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第 4 课 热机
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课程标准 课标解读
1.了解四冲程热机的构造和工作原理；
1.了解内燃机气缸结构及四冲程各部件的运动情
2.认识热机四冲程工作过程中的能量转化；
况；
3.能识别热机四冲程；
2.认识各冲程运动过程中的能量转化规律；
4.了解四冲程热机各冲程工作过程；
3.根据给出的气缸图形信息能正确区别各冲程。
5.了解汽油机和柴油机异同。
知识精讲
知识点01 热机
1.热机：利用内能做功的机械叫热机。
热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。
内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴
油机两类。
2. 内燃机的工作原理
（1）汽油机：四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。
冲程—活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
吸气冲程—靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物；
压缩冲程—外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高；
做功冲程—化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能；
排气冲程—靠惯性运动，排出废气。
（2）柴油机：四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。
【重点解析】汽油机与柴油机的异同
1.相同点：
（1）基本构造和主要部件作用相似。
（2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
（4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
2.不同点：（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
（2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。
（3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。
（4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
【知识拓展】四冲程气缸工作过程
1.吸气冲程
是向气缸内填充新鲜气体的过程。进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成
的燃料混合物从进气门吸入气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从上止点向下止点移动的过程此时进
气门打开；排气门关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。
2.压缩冲程
是将缸内的气体压缩的过程（为燃烧着火创造基本条件，缸内温度升高）。进气门和排气门都关闭，
活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点向
上止点移动的过程此时进气门、排气门均关闭。当活塞到达上止点时该过程结束。
3.做功冲程
在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活
塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。活塞在燃气压力的作用下由上止点向下止点运动，曲轴通过连杆
带动旋转输出功。此时进、排气门均关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。
4.排气冲程
是为了下一循环工作而清除缸内燃烧后的废气的过程。进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把
废气排出气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点相上止点运动的过程。当活塞到达上止点时该
过程结束。
【点对点练习1】（2021·广东中考真题）关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（ ）。
A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低
C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能
【答案】C。
【解析】A．吸气冲程：吸入空气和汽油的混合物，故A错误；
B．压缩冲程：活塞压缩混合气做功，缸内气体内能增大，温度升高，故B错误；
C．做功冲程：燃烧后的高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能，故C正确；
D．排气冲程：排气门打开，进气门开闭，由飞轮的惯性带曲轴转动，带活塞上移，排出废气，不涉
及内能与机械能间的转化，故D错误。故选C。
【点对点练习2】（2021·湖南怀化市）如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（）。
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】B。
【解析】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B
符合题意。故选B。
分层提分
题组A 基础过关练
1．下列与热学有关叙述合理的是（ ）。
A．年平均气温为-25℃的南极的冰山没有内能；
B．烤火取暖是火焰的温度转移到人身上；
C．内燃机压缩冲程将机械能转化为内能；
D．“端午佳节粽叶飘香”，人们闻到粽子的香味是升华现象
【答案】C。
【解析】一切物体都有内能；烤火取暖是通过热传递的方式传播的内能；内燃机压缩冲程将机械能转
换为内能；粽叶飘香是扩散现象，说明构成物质的分子在不停息地运动。故选C。
2.某汽油机的四个冲程如图所示。在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是（
）。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该汽油机的一个工作循环
中，压缩冲程结束后，下一个冲程是做功冲程，由图可知，C图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活
塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C正确；故选：C。
3.如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）。A．压缩冲程，将内能转化为机械能；B．压缩冲程，将机械能转化为内能；
C．做功冲程，将内能转化为机械能；D．做功冲程，将机械能转化为内能
【答案】B。
【解析】此图中，吸气门、排气门均关闭，气缸内气体被压缩，机械能转化为内能，其内能增加，故
是压缩冲程；正确答案是B。
4．四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）。
A．吸气冲程；B．压缩冲程；C．做功冲程；D．排气冲程
【答案】C。
【解析】吸气冲程、排气冲程都是消耗机械能的冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能，而做功冲程
是把内能转化为机械能，故C是正确的。
5．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：
①在吸气冲程中，都会吸入空气；
②在做功冲程中，是机械能转化为内能；
③只有做功冲程是燃气对外做功；
④汽油机和柴油机的点火方式相同；
以上说法中正确的是（ ）。
A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④
【答案】B。
【解析】①汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气，所以在吸气
冲程中，都会吸入空气，故①正确；②在汽油机的做功冲程中，是内能转化为机械能，故②错；③在汽油
机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，故③正确；④汽油机和柴油机的点火方式不同，汽油机
中有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火，故④错误。所以
只有①③正确。故选B。
6．如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）。A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变；
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大；
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加；
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
【答案】D。
【解析】A、图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增
加，故A错误；
B、图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；
C、图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械
能，水蒸气的内能减少，故C错误；
D、图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减少，
故D正确。故选：D。
7．如图所示的是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在_______冲程；为了降
低汽油机内汽缸的温度，汽缸外有一个水箱将汽缸包围住，这是通过____________的方式减少汽缸的内能。
【答案】压缩；热传递。
【解析】由图示可知，两气门都关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程。为了避免汽油机在工作时
温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水箱，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量使得汽缸温度
降低。这是通过热传递的方式改变内能的。
答案是：压缩；热传递。
8.内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图所示的是工作循环中的_____冲程，若飞轮转动
40周，则对外做功______次。【答案】(1)压缩；(2)20。
【解析】如图所示，活塞向上运动，进气阀和排气阀均关闭，所以如图所示的是工作循环中的压缩冲
程。
内燃机一个循环，四个冲程，飞轮转2周，做功1次，所以若飞轮转动40周，则对外做功20次。
题组B 能力提升练
1．如图是内燃机某冲程的工作示意图，下面四个事例中能量转化与之相同的是（ ）。
A． 瓶塞冲出 B． 搓手取暖
C． 压缩气体 D． 钻木取火
【答案】A。
【解析】根据图示可知，两个气门都关闭，活塞下行，因此该冲程为做功冲程，将内能转化为机械能；
A、酒精燃烧时化学能转化为内能，试管口塞子喷出是内能转化为机械能，故A符合题意；
B、冬天，搓手取暖是克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，内能增加，故B不符合题意；
C、用力将活塞压下，活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能增大、温度升高，达到了棉花的着火点，
棉花就会燃烧，此过程中机械能转化为内能，故C不符合题意；
D、钻木取火过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，内能增加，故D不符合题意。故选：A。
2．有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是（ ）。
A．工作中只有做功冲程把内能转化为机械能；
B．工作开始时要靠外力启动；C．工作中压缩冲程是把内能转化为机械能；
D．每一个工作循环，燃气只做功一次
【答案】C。
【解析】四冲程内燃机一个工作循环由四个冲程包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成完成一个
循环只做一次功；
在内燃机的四个冲程中，压缩冲程活塞压缩气体对其做功，将机械能转化为内能；
做功冲程高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，在开始启动时需要外界动力。故 ABD正
确；C错误。故选C。
3．如图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示压缩冲程的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】D。
【解析】A.进气门开启，排气门关闭，气体流入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意；
B.排气门开启，进气门关闭，气体流出汽缸，是排气冲程，故B不符合题意；
C.两气门都关闭，火花塞燃烧产生高温高压的气体，推动活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故
C不符合题意；
D.两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故D符合题意。故选D。
4．关于四冲程内燃机，下面说法错误的是（ ）。
A．内燃机是利用内能来做功的机器；
B．在做功冲程，内能转化为机械能；
C．在压缩冲程，内能转化为机械能；
D．四个冲程依次为吸气、压缩、做功、排气冲程
【答案】C。
【解析】A. 内燃机是利用内能来做功的机器，故A正确，不符合题意；
B. 做功冲程，高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，故B正确，不符合题意；
C. 压缩冲程活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能，故C错误，符合题意；
D. 内燃机的四个冲程依次是吸气、压缩、做功、排气冲程，故D正确，不符合题意。故选C。
5.新冠疫情过后，同学们回到刚刚消毒过的教室，就能闻到很浓的酒精味，这是 现象。酒精也
可以和汽油混合作为汽车的燃料。如图是汽油机工作循环中的 冲程，该冲程将内能转化为 能。【答案】扩散；做功；机械。
【解析】同学们进入教室闻到刺鼻的酒精味，是因为酒精分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象；
由图可知，两气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程，并将内能转化为机械能；
故答案为：扩散；做功；机械。
6．如图所示，一配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，当迅速压下活塞时，可看见桶
内棉花燃烧起来。这是通过 的方式使玻璃筒内的空气 增加、温度升高的。从能量转化的角
度看，汽油机工作时 冲程与该图实验相同。
【答案】做功；内能；压缩。
【解析】当迅速压下活塞时，可看见桶内棉花燃烧起来。这是通过做功的方式使玻璃筒内的空气内能
增加、温度升高的。从能量转化的角度看，汽油机工作时压缩冲程与该图实验相同。
故答案为：做功；内能；压缩。
7．根据图中提供的信息回答下列问题。
（1）问题：塞子冲出试管后为什么继续向前运动？
回答： ；
（2）问题：塞子被推出的过程中，能量是如何转化的？
回答： ；
（3）举出一个此原理在生产生活中的实际应用的实例。
回答： 。
【答案】（1）塞子由于惯性继续向前运动；（2）内能转化为机械能；（3）内燃机。
【解析】（1）塞子冲出试管后继续向前运动，是因为塞子具有惯性，要保持原来的运动状态；
（2）由于水蒸气会对塞子做功，将塞子冲出去，故其内能转化为机械能；
（3）内燃机的做功冲程是燃油燃烧产生的内能转化为机械能，因此内燃机是根据此原理工作的。
故答案为：（1）塞子由于惯性继续向前运动；（2）内能转化为机械能；（3）内燃机。题组C 培优拔尖练
1．（2021·海南中考真题）双手相互摩擦时感觉发热，这一过程的能量转化与四冲程汽油机的哪个
冲程相同（ ）。
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】B。
【解析】双手相互摩擦时感觉发热，是克服摩擦做功，机械能转化为内能；汽油机的工作过程中，将
机械能转化为内能的是压缩冲程。故选B。
2．（2021·黑龙江绥化市）司机在加油站给小轿车加油时闻到汽油味，这是______现象，小轿车汽
油机在______冲程中将机械能转化为内能。
【答案】扩散；压缩。
【解析】[1] 司机在加油站给小轿车加油时闻到汽油味，是因为汽油分子在不停地做无规则运动，这
是扩散现象。
[2]在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功使气体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能。
3．（2021·黑龙江齐齐哈尔市）如图所示试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的________能转
化为塞子的机械能。四冲程汽油机工作过程中的________冲程与上述能量转化过程相同。
【答案】内；做功。
【解析】试管内水蒸气将塞子推出的过程中对塞子做功，水蒸气的内能减少转化为塞子的机械能，四
冲程汽油机的四个冲成为：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程；做功冲程中高温高压气体推动活
塞运动，对活塞做功，内能转化为机械能，与上述能量转化过程相同。
4．（2021·四川眉山市）如图所示是某单缸四冲程汽油机的______冲程；若该汽油机每1秒钟对外做
功25次，那么该汽油机飞轮的转速为______ 。【答案】压缩；3000。
【解析】[1]如图，进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，压缩气体，是压缩冲程。
[2] 飞轮每转2圈活塞做一次功，若该汽油机每1秒钟对外做功25次，每1秒钟飞轮每转50圈，那
么该汽油机飞轮的转速为50 =3000 。
