四川省眉山市仁寿县富加镇初级中学校九年级上册第十四章第一节热机教学设计

14.1 热机 教案
一、教学目标
1.物理观念 ：
（1）知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。
（2）知道内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
（3）了解汽油机与柴油机在构造上和工作过程中的异同点。
2.科学思维：
通过思考、设计，启发思考、借助自制教具和模型认识内燃机的构造。
科学探究：
（1）通过演示实验，使学生了解可以利用内能来做功。
（2）利用动画、自制教具、图片或模型认识四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
科学态度与责任：
通过思考、讨论、设计、探究，让学生感知科学就在身边，感受技术进步在社会发展中的重要作用，展望科技前沿，培养学生乐于探索的科学精神，激发学生的的爱国热情。
二、教学重难点
1.重点：四冲程汽油机的基本工作原理及能量转化、汽油机和柴油机的区别、。
2.难点：四冲程汽油机的基本工作原理、由飞轮转数计算汽油机的做功次数。
三、教材分析
本节内容包含“热机”“汽油机”和“柴油机”三个部分，不仅只是物理知识，内容更侧重于如何实现内能的利用，与现代技术紧密结合，与实际生活密切相关。
通过古老的热机——蒸汽机车和现代热机的广泛应用、火箭汽车引发学生思考它们是怎样获得机械能的，通过视频直观展示热机中的能量转化。
教材通过图形结合介绍汽油机的构造和四个冲程的基本工作过程，在教学过程中充分发挥自制教具、模型、图片和动画演示的作用，迎合学生的好奇心，加强直观性和形象性，发展抽象思维能力，既关注热机工作过程，也要关注热机工作中的能量转化以及工程技术的目的是如何实现的。
教材通过对比的方式介绍了柴油机的工作原理，并对比了汽油机和柴油机的优缺点，引导学生将所学的知识进行正向迁移，培养学生自学的能力，各有所长，不断地优化、改进、创新，才能实现技术的突破。
四、教学课时
1课时
教具准备
PPT课件、自制教具（内燃机模型））、汽油机模型、柴油机模型
六、教学过程
（一）导入
古老的热机——蒸汽机的发明，给人类带来了巨大动力，现代热机广泛地应用于汽车、火车、轮船、飞机、火箭等领域，那么，他们都是如何提供动力的呢？
（二）新课教学
1.热机
通过FLASH动画演示实验了解热机的基本工作原理：在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，让学生交流讨论此过程中能量的转化。
观察到了什么现象？是什么把瓶塞推出去的？在这个过程中能量是转化转化的？
总结：燃料在燃烧时将化学能转化为水和水蒸气的内能；水蒸气把软木塞冲开时将水蒸气的内能转化为软木塞的机械能。内能是可以做功的，
知识归纳：
热机：利用内能做功的机械。热机在工作过程中把内能转化为机械能。
提出问题：燃料在汽缸的外部燃烧还是内部燃烧？有什么不足？热量散失、能源浪费、热利用率不高，怎么改进？
学生思考……让燃料在内部燃烧。
出示自制教具并做实验，学生观察……
观察到什么现象？是什么把活塞推出去的？——高温高压的燃气。内燃机的横空出世给人类带来了巨大的进步，彻底的改变了人类的生产生活方式。今天我们用到的汽车、火车、飞机所使用的发动机就是内燃机。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类。以汽油为燃料称之为汽油机，以柴油为燃料称之为柴油机，
提出问题：老师的内燃机模型只能做功一次，怎样再次加入燃料？燃料然后会产生废弃，废气怎么排除？怎样点燃气体？
学生思考：加个进气门，加个排气门，在汽缸内加个火花塞。
再次提问：只能做功一次，怎样让活塞连续往复运动对外做功？出示GIF动图，启发学生改进办法：加连杆、曲轴。高温高压燃气对活塞做功，活塞和与之相连的飞轮与传动装置获得了动能，飞轮由于惯性不能立即停止，又带动曲轴活塞往复运动，达到持续做功的目的。设计出简易的内燃机模型——汽油机模型。
2.汽油机
（1）汽油机的构造
教学情境：阅读教材，观察汽油机模型，找出汽缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞等各部分构造的位置。
知识归纳：
①汽油机的主要构造包括汽缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞。
FLASH动画演示
②活塞从汽缸一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）汽油机的工作原理
教学情境：让学生再次仔细阅读观察教材第19页四冲程汽油机工作示意图和四冲程工作过程说明。小组交流讨论，思考下列问题并完成导学案的表格。
①一个工作循环有几个冲程？每一个冲程中进气门、排气门的关闭情况？
②吸气冲程，汽缸里是什么气体？其压强和温度如何变化？
③活塞是怎样运动的？
④吸气冲程和压缩冲程能量是怎样转化的？哪一个冲程汽车获得了动力？
FLASH动画分解每一个冲程，学生观察并完学案表格。
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
知识归纳：
①汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。
②四个冲程的对比
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
活塞 向下 向上 向下 向上
能量转化 机械能→内能 内能→机械能
③在1个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，燃气对外做功1次。
让学生伸出手模仿活塞的运动运动情况、曲轴转动情况，感知汽油机的工作过程，体会一个工作循环中活塞往复次数、曲轴转动周数、对外做功次数之间的关系。
④在四个冲程中，利用飞轮的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
详细分析压缩冲程和做冲程中谁对对做功，气压、内能、温度是如何变化的，能量是怎样转化的。
提出问题：如果汽车的汽油机只有一个汽缸，汽车的运动情况是怎样的呢？运动不平稳怎么办呢？多做几个汽缸，展现现代热机六缸，十二缸……感受科学技术的魅力。
3.柴油机
教学情境：提出问题，柴油比汽油更便宜，汽油机机车加柴油可以吗？柴油机与汽油机有什么区别？
让学生阅读教材第18~20页，并讨论下列问题：
（1）柴油机的构造和工作过程是怎样的？
（2）与汽油机相比，它们有哪些相同之处和不同之处？
知识归纳：
①柴油机的一个工作循环也是包括四个冲程。
②在1个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，燃气对外做功1次。在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。
③在四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
④汽油机和柴油机的不同点
今天所学的蒸汽机、内燃机、都属于热机，在科技飞速发展的今天，在我们的生活中还有哪些地方用到热机呢？火力发电厂用到的汽轮机、飞机引擎用的喷气式发动机，火箭用的火箭发动机，书中世界上最快的汽车音速之风……他们都是利用内能做工的机械，都是将内能转化为机械能。科技与技术推动社会的发展，热机的广泛使用也出现了一些新的问题，比如环境污染，这就要求我们与时俱进、不断创新，发展清洁能源技术，设计出新型的高效的环保型发动机，我们每个同学都有无限潜能，你所需要做的就是“点燃”理想的火花……
课堂小结
学生总结本节可学习内容，老师加以补充说明。
（四）例题
1．下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中可以使汽车获得动力的是（ ）
2．一个四冲程汽油机的参数上写着“飞轮转速为2400r/min”，则该汽油机在1s内对外做功的次数是 次。
七、教学板书
14.3 热机
一、热机
1.概念：利用内能做功的机械。
2. 能量转化：化学能 内能 机械能
八、 课堂练习
如图，透明圆筒内装有两根与起电机相连的放电针。将适量的汽油
喷入筒放电针内，用软木塞塞住筒口摇动起电机。看到放电针连接起
电机放电引起汽油燃烧，软木塞被冲出，该过程相当于四冲程汽油机
工作时的 冲程
2.内燃机压缩冲程中 能转化为 能；在做功冲程中 能转化为 能。
3．如图所示，甲图是四冲程汽油机的某个冲程，乙图是小明同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程，以下与甲图冲程最相似的是 ( )
甲 乙 A.鼻孔吸气 B.气沉丹田 C.排山倒海 D.打完收工
4. 一台单缸内燃机的转速为1800r/min,那么每秒钟内( )
A、活塞完成 30个冲程 B、燃气对活塞做功60次
C、曲轴转动30转 D、完成30个工作循环
课后作业
基础性作业：全能全解P18 1~4题；
灵活性作业：查阅资料，了解热机性能，如何提高热机性能？
十、教学反思