文档文本内容
第2 节 热机
课标要点
1. 了解热机的工作原理，知道热机是将内能转化为机械能的机器；
2. 认识内燃机，区分汽油机和柴油机的基本构造与特点；
3. 熟练掌握汽油机四冲程的工作过程、特点及能量转化；
4. 掌握内燃机转速、冲程、做功次数的相关计算；
5. 能区分汽油机与柴油机的异同点，解释生活中热机的应用。
学习重难
点
重点：热机的能量转化；汽油机四冲程的工作过程、特点；冲程与做功次数计算。
难点：区分四个冲程；辨析各冲程能量转化；内燃机转速相关计算题；汽油机与柴油机差异。
知识点
热机
1. 热机定义
利用内能做功的机械，统称为热机。
第十四章
内能的利用
2. 工作原理
通过燃料燃烧将化学能转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能。
3. 常见热机分类
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中内燃机是生活中最常用的热机，分为汽油机和柴油机。
随学随练
1．（25-26 九年级上·贵州铜仁·阶段检测）近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力
装置不是热机的是（ ）
A．电动汽车
B．航母福建舰
C．国产大飞机C919
D．长征五号运载火箭
2．（25-26 九年级上·山东菏泽·期末）如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的
易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型
可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。
3．（25-26 九年级上·湖北武汉·阶段检测）如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后加热水产生水
蒸气，通常实验室用___________作热源，用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽
喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________。该模型可以看成是___________。（选填“内燃机”或“外
燃机”）
知识点
汽油机（重点）
1. 汽油机主要构造
特别提醒：
1. 热机的核心能量转化：化学能→内能→机械能；
2. 热机是将内能转化为机械能的装置，区别于电热器（电能转内能）。
气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴、连杆。
关键部件：火花塞（点火）、气门（进气、排气）、活塞（往复运动做功）。
2. 汽油机四冲程完整工作循环
汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，循环往复持续工作。
冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
工作
示意图
（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物；无能量转化。
（2）压缩冲程
进气门、排气门全部关闭，活塞向上运动，压缩气缸内混合气体；机械能转化为内能，气体内能增加、
温度升高。
（3）做功冲程（唯一做功冲程）
气门全部关闭，火花塞点火，燃料剧烈燃烧产生高温高压燃气，推动活塞向下运动，带动曲轴转动；
内能转化为机械能，为热机提供动力。
（4）排气冲程
排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，排出气缸内废气；无能量转化。
3. 汽油机工作循环核心规律（必考）
一个工作循环 = 4 个冲程 → 活塞往复2 次 → 曲轴转动2 圈 → 对外做功1 次。
随学随练
1．小花在制作简易热机模型的实践活动中，往瓶内喷入雾状酒精，点火使酒精燃烧，纸杯立刻飞起，纸杯
飞起过程中与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是（ ）
特别提醒
1. 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程依靠飞轮惯性完成；
2. 压缩冲程：机械能→内能；做功冲程：内能→机械能；其余冲程无能量转化。
A．做功冲程
B．压缩冲程
C．吸气冲程
D．排气冲程
2．（25-26 九年级上·江西宜春·期末）关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（ ）
A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁
B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲
C．甲图中汽缸内气体温度会上升
D．丁图中机械能转化为内能
3．如图a 为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b 为四冲程汽油机
的工作示意图。下列判断错误的是（ ）
A．图a 中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．图a 中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b 中B 图所示的工作原理相似
D．图b 中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D
知识点
柴油机与汽油机的异同
1. 构造差异
汽油机顶部是火花塞；柴油机顶部是喷油嘴（无火花塞）。
2. 工作过程差异
（1）吸气冲程：汽油机吸入汽油和空气混合物；柴油机只吸入空气。
（2）点火方式：汽油机点燃式（火花塞点火）；柴油机压燃式（压缩空气升温，柴油自燃）。
3. 性能特点
柴油机压缩比更大、功率更大、更省油，多用于货车、拖拉机、轮船；汽油机转速快、噪音小，多用
于轿车、摩托车。
随学随练
1．下列关于热机的说法正确的是（ ）
A．热机都有吸气、压缩、做功、排气四个冲程
B．做功冲程将机械能转化为内能
C．火箭发动机属于热机
D．热机的大量使用对环境污染较小
2．柴油机的构造与汽油机类似，图中__________是柴油机的做功冲程，乙冲程的能量转化是__________能
转化为__________能。
3．（25-26 九年级上·山东济宁·阶段检测）如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填
土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要
区别，说法错误的是（ ）
A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴
B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油
C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高
D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式
题型
热机的识别
特别提醒：汽油机和柴油机工作循环规律完全相同，均为：1 工作过程、4 冲程、2 圈、1 次做功。（1421）
判断技巧：
看动力装置是否通过燃料燃烧获得内能，再将内能转化为机械能对外提供动力：若符合这一能量转化
过程，就属于热机；若依靠电能等其他能源转化为机械能提供动力，则不属于热机。
活学活用
1．（25-26 九年级上·陕西汉中·阶段检测）下列不属于
．．．热机应用的是（ ）
A．长征五号火箭液氢液氧发动机
B．纯电动汽车
C．歼-20 战机涡扇15 煤油发动机
D．喷气式飞机
2．（24-25 九年级上·广东深圳·期中）近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪，如图所示装备的动力
装置与其他不同的是（ ）
A．玉兔号月球车
B．福建号航母
C．歼20 战机
D．C919 大型客机
3．（25-26 九年级上·河南商丘·期末）（跨学科实践）柴油机是_________燃机，蒸汽机是_________燃机
（选填“内”或“外”），蒸汽机的工作物质是_________，这两种机器_________更安全，它们工作时能量是如
何转化的_________。
题型
内燃机工作过程中的能量转化
4．（25-26 九年级上·湖北孝感·期中）如图是我国古人利用牛角、艾绒和木质推杆等制作的一种点火器。取
火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。从能量转化的角度看，下列
说法正确的是（ ）
A．推杆的过程，内能转化为机械能
B．推杆时，套筒内气体的内能不变
C．艾绒的内能增加是通过做功的方式改变的
D．推杆的过程和四冲程汽油机的压缩冲程相似
5. （25-26 九年级上·山东枣庄·期末）如图是我国古代流行于民间的走马灯。当点燃走马灯内的蜡烛时，燃
烧产生的高温气体便上升并推动纸风车和固定在转轴上的纸马转动。其能量转化和内燃机（ ）冲程类
似。
A．
B．
C．
D．
6．（25-26 九年级上·上海·期中）如图所示的实验装置进行了实验，随着试管内水和水蒸气的内能不断增加，
水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，水蒸气的________能转化为塞子的机械能，
此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相似，是图中的________（选填“甲”或“乙”）
题型
有关内燃机的计算
7．（25-26 九年级上·广东肇庆·期中）如图所示，是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，汽油机吸气冲程
吸入的是空气和___________的混合物，其中___________图是做功冲程，若汽油机飞轮转速1200r/min，则
1s 内汽油机对外做___________次功。
8．（25-26 九年级上·山东青岛·阶段检测）如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如
图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的
______，此过程中的能量转化与内燃机的_______冲程相同。若某单缸四冲程汽油机每秒做功30 次，则飞
轮的转速为_______r/min。
9．（25-26 九年级上·河南周口·期末）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程的工作示意图，该冲程是
________冲程。若该汽油机的转速是3600r/min，每次对外做功100J，则该汽油机的功率为________W。
基础通关
1．下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（ ）
A．所有的热机都用汽油作燃料
B．汽车排出的尾气都是有毒气体
C．热机的大量使用会造成环境污染
D．热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
2．（25-26 九年级上·河北沧州·期末）年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪。如图所示，装备的动力
装置不是使用热机的是（ ）
A．玉兔号月球车
B．福建号航母
C．100 坦克
D．长征五号火箭
3．（25-26 九年级上·天津西青·阶段检测）在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（ ）
A．
B．
C．
D．
4．（25-26 九年级上·湖北武汉·阶段检测）柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（ ）
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．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程
D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能
5．（25-26 九年级上·广东佛山·期末）如下表所示是对汽油机和柴油机不同点进行对比的表格，其中正确的
是（ ）
序号
汽油机
柴油机
①
有火花塞
有喷油嘴
②
热机效率高
热机效率低
③
点燃式
压燃式
④
吸入燃油和空气的混合物
吸入柴油和空气的混合物
A．①
B．②④
C．②③
D．①③
6．（25-26 九年级上·广东·期末）如图是我国古代发明的取火器模型图，取火时要把推杆迅速推入牛角套筒。
与该过程的能量转化相同的是四冲程汽油机的（ ）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
7．（25-26 九年级上·山西晋城·期末）如图在塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚蒸气充满整个塑料瓶后，
启动电子打火器，活塞瞬间飞出。“启动电子打火器，活塞瞬间飞出”的过程相当于热机的（ ）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
8．（24-25 九年级上·福建南平·阶段检测）某汽油机转速为1800r/min，则汽油机每秒对外做功___________
次。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的___________较大的特性。
9．汽油机一个工作循环要经历四个冲程，在四个冲程中，有_____ 个冲程要靠飞轮转动的能量来完成的；
汽油机的效率________ （选填“可以”或“不可以”）达到100%。
10．（25-26 九年级上·江西南昌·期末）如图所示是四冲程汽油机工作过程中的__________冲程。为了降低
汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过__________的方式减少汽缸内能
的。
11．（25-26 九年级上·陕西安康·期末）如图是小明制作的汽轮机模型，在试管中装入适量的水，用酒精灯
加热，水沸腾后产生的蒸气就能冲击叶轮转动。蒸汽对叶轮做功使叶轮转动的过程中，将__________能转
化为了机械能，其能量转化过程与四冲程汽油机的____________冲程相似。汽油机常用水做冷却剂，是因
为水的____________较大。
12．（25-26 九年级上·江西赣州·阶段检测）2022 年6 月5 日上午，神舟十四号载人飞船搭载长征二号运载
火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。“神舟十四号”火箭使用液态氢作为燃料是因为液态氢的_______较大；
若汽油机飞轮转速为1800r/min 则该汽油机每秒钟完成_______个工作循环。
13．（25-26 九年级上·河北沧州·期中）如图，是汽油机的______冲程，若该汽油机飞轮转速为1800r/min，
则每秒钟对外做功______次。
14．（25-26 九年级上·广东中山·阶段检测）如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，
水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联想到内燃机。
(1)水蒸气冲开木塞，水蒸气对木塞_______，水蒸气的温度_______（填“升高”、“降低”或“不变”），内能
________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
(2)水蒸气冲开木塞的过程，________能转化成________能。
15．（25-26 九年级上·安徽亳州·阶段检测）物理老师在课堂上做了如图所示的3 个实验。
(1)如图甲所示，为气体扩散的演示实验，两个瓶中分别装有空气和二氧化氮气体，其中空气密度小于二氧
化氮气体的密度。那么为了增加实验的科学性，下面一只瓶里装的气体应是______。
(2)乙图中，水沸腾后，盖在试管口上的橡皮塞会被冲出。这一过程中的能量转化情况与四冲程汽油机的
______冲程相似（选填“压缩”或“做功”）。
(3)图丙里烧瓶内盛少量水，用塞子塞紧后，用打气筒往瓶里打气。当塞子从瓶口跳起来时，可以看到瓶内
出现白雾。这是由于瓶内的空气膨胀对外做功时，内能______（选填“增加”、“减少”或“不变”），温度降低，
使瓶内空气中的水蒸气______成小水滴。
素养提升
16．（25-26 九年级上·山东滨州·阶段检测）火药是中国四大发明之一，《天工开物》中有记载：“红夷炮铸
铁为之，身长丈许，用以守城。中藏铁弹并火药数斗，飞激二里，膺其锋者为齑粉”。下列说法正确的是
（ ）
A．火药燃烧时可将火药的内能转化为化学能
B．燃气推动铁弹在炮膛中运动时将内能转化为机械能
C．燃气推动铁弹出膛的过程类似于内燃机的压缩冲程
D．铁弹发射后空气中弥漫着火药味不属于扩散现象
17．（25-26 九年级上·河北沧州·期末）《哪吒之魔童闹海》全球热映，电影中龙族拔下身上最硬的龙鳞，
给敖丙做出的万鳞甲，就像我们每个中国人，一次次托举让这部电影在短短16 天票房冲破百亿，让全球电
影榜清一色的美国旗里出现一抹中国红！电影中哪吒和敖丙能够联手冲破天元鼎，水火之力生成蒸汽冲破
巨鼎封印过程中，如图所示，能量转化与热机的冲程类似的是（ ）
A．压缩冲程，机械能转化为内能
B．做功冲程，内能转化为机械能
C．吸气冲程，无能量转化
D．排气冲程，无能量转化
18．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是每分钟1200 转，则汽油机每秒内（ ）
A．完成20 个冲程，做功10 次
B．完成40 个冲程，做功40 次
C．完成40 个冲程，做功10 次
D．完成20 个冲程，做功20 次
19．（2026·广东珠海·一模）2025 年4 月24 日是第十个“中国航天日”，同学们制作了“水火箭”，“水火箭”
的发射，及其简易原理如图所示。当内部气压强大到一定程度时，水会冲开瓶塞从“水火箭”中向下喷出。下
列有关“水火箭”说法中正确的是（ ）
A．打气时，“水火箭”内气体的内能会增加
B．打气时，通过热传递改变空气的内能
C．“水火箭”加速起飞时将机械转化为内能
D．“水火箭”加速起飞时，相当于热机的压缩冲程
20．（24-25 九年级上·四川成都·期中）如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能
量转化相当于B 图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转
速为3000r/min；1s 内该缸对外做功________次。
21．（24-25 九年级上·辽宁盘锦·开学考试）汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工
作状态示意图，由图可以看出，此冲程的能量转化情况与________（选填“乙”或“丙”）图相同。若汽油机
1s 内对外做功15 次，则其曲轴的转速为________r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，
使汽缸被水包围着，这是通过________的方式减少汽缸的内能。
22．（25-26 九年级上·陕西汉中·期末）如图所示是四冲程汽油机的某一冲程示意图，该冲程中的能量转化
情况是________。汽油机常用水做冷却剂，是因为水的________较大。某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为
3000r/min，则活塞每秒对外做功________次。
23．（2026·江苏镇江·模拟预测）若一台四冲程汽油机的汽缸面积为50cm2，活塞行程为0.1m。做功冲程燃
气的平均压强为
5
6 10 Pa
´
，飞轮转速为1800r/min，那么该汽油机1 分钟内对外做功_________次，工作时
汽缸内气体对活塞的平均压力为_________N。这台汽油机的功率是_________W。
24．（25-26 九年级上·湖南湘西·期末）如图是某单缸四冲程汽油机工作循环的________冲程，若其功率为
10kW，飞轮转速为2400r/min，则该冲程工作一次能对外做功________J。
25．某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，则1s 内该汽油机对外做功__________次，若1 次对外做
功100J，则该发动机的输出功率为__________W。
迁移创新
26．（25-26 九年级上·四川达州·阶段检测）如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸
的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其
他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
(1)发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 ___________能转化为
___________能。
(2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积
指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即
冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①单缸排量V= ___________L，该发动机工作时在5s 内做功___________J。
②正常工作过程中，发动机中单缸每次做功W= ___________J。
(3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p 表示燃气对活塞的压强，则
p=___________Pa、（1L=10﹣3m3）
27．随着时代的发展，汽车已经进入百姓家庭。如图是汽车柴油机的气缸与活塞的简化示意图，柴油机的
点火方式为压燃式，在压缩冲程中将空气温度压到柴油的着火点。提示：描述密闭气体状态的参数有压强
P，体积V，温度T（T 为热力学温度，单位是开尔文，符号“K”）；其三者的关系为PV
C
T
=
（C 为常数），
且T=t273
（1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是多少？（g 取10N/kg）
（2）压缩冲程中将机械能转化为_____能？
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1 是多少？
（4）柴油的着火点约为480K。若密闭空气的体积被压缩到原来的1
10 ，压强将增大为原来的16 倍。结合第
（3）小问，试通过计算，判断此时能否将柴油点燃？
28．（25-26 九年级上·广东·阶段检测）阅读短文，回答问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、
做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容
积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容
积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。
如图所示发动机有4 个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4 个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽
缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排
气冲程。
(1)汽油机工作时燃料燃烧，将化学能转化为______能再转化为______能。
(2)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，______就会增大。
(3)四缸发动机中1 号汽缸在做功冲程中，4 号汽缸所处的冲程是______。
A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气
(4)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为______（用
字母表示）。
(5)当发动机转速为3000r/min 时，则发动机每个工作循环所需要的时间为______s；设做功冲程燃气对活塞
的平均压强是
0p ，发动机排量为V排，则发动机转速为r/s
n
时，该轿车的输出功率P 与发动机排量为V排的
关系式为______。
A．
0
2
np V排 B．
0
np V排 C．
0
2np V排 D．
0
4np V排
