第2节 热机
知识生成·探究
情境创设
观察与思考:利用内能做功过程中的能量转化
如图所示,试管内装入适量水,用橡胶塞塞住管口,用酒精灯对水加热一段时间。注意:橡胶塞不要塞得太紧,同时试管口不要对着人,注意操作安全。
(1)你会观察到什么现象?
(2)在这个过程中不同形式的能量之间是如何转化的?

(1)橡胶塞被冲出去。
(2)酒精燃烧,化学能转化为水和水蒸气的内能;水蒸气对橡胶塞做功,又将内能转化为机械能。

【分析】本题考查热机原理的演示实验，解题时需结合实验过程分析现象与能量转化：首先，对试管内水加热，水吸热汽化产生大量水蒸气，使试管内气压增大，当气压足够大时会推动橡胶塞，由此确定观察到的现象；再分阶段分析能量变化，明确不同形式能量的转化过程。
【解析】(1)用酒精灯加热试管中的水，水受热汽化产生大量水蒸气，试管内气体压强逐渐增大，当压强大于橡胶塞的阻力时，水蒸气对橡胶塞做功，将橡胶塞冲出去，因此观察到橡胶塞被冲出去。(2)整个过程分为两个阶段：第一阶段，酒精燃烧消耗化学能，转化为水和水蒸气的内能，使水的温度升高、内能增大；第二阶段，高温高压的水蒸气膨胀对橡胶塞做功，将自身的内能转化为橡胶塞的机械能，推动橡胶塞运动。
【答案】(1)橡胶塞被冲出去。(2)酒精燃烧，化学能转化为水和水蒸气的内能；水蒸气对橡胶塞做功，又将内能转化为机械能。
【知识点】内能的利用、能量的转化
【点评】该实验是热机工作原理的直观演示，通过简单操作帮助学生理解内能可通过做功转化为机械能，是初中热学的基础实验，贴近教材内容，能帮助学生建立热机的核心概念。
【难度系数】0.8

学习任务一 热机
1.热机:利用做功的机械。
2.热机的种类:蒸汽机、、汽轮机、喷气发动机等。
3.内燃机
（1）燃料直接在发动机内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。
（2）内燃机分为和柴油机两大类，它们分别用和柴油作为燃料。

1.内能
2.内燃机
3.(1)气缸
(2)汽油机 汽油

【分析】本题考查热机及内燃机的基础概念，需回忆教材中关于热机的定义、种类，以及内燃机的相关知识，结合每个空的语境，对应填写正确的概念内容即可。
【解析】1. 根据热机的定义，热机是利用内能做功的机械，故第一空填内能；2. 常见的热机种类包括蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，故第二空填内燃机；3.（1）内燃机的特点是燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力，故填气缸；（2）内燃机分为汽油机和柴油机两大类，分别以汽油和柴油为燃料，故依次填汽油机、汽油。
【答案】1.内能；2.内燃机；3.(1)气缸；(2)汽油机、汽油
【知识点】热机的概念、内燃机的分类
【点评】本题属于识记类基础题，主要考查学生对热机相关基础知识的掌握，难度不大，是热机章节的核心入门知识点。
【难度系数】0.9

例1 下列运载工具中，不需要利用热机的是（）

A.喷气式飞机
B.柴油拖拉机
C.纯电动汽车
D.长征系列火箭

C

【分析】首先明确热机的定义：热机是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能的装置，常见类型包括内燃机、喷气发动机、火箭发动机等。接下来逐一分析各选项运载工具的能量来源：A选项喷气式飞机依靠喷气发动机（热机）工作，B选项柴油拖拉机依靠柴油机（热机）工作，D选项长征系列火箭依靠火箭发动机（热机）工作，只有C选项纯电动汽车依靠电动机，将电能转化为机械能，不需要热机，因此选C。
【解析】热机是利用内能做功的机械，工作时将燃料的化学能先转化为内能，再转化为机械能。对各选项分析如下：
1. A选项：喷气式飞机的动力来自喷气发动机，喷气发动机属于热机，需要利用热机，不符合题意；
2. B选项：柴油拖拉机的动力来自柴油机，柴油机是内燃机，属于热机，需要利用热机，不符合题意；
3. C选项：纯电动汽车的动力来自电动机，工作时将电能转化为机械能，不需要热机，符合题意；
4. D选项：长征系列火箭的动力来自火箭发动机，火箭发动机属于热机，需要利用热机，不符合题意。
综上，答案为C。
【答案】C
【知识点】热机的概念、能量转化
【点评】本题考查热机的基本概念，属于基础常识题，要求学生掌握热机的工作原理，区分不同运载工具的能量转化方式，难度较低。
【难度系数】0.7

学习任务二 汽油机
1.构造:四冲程汽油机剖面图如图所示。其中，(1)是，(2)是，(3)是。

2.原理:汽油在内燃烧时产生高温高压的气体,高温高压的气体推动活塞运动,带动曲轴转动,对外做功。
3.工作过程
(1)冲程:活塞在气缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫作一个冲程。
(2)工作循环:四冲程汽油机的一个工作循环是由、、、四个冲程组成的,并通过四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
(3)工作过程

(4)对汽油机工作过程(如图所示)的理解

①四冲程汽油机在一个工作循环中,活塞往复运动两次,曲轴和飞轮转动两周,对外做功一次。简记为“4、2、2、1”。
②汽油机在工作时只有做功冲程使机车获得动力,其他的三个冲程均为辅助冲程,依靠安装在曲轴上飞轮的惯性来完成。
学以致用

1.火花塞 连杆 活塞
2.气缸
3.(2)吸气 压缩 做功 排气
(3)①向上 ②向下 ③机械能转化为内能 ④内能转化为机械能

【分析】本题考查四冲程汽油机的构造与工作原理，解题时需结合汽油机的结构特点及课本基础知识点，准确对应各部分名称和工作过程的内容。首先回忆汽油机的关键部件名称，明确汽油燃烧的位置，再牢记四冲程的名称及顺序，即可完成填空。
【解析】1. 四冲程汽油机的构造中，(1)为火花塞（用于点火），(2)为连杆（连接活塞与曲轴），(3)为活塞（在气缸内往复运动）；2. 汽油在气缸内燃烧产生高温高压气体，推动活塞做功，故填气缸；3. 四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，按要求填写即可。
【答案】1.火花塞 连杆 活塞；2.气缸；3.(2)吸气 压缩 做功 排气；(3)①向上 ②向下 ③机械能转化为内能 ④内能转化为机械能
【知识点】汽油机的构造、四冲程汽油机的工作原理、汽油机的工作过程
【点评】本题围绕汽油机的核心基础知识点命题，涵盖构造、工作原理及工作循环，属于课本必掌握的基础内容，难度适中，适合巩固相关知识。
【难度系数】0.8