1、4.1 热机原理 热机效率 学案自学目标1了解四冲程汽油机的基本工作原理；2从能量转化的角度认识燃料的热值；3了解内能的利用在人类发展史上的重要意义；4通过能量的转化和转移，认识效率；5通过实验培养观察和分析问题的能力；自学导引1、热机是将 能转化为 能的机械。2、内燃机是由 、 、 、 四个冲程组成的。3、1kg的某种燃料 燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，煤的热值是3107 J/kg，其物理意义是 ， 某种燃料的热值与其质量 。4、 与 之比叫做热机的效率，热机的效率总是 。参考：1、内能 机械能 2、吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程3、略 4、做功与总热量要点导学1、热机是利用燃
2、料燃烧释放出的能量（热量）转化成机械能装置。多媒体展示：蒸汽机车拖着长长的列车，冒着浓烟在原野急驰。（煤炭）装有汽油机的运动赛车，在赛道上风驰电掣般的飞驰。（汽油）飞行中的喷气式飞机尾部喷着高温高速气体。（航空煤油）火箭喷着长长的火舌，在起飞台上冉冉升起。（化学燃料）2、质量相同的不同燃料完全燃烧释放出的能量(热量)是不相同的演示：常规燃料标本：木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气（透明塑料打火机中装有）研讨：普通的一个家庭一个月平均要用无烟煤75kg，改用液化石油气就只需15kg，农村烧大灶的话每月需干木柴150kg。一个无烟煤（0.6kg）只能烧开5瓶水，而0.6kg的液化气可以
3、烧一天的饭菜、开水以及还可以烧淋浴的洗澡水。3、每kg某种燃料完全燃烧释放出的能量（热量）称为这种燃料的热值：（）查书中热值：说出展示的几种燃料标本各自的热值：质量是的燃料完全燃烧放出热量是：Q放=qm酒精的热值是：()，完全燃烧100克酒精能释放出()热量（q酒精=3.0107J/kg3.0106J）（2）热机效率1、热机工作时，不能把燃料释放的能量全部利用。研讨：站在内燃机排气口附近就会闻到汽油或柴油的气味燃料燃烧并不彻底造成能量损失打开发动机机盖，便觉一股热气扑面而来机械散发热量造成能量损失有人曾用汽车尾气的热量加热饭菜废气排放也损失部分能量发动机各部分零件相互摩擦消耗部分能量结论：热机
4、利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量小部分。2、热机效率：（）用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。（Q有Q总放100%）（类比）（机械=W有/Q燃100%）结合火力发电站能流图，来研讨热机效率。结论：由于热损失的原因多，热机效率一般较低。热机是人类使用的主要动力机，尽管它的效率不高，我们仍然离不开它。3、为了合理利用能量人类一直在努力提高热机效率。研讨：提高热机效率的途径，让燃料充分燃烧。减少发动机各部分之间的摩擦。下决心关停耗能的热机。研究开发热能效率更高的热机。4、计算热机效率：一台大型推土机的推力约为3104N，匀速推着土总行程达10km，消耗柴油约30.3kg,求
5、推土机上装的柴油机的热机效率。解:Q有Q总放100%=W有/q柴油m柴油100%=3104N104m/3.3107（J/kg）30.3kg100%30%答：这台柴油机热效率为30%。点燃一只无烟煤（0.6kg），能烧开5瓶水，而点燃0.6kg的液化气可以供普通人家烧一天的饭菜，开水还可以烧淋浴用的洗澡水。这样看来：不同的燃料（）不相同。若q无烟煤3.4107J/kg，5瓶水的质量约为9.5kg，从20烧开，那么这个煤炉的热效率是（）。（3）热机为人类社会发展的贡献，同时也带来的环保问题。1、热机发展史：蒸汽机（效率10%），蒸汽轮机（效率20%），内燃机（效率30%），燃气轮机（效率40%）2
6、、对人类社会的贡献：极大地提高了生产力“蒸汽机发明后的一百年间，人类所做的工作量相当于以往几千年工作量的总和”，极大地改观了交通状况：帆船横渡大西洋约需25-30天，蒸气机驱动的轮船约用17天以内。柴油机轮船约为10天，协和式超音速客机只需3.5小时就可以从巴黎飞到纽约。3、热机使用引起的环境问题：内燃机大量排放的废气会形成毒雾天气，”酸雨”现象。中国在重庆等地危害严重，西欧、美国等地还更为严重，造成植被大量死亡，也造成大量湖泊中的成批鱼类的死亡。目前世界各国都制定了汽车尾气的排放标准，减少了煤的使用量，来控制废气造成的危害。自学检测一、填空题1、汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，其中在压
7、缩冲程中，气体的温度升高，这是通过_方式增加内能的；为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，气缸外有一个水套，让气缸被水包围着，这是通过_的方式减少气缸内能的；用水来包围气缸是因为_。2、内燃机的一个工作循环有四个冲程，如图中表示的是其中的_冲程，在此冲程中能量的转化情况是_ 3、如上图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气的 能转化为塞子的机械能。图 中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。4、一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200rmin，该汽油机每秒钟内完成_个冲程，做功_次 5、（甘肃省）与燃烧煤炭相比，使用天然气将
8、减少对空气的污染，天然气的燃烧值是7.5107焦/米3，若某家庭一个月使用了10米3的天然气，则这些天然气完全燃烧时放出的热量是_焦；这些热量相当于完全燃烧_千克烟煤时放出的热量（设烟煤的燃烧值是3.0107焦/千克） 二、选择题6、四冲程柴油机工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是( )。A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程 7、摩托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 8、在汽油机的四个冲程中，都发生能量转化的一组冲程是( )。A吸气冲程和压缩冲程 B. 压缩冲程和做功冲程C. 做功冲程和排气冲程 D. 排气冲程和吸气冲程9、汽油机是
9、由四个冲程不断循环而工作的，下图中表示机械能转化为内能的冲程是( )。10、学习了物理知识后，可以帮助我们解决许多生活中的实际问题，例如家中买煤时，我们最应该关心煤的( )。A热量 B比热容 C热值 D密度11、有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断中正确的是( )。 A尾气的温度越高，柴油机越节能 B尾气的温度越低，柴油机越节能 C尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D尾气的颜色越发黑，柴油机越节能12、单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图
10、如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是( )。 A丙、丁、乙、甲B.乙、丁、甲、丙 C. 乙、甲、丁、丙D. 甲、乙、丙、丁13、提高热机效率的有效途径是( )。A、采用优质原料 B、减少热机的各种热损失，保证良好润滑C、降低热机的功率 D、避免使用热机14、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;C.只有排气和吸气两个冲程; D.有吸气、压缩和排气三个冲程.15、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
11、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.16、两台汽油机，甲的效率为35，乙的效率为25，这两个数据表示( )。 A甲机做的功比乙机的多 B甲机的功率比乙机的大;C在相同时间内甲机燃烧的汽油较乙机多 D在消耗相同的汽油时，甲机做的有用功比乙机多.17、下列提高热机效率的做法中，无效的是( )。A.保证良好的润滑; B.尽量减少各种热损失;C.提高燃油的质量; D.减少因克服摩擦而额外消耗的功.18、质量为5 kg的汽油，用去一半后，剩下的汽油( )。 A密度、比热容、热值都变为原来的一半 B密度不变，比热容、热值变为原来的一半;C密度、比热容变
12、为原来的一半，热值不变 D密度、比热容、热值都不变.三、计算题22、泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0103N，消耗燃油1.5103m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度0.8103kg/m3，热值q4107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功。（2）已知热机效率（式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？ 23、完全燃烧140 g焦炭(焦炭的热值为30107Jkg)能放出多少热量?若这些热量的30被水吸
13、收，则能使30kg 20的水温升高到多少度?24、一壶中水的质量为25千克，在液化石油气炉上从20煮至沸腾在这过程中，共燃烧了液化石油气50克（壶吸热忽略不计）在这过程中，求：（1）水共吸收了多少热量?（2）这些液化石油气完全燃烧共放出多少热量?（3）炉子的效率水的比热水4210焦耳（千克），液化石油气燃烧值4210焦耳千克参考答案一、填空题1、做功 热传递 水的比热容较大2、做功 内能转化为机械能3、内、乙4、40；40 5、7.510825 二、选择题6、 B 7、C 8、B 9、A 10、C 11、B 12、B 13、B 14、D 15、C 16、D 17、C 18、D三、计算题22、解：（1）因为专用车匀速行驶，所以牵引力Ff3.0103N1分牵引力做的功WFs3.0103N5.6103m 1.68107J 2分（2）消耗燃油的质量：mV0.8103kg/m31.5103m31.2kg1分 燃油完全燃烧所产生的热量：Qmq1.2kg4107J/kg4.8107J 1分热机效率35%1分 23、2106J；3024、（1）吸8410焦（2）放210焦（3）42