由一个装有水的密闭锅与一个空心球通过两根空心管连接在一起，球两旁由两根出气管组成。在锅底加热通过______的方式增加水的内能，水沸腾后产生的高温水蒸气由空心管进入球中对球做功，将______能转化为机械能，就可以使球体快速转动。这一过程的能量转化和汽油机的______冲程的能量转化形式相同。
6．建设具有国际先进水平的空间站，解决较大规模的、长期有人照料的空间站应用问题，是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步的任务目标。2020年5月5日，长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程第三步任务的序幕。如图所示，这是长征五号B运载火箭首飞时的情景，火箭升空过程中，发动机的工作原理相当于四冲程内燃机的__________冲程，此过程，火箭箭体与空气摩擦会发热，这是通过________的方式改变火箭箭体的内能。
