資源簡介

第十四章　內能的利用
第1節　熱機
【教學目標】
1．了解熱機的工作原理及分類。
2．了解四沖程汽油機的結構和基本工作原理。
3．了解柴油機的結構特點和優點。
【教學重難點】
1．重點：四沖程汽油機的工作原理及能量轉化過程。
2．難點：能量的轉化過程和四個沖程的識別。
【課前準備】
教師：多媒體課件、鐵架臺、試管、橡皮塞、酒精燈、水、火柴、汽油機與柴油機實物模型。
學生：課前收集關于各種熱機的資料。
【教學過程】
【情境引入】
利用多媒體出示圖片：汽車行駛、飛機起飛、火箭升空等，引導學生觀察，提出問題：汽車行駛、飛機起飛、火箭升空的動力都是從哪里來的？從而引入本節課題。
【互動新授】
(一)熱機
1．熱機的工作原理：
演示實驗：在試管內裝些水，用橡皮塞塞住，再用酒精燈加熱，提醒學生觀察水沸騰時會看到什么現象？
組織學生觀察實驗并討論：推動橡皮塞的能量是怎么來的？這個過程中能量是怎么轉化的？
學生回答：酒精燃燒放出熱量，使水的溫度逐漸升高直至沸騰，試管內產生大量水蒸氣，對橡皮塞的壓力越來越大，最后推動橡皮塞做功，沖出試管口。
師生總結：燃料燃燒放出熱量，將化學能轉化為水和水蒸氣的內能，又通過做功將內能轉化為橡皮塞的機械能，生活中有很多機械是利用內能來獲得機械能的，叫熱機。熱機的工作原理是將內能轉化為機械能。
2．生活中的熱機：
指導學生自主學習，了解人類根據熱機的原理，制成了蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。汽車行駛、飛機起飛、火箭升空的動力都是通過熱機獲得的。
熱機的廣泛應用，將人類帶入了工業化時代，這種用酒精燈加熱的方式是將燃料放在試管外燃燒，熱量損失很大，內能的利用率很低。將燃料直接在發動機汽缸內燃燒產生動力的熱機，叫作內燃機。內燃機是在汽缸內燃燒汽油或柴油。大多數汽車里的內燃機是燃燒汽油的，又叫汽油機。也有一些汽車是燃燒柴油的，稱為柴油機。即內燃機分為汽油機和柴油機兩大類，分別用汽油和柴油作為燃料在汽缸內燃燒生成高溫高壓的燃氣，用于推動活塞做功。
(二)汽油機
1．結構：
利用多媒體課件展示四沖程汽油機的剖面圖，向學生介紹汽油機的構造。
2．工作過程：
展示汽油機模型，提醒學生注意觀察活塞、氣門、連桿、曲軸的運動情況。讓學生明確：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，叫作一個沖程。
展示汽油機的工作過程，學生觀察，思考下列問題：
第一沖程是什么沖程？該沖程中汽油和空氣的混合物為什么會進入汽缸？活塞由哪端向哪端運動？
第二沖程是什么沖程？該沖程中活塞壓縮燃料混合物是什么能向什么能轉化？該沖程末產生什么結果？
第三沖程是什么沖程？該沖程中汽油機是利用什么方式點火？該沖程是什么能向什么能轉化？
第四沖程是什么沖程？該沖程有什么作用？
由以上工作過程可以看出，汽油機的一個工作循環由哪幾個沖程組成？在這幾個沖程中，只有哪個沖程是燃氣對外做功？其他幾個沖程是靠什么來完成的？
學生觀察后分組討論以上幾個問題，總結歸納。 教師演示汽油機模型并講解上述問題，并列表對比分析。
沖程 進氣門 排氣門 活塞運動 能量轉化情況 溫度變化
吸氣 打開 關閉 由上到下 無
壓縮 關閉 關閉 由下到上 機械能轉化成內能 內能增加，溫度升高
做功 關閉 關閉 由上到下 內能轉化為機械能 內能減少，溫度降低
排氣 關閉 打開 由下到上 無
　　結合上述分析，讓學生自主完成“想想議議”的問題，加深對所學知識的理解和應用。最后教師說明：汽油機的四個沖程是周而復始的循環過程，每完成一個循環，活塞往復兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次。
(三)柴油機
利用多媒體展示柴油機各部分結構，讓學生說出各部分名稱，并說明柴油機與汽油機的不同之處：柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油，因此柴油機汽缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。
引導學生自主學習教材內容，結合下圖了解柴油機的工作過程，并將汽油機和柴油機進行對比，找出它們工作過程中的相同點和不同點。
師生總結柴油機的工作原理和汽油機一樣，結構也相似，但汽油機頂部有一個火花塞，在壓縮沖程結束時，產生電火花，使汽油和空氣的混合物被點燃，形成高溫高壓的氣體；而柴油機頂部是一個噴油嘴，噴出霧狀柴油，在壓縮沖程結束時，利用壓縮空氣點燃霧狀柴油，燃燒放出的熱使氣體的壓強和溫度都急劇升高，從而推動活塞做功。
引導學生分析柴油機工作的優缺點，舉出柴油機主要應用于哪些機械中，使學生了解柴油機的更多知識。
(四)了解“現代汽車”
學生閱讀“科學世界”，了解汽車的組成部分及動力系統和電氣設備的作用。
汽車的動力系統
用課件展示汽車采用的電子燃油噴射系統的作用。
【課堂小結】
教師：通過今天的學習你學到了什么，有什么成功的經驗和收獲？
學生：1.熱機的工作原理、種類和常見的內燃機。
2．汽油機的結構和工作過程。
3．柴油機的工作過程及與汽油機的區別。
4．柴油機的優缺點。
【板書設計】
第1節　熱機

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