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初中物理解题技巧——怎样解热学问题之热机基础与四冲程汽油机
热机
热机基础与四冲程汽油机
前言
热机把内能转化为机械能，汽油机是典型代表。
本讲认识热机原理和四个冲程，掌握气门开闭、活塞运动方向与能量转化
热机
热机是把内能转化为机械能的机器。在这个过程中：燃料的化学能→内能→机械能
内燃机
燃料直接在气缸内部燃烧产生动力的叫内燃机，
常见的内燃机
包含汽油机、柴油机两类。除此之外热机还有蒸汽机、喷气发动机等
汽油机结构
汽油机主要部件：气缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、连杆、曲轴、飞轮。飞轮储存机械能，依靠惯性带动另外三个冲程持续运转。
汽油机的四个冲程
一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程依次组成，四个冲程连续进行，不能调换顺序：
①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合气体；
②压缩冲程：两气门都关闭，活塞向上运动，活塞压缩缸内混合气，机械能转化为内能，气缸内气体温度、压强同时升高；
③做功冲程：两气门都关闭，火花塞点火，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压燃气，燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，是整个循环里唯一对外输出动力的冲程；
④排气冲程：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，把燃烧后的废气排出气缸。
一个完整工作循环
活塞往复 2 次，曲轴（飞轮）转动 2 圈，完成 4 个冲程，对外做功 1 次。四个冲程中只有做功冲程主动对外做功，吸气、压缩、排气三个冲程没有动力输出，依靠飞轮储存的惯性继续完成。
补充：汽油机采用点燃式，依靠火花塞打出电火花引燃汽油与空气混合气。
补充：多缸汽油机、马力（匹）简单认识（了解即可）
几缸：气缸的数量。单缸只有 1 个气缸；四缸汽油机有 4 个气缸，错开轮流做功，飞轮运转更平稳，动力更强。缸数越多，通常动力上限越高。
匹（马力）：是功率的旧单位，用来描述发动机动力大小。1 匹≈735W。匹数越大，代表发动机做功越快、动力越强。
误区：缸数多≠一定省油，匹数大≠一定跑得快，还和发动机调校、车辆自重有关。
常见误区
误区 1：压缩冲程把内能转化为机械能。
正解：压缩是机械能→内能；做功冲程才是内能→机械能。
误区 2：四个冲程每个都对外做功。
正解：只有做功冲程对外做功，其余靠飞轮惯性。
误区 3：一个循环曲轴转 1 圈。
正解：一个循环曲轴转 2 圈、活塞往复 2 次、做功 1 次。
误区 4：吸气冲程吸入纯汽油。
正解：吸气冲程吸入汽油和空气的混合物，不是单独汽油。
误区 5：做功冲程火花塞一直点火。
正解：仅在压缩冲程末尾、做功冲程开始瞬间点火，持续一瞬间。
口诀
吸压做排四冲程，一开一排看气门；压缩机械转内能，做功内能转机械；一圈半来不对号，两转两往复一做功。
补充识图小口诀：
门关向上是压缩，门关向下是做功；
一门开，向下吸、向上排。
学以致用
1、两气门关闭、活塞向上运动，是哪个冲程？能量如何转化？
【解析】
气门全关 + 上行 = 压缩。两气门关、活塞上行→压缩冲程；机械能转化为内能
【答案】
答：压缩冲程，机械能转化为内能。
2、汽油机对外提供动力的是哪个冲程？能量怎样转化？
【解析】
对外做功即做功冲程。做功冲程燃气推动活塞；内能转化为机械能。
【答案】
答：做功冲程，内能转化为机械能。
3、汽油机飞轮转 6 圈，完成几个工作循环？对外做功几次？
【解析】
1 循环 = 飞轮 2 圈 = 做功 1 次。循环数 = 6/2=3 个；做功次数 = 3 次。
【答案】
答：3 个循环，做功 3 次
4、在某汽油机某冲程示意图中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下移动，该冲程为？
【解析】
进气门开启、活塞下行，对应吸气冲程，此过程没有能量转化，只是吸入油气混合物。
【答案】
答：吸气冲程，无能量转化
5、汽油机飞轮转速为 2400r/min，则每秒飞轮转多少圈？每秒对外做功多少次？
【解析】
2400r/min=40r/s，每秒飞轮转 40 圈；每 2 圈做功 1 次，40÷2=20 次。
【答案】
答：每秒转 40 圈，每秒对外做功 20 次。
下篇预告
柴油机对比与冲程判断专题
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