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- 2023-06-04 发布
第二章 改变世界的热机核心素养提升
知| 识| 框| 架
重| 点| 突| 破
1．热机：利用燃料的燃烧来做功的装置。通过燃料燃烧获取______能并转化为________能。
2．内燃机四个冲程：__________、___________、____________、____________。其中________冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，将________能转化为________能，其他三个冲程是依靠________的惯性来完成的。
3．热机的效率：热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量________叫做热机的效率。
公式：η＝________×100%＝________×100%。
4．提高热机效率的途径：①使燃料______________；②尽量减少各种____________；③机件间保持良好的________等。
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物理研究方法
该方法在本章的应用
模型法
利用“小小热机”(试管和小叶轮)研究热机的原理
比较法
汽油机与柴油机的异同
夯基专训——易错概念辨析
判断下列说法的正误，并对错误的说法分析指正。
( )1.热机是把燃料的化学能直接转化为机械能的。
分析指正：____________________________________________________________
( )2.热机都是使用汽油做燃料。
分析指正：_____________________________________________________________
( )3.汽油机的做功冲程中，机械能转化为内能。
分析指正：____________________________________________________________
( )4.汽油机的做功冲程中，燃气的内能减少，温度降低。
分析指正：___________________________________________________________
( )5.热机的效率能达到100%。
分析指正：_______________________________________________________________
( )6.热机的大量使用会造成环境污染。
分析指正：____________________________________________________________
提能专训——重点考点剖析
类型一 热机及其工作原理
此考点主要考查热机工作时将燃料的化学能转化为内能，
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并把内能转化为机械能的过程；此外还考查热机的种类。
例1 如图2－T－1所示是热机中能量转化的基本过程，其中①②③分别代表的是________、________、________。
图2－T－1
[考点专训]见[本章中考链接(二)考点1 ]
类型二 汽油机、柴油机
此考点主要考查内燃机的四个冲程及其特点以及冲程中的能量转化关系，根据各冲程的特点确定是哪一个冲程；做功冲程燃气对外做功，提供动力，其他三个冲程不做功，靠飞轮的惯性来完成。汽油机和柴油机的区别在于：①汽油机汽缸顶部为火花塞，柴油机汽缸顶部为喷油嘴；②吸入物质不同，汽油机在吸气冲程吸入汽油和空气的混合物，柴油机在吸气冲程吸入的是空气；③汽油机为点燃式，柴油机为压燃式。
例2 2016·广东 如图2－T－2所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图。图C是__________冲程，与它原理相同的是如图________所示的演示实验，汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是图________(后两空选填字母)。
图1－T－2
[考点专训]见[本章中考链接(二)考点2 ]
类型三 热机效率的理解与计算
此考点主要考查对热机效率计算公式的理解和掌握，
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并涉及燃料燃烧放出热量的计算、热机功率的计算，在计算功率和效率时要注意对应关系。
例3 某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2，一个冲程中活塞在汽缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa，飞轮1 min转动1800周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，若1 min消耗汽油0.01 L，求：(汽油的密度ρ＝0.8×103 kg/m3，汽油的热值为4.6×107 J/kg)
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)汽油机的功率。
(4)该汽油机的效率。
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详解详析
【本章知识梳理】
重点突破
1．内 机械
2．吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
做功 内 机械 飞轮
3．之比
4．充分燃烧 热量损失 润滑
【科学应用举例】
夯基专训
1．×，热机是把燃料的化学能转化为内能，再把内能转化成机械能的
2．×，汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，老式蒸汽机燃烧煤
3．×，汽油机做功冲程中，内能转化为机械能
4．√
5．×，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但由于总存在摩擦，有热量的损失，所以热机效率一定不会达到100%
6．√
提能专训
例1 化学能 内能 机械能
[解析] 热机工作时燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过做功，将内能转化为机械能。
例2 做功 F B
[解析] (1)图A中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；
图B中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；
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图C中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；
图D中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程。
(2)图E：用力将活塞压下，活塞对空气做功，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。这是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；
图F：对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中的水内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，这里水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
(3)汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，因此与做功冲程原理相同的是如图F所示的演示实验。
例3 (1)燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝9.0×105 Pa×30×10－4 m2＝2700 N。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W＝Fs＝2700 N×0.05 m＝135 J。
(3)曲轴每转两圈对外做功一次，所以1 min转动1800周，要做功900次，汽油机的功率：
P＝＝＝2025 W。
(4)该汽油机1 min消耗汽油的质量：
m＝ρV＝0.8×103 kg/m3×0.01×10－3 m3＝8×10－3 kg，
汽油燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝8×10－3 kg×4.6×107 J/kg＝3.68×105 J，
做功900次，所做有用功：
W有用＝135 J×900＝1.215×105 J，
汽油机的效率：
η＝×100%＝×100%≈33%。
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