本章内容要点
三个概念：热机、热值、热机的效率
四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
两个公式：Q放=qm(或Q放=qV)、η=
Q有用
Q总
一个定律：能量守恒定律
两种方法：模型法、控制变量法
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1.通过实验，了解利用内能可以做功。
2.初步了解四冲程汽油机的构造和工作过程。
3.了解柴油机与汽油机工作过程的异同点。
4.知道汽油机和柴油机工作过程中的能量转化。
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1.改变物体内能的方式是做功和热传递，这两者对改变物体内能是等效的。物体对外做功，物体内能减少；外界对物体做功，物体内能增加。
2.做功改变物体内能的实质是内能与其他形式能之间发生转化。物体对外做功，内能转化为其他形式的能。
知识点一 热机
1.实验探究：内能可以做功
提示
内能有两方面的利用，一是利用内能来加热(是内能的转移过程)，二是利用内能来做功(是内能与其他形式的能的转换过程)。
点拨
实验中发生的能量转化：燃料燃烧将化学能转化为内能传递给水和水蒸气，然后水蒸气的内能通过做功转化为橡胶塞的机械能(或动能)。
2.热机
(1)热机：利用内能做功的机械。
(2)热机的种类
热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
(3)能量转化
知识点二 内燃机
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。
最常见的内燃机是四冲程的汽油机和四冲程的柴油机。汽油机是以汽油作为燃料的内燃机，柴油机是以柴油作为燃料的内燃机。
1.汽油机
(1)工作原理：利用汽油在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
(2)构造：
Ww画不出来，泥们对一下书吧w
(3)工作过程：汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其工作过程如下表：
点拨
(1)在汽油机的一个工作循环中，有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次简记为“4、2、2、1”。
(2)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，其他三个冲程要消耗机械能，是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大。
2.柴油机
(1)工作原理：利用柴油在汽缸内燃烧所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功。
(2)主要构造：与汽油机大致相同，所不同的是柴油机汽缸顶部无火花塞而有喷油嘴
(3)工作过程：与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
(4)柴油机与汽油机的异同点
拓展
汽油机点火方式称为点燃式，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃汽缸内的汽油和空气的混合气体。
柴油机点火方式称为压燃式，在压缩冲程结束时，喷油嘴喷出雾状的柴油，遇到高温高压的空气便立刻燃烧。
点拨
内燃机只有在第三个冲程——做功冲程才能使机械获得动力，所以启动内燃机，要靠外力(人力或电动机的驱动力)来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程。在做功冲程中燃气对活塞做功，并有一部分机械能通过飞轮储存起来，然后依靠飞轮的惯性来带动活塞运动，完成排气冲程及下一个工作循环的吸气冲程和压缩冲程，周而复始，内燃机就连续转动下去了。
巧记
汽油柴油机异同，关键先看汽缸顶。
汽油机用火花塞，柴油机用喷油嘴。
汽油压末塞点火，柴油压末喷油雾。
汽油机轻效率低，用于飞机小农机。
柴油机重效率高，轮船火车拖拉机。
考点 能量转化、内能变化、冲程判断、飞轮转速知识的综合。
【例1】某单缸四冲程汽油机的活塞面积为30cm2.该汽油机完成一个冲程，活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800转。当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
(3)汽油机的功率。
提示
计算时单位要统一，cm2化成m2，mm化成m。
【答案】(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力F=pS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2.7×103N。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=Fs=2.7×103N×50×10-3m=135J。
(3)因为飞轮的转速是1800r/min，即30r/s，汽油机每秒做功的次数n=
1
2
×30次=15次，汽油机的功率P=
nW
t
=
15×135J
1s
=2025W。
【例2】当手扶拖拉机上的柴油机出现故障而使转速急剧增加时，正常的操作已经不能使它停转(这种故障叫做“飞车”)。下列应急措施中，可行的是( )
A.用手捂住进气口
B.立即找一个隔热的东西，堵住排气口
C.脚踏刹车板，同时手拉制动器
D.立即找一个隔热的东西，堵住进气口
提示
不仅要理论上可行，实际中也要可行，避免安全隐患。
【解析】柴油机出现“飞车”现象时，是由于活塞将部分润滑油带入汽缸或汽缸内柴油燃烧剧烈而失控，为控制其剧烈燃烧，且在保证安全的情况下，用隔热的东西堵住进气口使缸内无充足的氧气供给，这样其剧烈燃烧无法继续，可使“飞车”停止。故选D。
【答案】D
易误点 内燃机工作循环的理解。
【易误点辨析】四冲程汽油机(柴油机)转数与做功次数和工作循环个数的关系：
此规律可巧记为：吸、压、做、排四冲程，一个循环一次功，曲轴刚好转两转，活塞往复两次行。
【例】一台四冲程内燃机转速为600r/min，则( )
A.每分钟内做功150次，共有600个冲程
B.每分钟内做功600次，共有1200个冲程
C.每秒钟内做功20次，共有10个冲程
D.每秒钟内做功5次，共有20个冲程
【解析】四冲程内燃机工作时，活塞在汽缸中往复运动两次，完成一个工作循环，做一次功，共计四个冲程，曲轴转两周。600r/min的四冲程内燃机相当于每分钟完成少
600
2
=300个工作循环，做功300次，共有1200个冲程，每秒钟内完成
300
60
=5个工作循环，做功5次，共有20个冲程。故选D。
【答案】D
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