資源簡介

第十四章 內能的利用
第一節 熱機
一、教學目標
1.通過實驗探究及閱讀教材，了解可以利用內能來做功，知道熱機的概念，知道內燃機是熱機的一種，體會現代化交通工具對人們生活的巨大影響；
2.通過模型或掛圖了解四沖程汽油機和柴油機的構造；
3.通過閱讀材料，能用文字或口頭表述內燃機各沖程的工作狀態和能量轉化。
二、教學重難點
重點：汽油機的工作原理及能的轉化過程。
難點：內燃機的工作原理。
三、教學過程
【新課導入】
[情境導入]課件展示圖片
飛馳的汽車 高速的列車
飛行的客機 航行的艦船
[提出問題]汽車、列車、客機、艦船等在各自領域大顯神威，它們是如何獲得機械能的呢？
學了這節內容,問題便會迎刃而解。板書課題第十四章 內能的利用 第1節 熱機。
【新知探究】
（一）熱機
[演示實驗]在試管內裝些水，用橡膠塞塞住管口，用酒精燈將水加熱，觀察現象。課件播放該演示實驗視頻。
[提出問題]你看到了什么現象，該過程中涉及到哪些形式的能量之間的轉化和轉移？
[現象分析]酒精燃燒時化學能轉化為內能，傳遞給水，使水的內能增大，溫度升高，產生大量水蒸氣，水蒸氣把塞子沖出去，水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能。
[總結說明]這個演示實驗說明內能可以做功。
[知識板書]教師總結出熱機的定義。[板書]熱機：利用內能做功的機械。
展示熱機的種類及應用，加深學生對熱機的認識和理解：
熱機的種類有很多，如蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機、火箭發動機等。熱機的發明和使用，對人類社會的發展起到了重要作用。
蒸汽機 蒸汽機車
內燃機 汽油機 柴油機
汽輪機 火電站的汽輪機
噴氣發動機 噴氣發動機
火箭發動機
[知識板書]重點介紹內燃機。
[板書]1.內燃機：燃料直接在發動機汽缸內燃燒產生動力的熱機。
2.內燃機分為汽油機和柴油機兩大類。
（二）汽油機
[展示]四沖程汽油機的剖面圖：
[介紹說明]汽油機的構造：汽缸上部有進氣門和排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞用連桿跟曲軸相連。
[總結展示]工作原理：汽油在汽缸里面燃燒時生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功。活塞移動帶動曲軸轉動。
[提出問題]汽油機是怎樣實現連續工作的？
[播放視頻]播放汽油機的工作原理。
[介紹說明并板書]四汽油機通過活塞在汽缸內往復運動，實現連續工作。【板書】：
1.沖程：活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
2.工作過程：汽油機通過吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環來保證連續工作。
[展示]汽油機的工作示意圖：汽油機的一個工作循環有四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
[師生討論]根據工作示意圖分析各沖程，并討論：
1.在四個沖程中，壓縮沖程和做功沖程各發生了怎樣的能量轉化？
壓縮沖程：機械能轉化為內能；做功沖程：內能轉化為機械能
2.哪個沖程使汽車獲得動力？ 做功沖程
3.哪個沖程排出了汽車的廢氣？ 排氣沖程
[展示]總結汽油機的一個工作循環，并課件展示：
1.汽油機一個工作循環包括吸氣、壓縮、做功和排氣四沖程，活塞往復2次，曲軸轉動2圈，與曲軸相連的飛輪也轉2圈，做功1次，有2次能量轉化。
2.汽油機工作的四個沖程中，只有做功沖程燃氣對外做功，其他三個沖程都是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。
3.板書：四個沖程比對：
工作過程 進氣門 排氣門 活塞運動方向 說明
一個循環 吸氣沖程 打開 關閉 向下 把汽油和空氣混合物吸入汽缸
壓縮沖程 關閉 關閉 向上 能量轉化：機械能轉化為內能
做功沖程 關閉 關閉 向下 能量轉化：內能轉化為機械能
排氣沖程 關閉 打開 向上 把廢氣排出汽缸
（三）柴油機
[展示]四沖程汽油機的剖面圖及構造：
剖面圖 構造圖
[展示]柴油機的工作過程：
[工作循環介紹]柴油機結構和汽油機相似，一個工作循環也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。它們的主要區別是：柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油。柴油機的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。吸氣沖程吸入物質也只有空氣，在壓縮沖程結束時，壓縮空氣的溫度已經超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。
[總結板書]對比汽油機和柴油機的異同，并板書：
汽油機和柴油機的異同及應用：
項目 汽油機 柴油機
相同點 是內燃機，一個工作循環包含四個沖程。
不同點 構造 火花塞 噴油嘴
燃料 汽油 柴油
吸氣沖程 吸入汽油和空氣的混合物 吸入空氣
壓縮沖程 壓縮程度較小 壓縮程度較大
做功沖程（點火方式） 點燃式 壓燃式
特點 輕巧、效率較低 笨重、效率較高
用途 汽車、飛機和小型農業機械等 載重汽車、拖拉機、坦克、輪船等
[展示：科學世界]汽車已稱為現代生活中不可缺少的一部分，現代汽車多數采用四缸或六缸等多港發動機，每個汽缸都進行這種四沖程循環。由于各個汽缸交替做功，所以發動機轉動比較平穩。
汽車的動力系統
隨著電子技術的發展，許多汽車已經采用了電子燃油噴射系統，提高了燃料的燃燒效率，降低了燃料的消耗，減少了有害氣體的排放，同時提高了發動機的效率。
[展示]【課堂小結】
1.熱機：利用內能做功的機械。
2.內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。
3.內燃機分為汽油機和柴油機兩大類。
4.汽油機的結構、四個沖程及能量轉化。
5.柴油機的結構、四個沖程、能量轉化及與汽油機的異同。
[展示]【課堂訓練】
1.我國將面向2030年部署一批與國家戰略長遠發展和人民生活緊密相關的重大科技項目和重大工程。其中，航空發動機和燃氣輪機專項已經啟動，下列我國“陸、海、空、天”裝備中動力機械不屬于熱機（利用內能做功的機械）的是（　A　）
A．中國高鐵交流異步牽引電動機
B．052D型導彈驅逐艦燃氣輪機
C．殲20戰機渦扇15煤油發動機
D．長征五號火箭液氫液氧發動機
2.如圖所示為內燃機四沖程工作示意圖，下列說法正確的是（　D　）
A．一個工作循環的正確順序是：甲乙丙丁
B．甲圖沖程能獲得動力
C．丙圖沖程存在化學能轉化為內能的過程
D．丁圖沖程存在內能轉化為機械能的過程
3.下圖是內燃機的某個沖程。下列情況與該沖程能的轉化方式一致的是 （　A　）
A.瓶塞沖出 B.搓手取暖 C.壓縮氣體 D.鉆木取火
4.下列關于汽油機和柴油機的主要區別，錯誤的是（　A　）
A．柴油機的汽缸頂部是火花塞，汽油機的汽缸頂部是噴油嘴
B．柴油機的點火方式為壓燃式，汽油機的點火方式為點燃式
C．一般情況下，柴油機比汽油機效率高
D．柴油機與汽油機的工作過程基本相同
5.（雙選）如圖所示是四沖程汽油機一個工作循環中的三個沖程，下列判斷正確的是（　BD　）
A．圖甲中活塞向下運動使汽缸內壓強增大
B．圖乙中，是把機械能化為內能
C．圖丙中，汽缸內的氣體壓強比外界的小
D．這三個沖程都是依靠飛輪的慣性來完成的
6.汽油機吸氣沖程時，吸入汽缸里的物質是空氣和汽油的燃料混合物。如圖所示是四沖程汽油機工作狀態示意圖，此時它正處在壓縮沖程，若汽油機飛輪轉速2400r/min，則該汽油機1s完成80個沖程，對外做功20次。
【布置作業】
【板書設計】
第十四章 內能的利用
第1節 熱機
一、熱機
1.熱機：利用內能做功的機械。
2.內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。
3.內燃機的分類：汽油機和柴油。
二、汽油機
1.汽油機的結構：
2.汽油機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
3.能量轉化：（1）壓縮沖程：機械能轉化為內能；（2）做功沖程：內能轉化為機械能。
4.汽油機的應用。
三、柴油機
1.柴油機的結構、沖程、能量轉化及與汽油機的異同。
2.柴油機的應用。
【教學反思】
一、案例的“亮點”
1.本節課通過生活中常見的情境導入、播放視頻動畫和實物模型、交流討論等環節，激發了學生學習的興趣，活躍了課堂氣氛，啟發式教育培養了學生發散思維及分析歸納的能力。
2.體現新課程理念，將課堂還給學生，創設民主、合作、探究的課堂氛圍，教師以組織者、引導者和合作者參與到課堂中去。在學習過程中，充分調動學生的學習積極性，注重學生的體驗感知，實驗觀察。在教師引導的基礎上，通過學生自主學習、分析討論、交流總結有效地完成了既定的學習目標。學生邏輯思維能力和歸納總結的能力得到了一定提高。
3.視頻、模型和課件相結合的方式，幫助學生對汽油機的構造和原理有充分的認識和理解,效果相當不錯。
噴油嘴

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