文档内容
第1节 热机（导学案）
【学习目标】
1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。
2. 了解汽油机的构造及工作过程。
3. 了解柴油机的构造及工作过程。
【学习重点】
了解四冲程汽油机的基本工作原理。
【学习难点】
了解四冲程汽油机的基本工作原理。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．热机是将内能转化为机械能的机械。常见的热机有蒸汽机、 内燃 机、 汽轮机 机 、喷气式发动机
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 高温、高压 的燃气，用来推动
活塞做功，把内能转化为机械能。
3. 汽油机的构造：由进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴、等组成的。
4. 活塞在汽缸内运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
5. 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
复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
6. 柴油机和汽油机构造的不同点：①汽油机汽缸顶部有火花塞；柴油机没有，只有喷油嘴. ②汽油机
吸气冲程吸入空气和汽油的混合物；柴油机吸气冲程只吸入空气.③汽油机的点火方式为“点燃式”；柴油
机的点火方式为“压燃式”.
【合作探究】
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瓶塞被冲出来；②管口附近出现“白雾”。
【分析归纳】①酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为水的内能；
②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能.
③结论：利用内能可以做功。图1 图2
2. 热机
（1）热机：各种利用内能做功的机械叫做热机.
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能.
（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.
（4）常见热机——内燃机
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②分类：汽油机和柴油机.
【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
【答案】D.
【解析】A．试管口出现的“白雾”是小液滴，即水蒸气遇冷液化而成的小液滴，故A错误；
BC．水蒸气对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，故BC错误；
D．蒸汽机的工作原理，是把内能转化为机械能.试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做
功冲程相同，故该实验基本展示了蒸汽机的工作原理，故D正确。所以选D.
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、火花塞、进气门、排气门、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，叫做一个冲程。（2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。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
2.压缩冲程：
1.吸气冲程：
活塞：向上运动。
活塞：向下运动。
进气门：关。
进气门：开。
排气门：关_。
排气门：关。
机械能转化为内能。
3. 做功冲程：
活塞：向下运动。 4.排气冲程：
进气门：关。 活塞：向上运动。
排气门：关。 进气门：关。
内能转化为机械能 排气门：开。
（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
动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
【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。
【答案】压缩，增加，机械，内。
【解析】从图中可以看出进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，所以是压缩冲程。压缩冲程活塞
向上运动，压缩气体，使气体的体积减小、温度升高、机械能转化为内能。
【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。
【答案】吸气、压缩、做功、排气，10.
【解析】内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，曲轴转动二周，对外做功一
次。汽油机的飞轮速度是 = ，汽油机每秒钟对外做功 =10（次）探究三、柴油机
1. 工作原理：利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
2. 柴油机的构造：与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。
3. 工作过程
（1）柴油机的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。
（2）柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点：
①汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体
（俗称“ 点 燃 式”）；柴油机汽缸顶部没有火花塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经
超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“压燃式”）。
②汽油机吸气冲程吸入空气和汽油的混合物；柴油机吸入气缸内的物质只有空气。
4. 汽油机与柴油机的优缺点：
①汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在摩托车、汽车上
特别是小型汽车上大量使用.
②柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车和轮船上.
③柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高。因此从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机在
小汽车上的推广使用具有更重大的意义.
5. 学生阅读“科学世界”,了解现代汽车的主要构造、原理及发展情况.
【例题4】关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ）
A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油
C．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
D．汽油机与柴油机使用的燃料不同
【答案】A.
【解析】A．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，A错误.
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，B正确.
C．柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故C正确.
D．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故D正确.
【例题5】关于热机，下列说法中正确的是（ ）
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汽缸C. 汽油机和柴油机除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D. 改进技术后，热机的效率可以达到100%
【答案】C.
【解析】汽油机顶部是火花塞，而柴油机顶部是喷油嘴；柴油机的吸气冲程，吸入汽缸的是空气。无论
怎样改进技术，只能使能量的损失减小，而不可能避免能量的损失，所以热机效率不可能达到100%。内燃
机四个冲程中，只有做功冲程是对外做功的，内能转化为机械能，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。
所以选C.
【精讲点拨】
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.
【归纳整理】
第1节 热机
项目 汽油机 柴油机
相同点 把内能转化为机械能；一个工作循环有四个冲程.
燃料 汽油 柴油
不 汽缸构造 汽缸顶部有一个火花塞 汽缸顶部有一个喷油嘴
同
吸气冲程 空气与汽油的混合物 空气
点
在压缩冲程结束时，火花塞 在压缩冲程结束时，喷油嘴喷出
压缩冲程
产生电火花，是“点燃式” 雾状柴油并燃烧，是“压燃式”
轻巧、功率小、转速高， 笨重、功率大，经济性能好，
特点与应用
适用于轿车和轻型车辆 适用于载重汽车、轮船等
【课堂练习】
1. 热机是利用_______能做功的机械。热机的种类有蒸汽机、________、汽轮机、____________等。
【答案】内，内燃机，喷气发动机.
【解析】热机是利用内能做功的机械。热机的种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2. 如图1所示，工作中的四冲程汽油机正处于________冲程，该冲程将________能转化为机械能，若
该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功_______次。
【答案】做功，内，10。
【解析】如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲
程中内能转化为机械能。热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10次，飞轮转动20周。
图1 图2
3. 如图2所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
（1）这种内燃机是______机；
（2）它表示的是______冲程；
（3）在这个冲程中______能转化为______能；
（4）完成这一冲程，曲轴和飞轮转______转。
【答案】（1）柴油机；（2）压缩；（3）机械，内能；（4）半。
【解析】（1）由图可知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机。
（2）图中的气门闭合、活塞上行，所以是压缩冲程；
（3）压缩冲程活塞对缸内气体做功，是机械能转化为内能的冲程。
（4）曲轴转一圈可以完成2个冲程，故完成一个压缩冲程时曲轴转动半圈。
4. 如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲
程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
甲 乙 丙
【答案】丙图.
【解析】在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如图所示.
5. 根据汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物
C．做功冲程是内能转化为机械能
D．压缩冲程是机械能转化为内能
【答案】B。
【解析】A．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，故A正确，不符题意；
B．工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，B错误，符合题意；
C．做功冲程将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意；
D．压缩冲程将机械能转化为内能，故D正确，不符合题意。
所以选B.
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
