2.2 内燃机 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第二章 改变世界的热机
2.2 内燃机
教学目标：
1.物理观念：
（1）理解内燃机的基本原理。
（2）了解汽油机的工作过程。
（3）了解汽油机与柴油机的异同。
（4）知道汽油机、柴油机是活塞发动机；知道轮机和火箭发动机的原理。
2.科学思维：
（1）通过分析汽油机的四个冲程，了解活塞发动机的工作过程。
（2）了解不同热机的不同用途。
3.科学探究：
通过观察“塑料盒内酒精的爆炸过程”，获得爆炸力做功的体验。
4.科学态度与责任：
（1）通过对内燃机和轮机（蒸汽轮机、燃气轮机）在生产和生活中的应用，感受技术进步在工业文明发展中的重要作用。鼓励学生主动了解社会生产中运用的技术、设备及其原理，加深对技术应用的了解，提高学生关注科学技术应用于生活和社会的意识。
（2）通过了解我国长征系列火箭的发展和成就，激发学生的爱国热情和献身科学事业的精神。
教学重点：对汽油机四个冲程的认识，弄清楚各个冲程的作用。
教学难点：压缩冲程、做功冲程的能量转化
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、透明塑料盒、锥子、电火花发生器、酒精、汽油机模型、柴油机模型。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
赛车场上，一辆辆赛车发出阵阵轰鸣，闪电般地飞驰。或许你不知道，赛车的强劲动力来自赛车的一系列燃烧。
二、新课讲授，师生互动
（一）什么是内燃机
观察 内能转化为机械能
如图所示，在透明塑料盒上钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针插入孔中，打开盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖好，然后按下火花发生器大按钮，观察发生的现象。
注意安全!
现象:按下按钮，产生电火花，点燃酒精和空气混合物，酒精燃烧爆炸，推动盒子做功。
结论:燃气的内能转化为机械能。
汽油机的构造：1.汽缸 2.活塞 3.连杆 4.曲轴 5.进气活门 6.排气活门 7.火花塞 8.飞轮
汽油、柴油等燃料与空气混合，如果遇到火花就会发生燃烧。在活塞式内燃机里，这样的燃烧是在汽缸内进行的，汽缸内每次燃烧，都会生成高温高压的燃气，推动活塞做功，而活塞通过连杆、曲轴与飞轮相连，从而使飞轮转动。
这种应用最广泛的一种热机的工作原理。这种热机工作时，燃料在气缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功，因此叫做活塞式内燃机。
常见的活塞式内燃机有汽油机和柴油机。
（二）汽油机的工作过程
要使汽油机连续工作，活塞必须在推动曲轴回到原来的位置，以便再次推动曲轴，这就要求活塞能在汽缸里往复运动。活塞在汽缸一端运动到另一端叫做一个冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧—膨胀做功（简称做功）和排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
观察 汽油机工作的四个过程
吸气冲程，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物从进气门吸入汽缸。
压缩冲程，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。
做功冲程，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，高温高压的气体推动活塞向下运动，并通过连杆带电曲轴转动，对外做功。
排气冲程，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
汽油机的一个工作循环要经历四个冲程，属于四冲程内燃机。它的一个工作循环中，活塞往复各运动两次，只有第三个冲程燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。
压缩冲程，机械能转化为内能；
做功冲程，内能转化为机械能。
在实际应用中，为了增大功率和减小震动，常把四个或更多的汽缸组合在一起，它们的做功冲程轮流进行。如图所示的内燃机是一部汽车配备的四缸发动机。这可是汽车里构造最为精密、复杂的部件！
（三）飞向太空
人类很早就想着飞向太空。14世纪末，我国有一官吏叫万户，精心制作了以47支火箭做动力的装置，进行了“飞天”尝试，成为人类飞行史上的先驱者。
万户所用的火箭是在竹筒（或纸筒）内装上火药，然后点燃火药，火药燃烧后产生的气体膨胀，竹筒的尾端向后高速喷出，推动箭筒向前飞行。这和现代火箭发动机（rocket engine）的原理是一样的。
现代火箭发动机：火药燃烧后产生的气体体积膨胀，从尾端向后高速喷出，推动火箭向前飞行。
我国不仅是火箭的发源地，还是一个航天大国我国大的长征系列运载火箭，有着极佳的性能。
常用的火箭是多级火箭。如图所示是一枚三级火箭运行过程。三级火箭的第一级燃料用完以后就自动脱落，以减小质量；随后第二级点火发动，燃料用完后也将自动脱落，再点燃第三级。
利用火箭，人类不仅可以发射卫星，还成了载人的宇宙飞船。2003年10月15日，“神舟”五号载人飞船用“长征二号F”运载火箭发射成功，将宇航员杨利伟送上太空，实现了中国人的飞天梦。
2012年6月16日，“神舟”九号载人飞船再次升空，与“天宫”一号交会对接成功，将三位宇航员送入“天宫”一号实验舱。中国，已经揭开了迈向“太空文明”新时代序幕。
2021年4月29日，中国空间站天和核心舱成功发射。
2021年5月29日，天舟二号货运飞船成功。
2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功发射。
2021年6月17日，中国人首次进入自己的空间站。
2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功发射。
2021年12月9日，中国空间站“天宫课堂”第一课。
2022年6月5日，神舟十四号载人飞船成功发射。
2022年7月24日，问天实验舱成功发射。
2022年11月29日，神舟十五号载人飞船成功发射。
2022年11月30日，两个乘组首次实现“太空会师”。
2022年12月2日，神舟十四号、神舟十五号航天员进行交接。
2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射。
2023年5月30日9时31分10秒，神舟十六载人飞船再次升空，将三位宇航员送入中国，空间站，中国迈向“太空文明”新时代。
三、总结反思，超越自我
1.内燃机：热机工作时，燃料在气缸内燃烧，产生的燃气推动活塞做功。内燃机有汽油机和柴油机。
2.汽油机的工作过程由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成。压缩冲程，机械能转化为内能；做功冲程，内能转化为机械能。完成一个工作循环活塞往复各两次，曲轴转动两周，只有做功冲程燃气推动活塞做功，其余三个冲程靠飞轮的转动惯性完成。柴油机与汽油机在构造和工作过程中有所不同。
3.飞向太空。我国万户进行飞天尝试，成为人类飞行史上的先驱者。2003年神舟五号， 航天员杨利伟实现了中国人飞天之梦，2023年5月神舟十六号进入中国空间站进行科学实验。
四、板书设计，整合提升
1.内燃机：热机工作时，燃料在气缸内燃烧，产生的燃气推动活塞做功。内燃机有汽油机和柴油机。
2.汽油机的工作过程由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成。压缩冲程，机械能转化为内能；做功冲程，内能转化为机械能。完成一个工作循环活塞往复各两次，曲轴转动两周，只有做功冲程燃气推动活塞做功，其余三个冲程靠飞轮的转动惯性完成。柴油机与汽油机在构造和工作过程中有所不同。
3.飞向太空。我国万户进行飞天尝试，成为人类飞行史上的先驱者。2003年神舟五号， 航天员杨利伟实现了中国人飞天之梦，2023年5月神舟十六号进入中国空间站进行科学实验。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 内燃机是将内能转化为机械能的热机
B. 汽油和空气混合，遇到火花就会发生燃烧
C. 燃料在气缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功的热机叫做活塞式内燃机
D. 蒸汽机也是内燃机
2．下列说法不正确的是（ ）
A.汽油机一个工作循环要经历四个冲程，属于四冲出内燃机
B.汽油机一个工作循环活塞运动两次
C.汽油机一个工作循环只有第三个冲程燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能
D.汽油机在压缩冲程，机械能转化为内能
3．汽油机将机械能转化为内能的是(　　)
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
4．如图所示是汽油机的(　　)
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
5．下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的,你认为让汽车获得动力的冲程是　(　　)
参考答案1.D；2.B；3.B；4.B；5.B。
六、作业：P28.T2
课外作业P28T1。
P28 家庭实验室 制作热风车
教学反思：
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