資源簡介

第十四章　內能的利用
第1節　熱　機
◇教學目標◇
知識目標
（1）了解汽油機和柴油機的基本構造和工作原理。
（2）了解四沖程內燃機工作過程中的能量轉化。
能力目標
（1）通過觀察汽油機、柴油機的工作過程，能夠簡單地描述它們的主要特征，培養和提高學生的觀察能力。
（2）通過對汽油機、柴油機結構的觀察，具有對觀察到的現象作出判斷的意識。
素養目標
通過對本節課的學習，培養學生樂于探究機械中的物理學知識的良好習慣。
◇教學重難點◇
教學重點
熱機的工作原理，四沖程內燃機的工作過程。
教學難點
四沖程內燃機工作沖程的異同點和能量轉化。
◇教學過程◇
一、新課導入
物體吸收的熱量與物體的質量、物體本身和升高的溫度有關，燒水時需要熱量，這些熱量是怎么得到的？為什么水燒開了，茶壺還會報警？為什么哨子會響？這些能量從哪里來的？
二、教學步驟
探究點1　熱機
［閱讀課本］P17~P18“熱機”
［演示實驗］在試管內裝入少量水，用橡膠塞輕輕塞住試管口，用酒精燈對試管進行加熱。
［小組討論］觀察實驗所產生的現象，并分析實驗過程中能量是怎樣轉化的？
［分析］酒精燃燒把化學能轉化為內能，放出熱量；熱量通過試管傳遞給水使其內能增加，溫度升高，汽化形成大量水蒸氣；試管內壓強增大，氣體將橡膠塞推出試管口，氣體的內能轉化為橡膠塞的機械能。
［注意］（1）橡膠塞不要塞太緊，否則塞子不容易沖出，可能導致試管炸裂而傷到人。
（2）為了避免水蒸氣和沸騰的水隨塞子沖出時傷到人，試管口不能對著人。
［歸納提升］這個實驗雖然簡單，卻基本展示了蒸汽機的工作原理，人們據此制造了熱機。
［思考］（1）什么是熱機？熱機的種類有哪些？
（2）什么是內燃機？內燃機分為哪兩類？分別按照什么標準來分的？
［提示］（1）熱機：利用內能做功的機械。熱機可分為蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。
（2）內燃機：燃料直接在發動機汽缸內燃燒產生動力的熱機。
內燃機分為汽油機和柴油機，按照所用燃料的種類不同來分類。
探究點2　汽油機
［閱讀課本］P18~P19“汽油機”
［思考］汽油機的主要構造是什么？
［提示］汽油機主要由進氣門、排氣門、火花塞、汽缸、活塞、連桿、曲軸組成，如圖。
［思考］什么是沖程？一個工作循環包括幾個沖程？汽油機在工作過程中是如何運作的？
［提示］活塞在汽缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
一個工作循環包括四個沖程：吸氣沖程→壓縮沖程→做功沖程→排氣沖程。
1.吸氣沖程特點： 活塞：向下運動 進氣門：打開 排氣門：關閉 吸入：汽油和空氣的混合物 2.壓縮沖程特點： 活塞：向上運動 進氣門：關閉 排氣門：關閉 機械能轉化為內能
3.做功沖程特點： 活塞：向下運動 進氣門：關閉 排氣門：關閉 內能轉化為機械能 4.排氣沖程特點： 活塞：向上運動 進氣門：關閉 排氣門：打開 排出：燃燒后的廢氣
［歸納提升］內燃機完成一個工作循環活塞往復兩次，曲軸轉動兩周，飛輪轉兩周，向外輸出一次功。除做功沖程，其他三個沖程都是由飛輪的慣性來完成的。
壓縮沖程：機械能轉化為內能。
做功沖程：內能轉化為機械能。
探究點3　柴油機
［閱讀課本］P19~P20“柴油機”
［思考］柴油機的主要構造是什么？
［提示］柴油機主要由進氣門、排氣門、噴油嘴、汽缸、活塞、連桿、曲軸組成，如圖。
［思考］柴油機在工作過程中是如何運作的？
［提示］開始工作前，活塞位于汽缸上端，進氣門、排氣門均關閉；工作時，活塞由上向下運動，進氣門打開，排氣門仍關閉，由于缸內體積增大，壓強減小，空氣被吸入汽缸，這是第一個沖程，吸氣沖程；進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強變大，溫度升高，在該沖程末，缸內空氣溫度已超過柴油的著火點，這是第二個沖程，壓縮沖程；在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即劇烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸轉動，這是第三個沖程，做功沖程；進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出汽缸，這是最后一個沖程，排氣沖程。此后，活塞又由上向下運動，從此進入下一輪循環。
［小組討論］汽油機和柴油機的異同點。
［歸納提升］
汽油機 柴油機
不 同 點 燃料 汽油 柴油
結構 火花塞 噴油嘴
吸氣沖程 吸入的是汽油和空氣的混合物 吸入的是空氣
壓縮沖程 氣壓、溫度相對較低 氣壓、溫度相對較高
點火方式 點燃式 壓燃式
相 同 點 工作循環 都有四個沖程
能量轉化 （1）壓縮沖程：機械能轉化成內能 （2）做功沖程：內能轉化成機械能
活塞、 曲軸運動 每一個工作循環，活塞往復兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次
運動 都需要外力
優缺點 汽油機比柴油機輕巧，柴油機比汽油機效率高。但兩者都帶來了廢氣和噪聲污染
三、板書設計
熱機
◇教學反思◇
本節的教學內容屬于應用性的知識，與生產、生活有密切的關系。熱機本質上是將化學能轉化為內能，再將內能轉化為機械能的能量轉化器。就其相關知識的延伸來說，熱機的教學可以和人類社會生產力的發展、環境保護和人類的可持續發展等相聯系，可拓展的范圍相當廣泛。
在教學中可以改進的措施：
（1）多聯系實際，多給學生展示熱機的有關模型。
（2）多做實驗，體驗實驗的魅力。
（3）適當增加練習題，鞏固所學知識。
努力方向：在今后的教學中，努力增加課堂容量，提高教學效果，以適應中考的需要。
1
2

展開更多......

收起↑