一、学习目标

• 说出四冲程汽油机特点和能量转化。
• 使用热值和效率计算输入与有用能量。
• 用能量守恒分析真实装置的能量去向。

二、核心概念

热机： 热机把燃料燃烧释放的内能转化为机械能；汽油机一个循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。

热机的效率： 有用机械能与燃料完全燃烧放出能量之比叫热机效率，损失来自废气、散热和摩擦。

能量的转化和守恒： 能量不会凭空产生或消灭，只会转化或转移；总能量守恒但可利用能量会降级。

本章遵循“观察现象—明确条件—建立模型—规范计算—解释实际问题”的学习路径。涉及电路先识别串并联和仪表接法，涉及能量写清输入、输出和损失。

三、重点知识

本章常用关系：

$$Q_{\text{放}}=qm$$ $$\eta=\frac{W_{\text{有}}}{Q_{\text{放}}}\times100\%$$ $$E_{\text{总,前}}=E_{\text{总,后}}$$

四、知识点讲解

知识图把本章各节的对象、实验和规律连接起来。读图时先辨认能量方向、电流路径或变量关系。

1. 热机

热机把燃料燃烧释放的内能转化为机械能；汽油机一个循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。

学习时先明确研究对象、实验条件和物理量，再由现象建立关系。常用关系为：

$$Q_{\text{放}}=qm$$

2. 热机的效率

有用机械能与燃料完全燃烧放出能量之比叫热机效率，损失来自废气、散热和摩擦。

学习时先明确研究对象、实验条件和物理量，再由现象建立关系。常用关系为：

$$\eta=\frac{W_{\text{有}}}{Q_{\text{放}}}\times100\%$$

3. 能量的转化和守恒

能量不会凭空产生或消灭，只会转化或转移；总能量守恒但可利用能量会降级。

学习时先明确研究对象、实验条件和物理量，再由现象建立关系。常用关系为：

$$E_{\text{总,前}}=E_{\text{总,后}}$$

五、易错点

六、例题

例题 1

0.2 kg 燃料热值 $4.6\times10^7$ J/kg，放热多少？

解析： 用 $Q=qm$。

答案： $9.2\times10^6$ J。

例题 2

有用功 $3\times10^6$ J，放热 $10^7$ J，效率？

解析： 有用能量除以输入。

答案： 30%。

七、练习题和答案

1. 汽油机能量怎样转化？
2. 压缩冲程内能怎样变化？
3. 热值单位是什么？
4. 提高效率的途径有哪些？
5. 永动机为何不可能？

参考答案

1. 化学能经内能转化为机械能。
2. 增大。
3. J/kg。
4. 减少散热、摩擦并改善燃烧。
5. 违反能量守恒。