14.3 热机 教案 沪科版（2024）九年级全一册

第三节　热机
物理观念：
1．知道什么是热机。
2．知道四冲程内燃机的工作原理。
3．知道内燃机工作过程中能量的转化关系。
4．能说出柴油机与汽油机的异同点。
科学思维：
通过模型认识内燃机的构造。
科学探究：
1．通过分析使学生了解可以利用内能来做功。
2．利用模型动画讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
科学态度与责任：
1．通过演示实验培养学生观察、分析问题的能力。
2．通过学习热机的应用，激发学生的学习兴趣，培养学生将科学知识应用于人类社会的意识。
重点：热机的工作原理。
难点：汽油机的工作过程及能量的转化过程。
多媒体课件、酒精灯、铁架台、软木塞、试管、水、火柴等。
一、情景导入
多媒体展示图片：汽车、火车、轮船、飞机。
我们出行时使用的交通工具：汽车、火车、轮船、飞机……为什么能在交通运输方面大展神威呢？这节课让我们一起来走进它们，走进热机，了解它们的工作原理吧！
二、合作探究
　热机
我们经常使用的交通工具很多都用到了热机，那么，热机的工作原理是什么呢？
如图所示，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。
这个实验虽然简单，却展示了蒸汽机的工作原理，同学们交流讨论此实验中能量的转化过程，以此来分析出蒸汽机的工作过程。
能将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的发动机称为热机。热机的种类较多，燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机中最常见的是汽油机和柴油机。
内燃机的起源
第一台实际使用过的内燃机，是1860年法国工程师勒努瓦制造的，这是一台煤气机，效率很低。1876年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的煤气机，这是内燃机划时代的进步。后来，人们也把内燃机的四冲程循环称为“奥托循环”。1892年，德国工程师狄塞尔提出了压缩点火式内燃机的设计原理，经过多次试验和改进，于1897年制成第一台压燃式内燃机，使用液体燃料，热效率比以前的内燃机都高。内燃机的发明，使热机的效率由蒸汽机的10%左右，提高到了30%～45%。而且由于内燃机轻巧，适于用在交通工具上，对促进交通运输业的发展起了关键的作用。
　汽油机
燃气内能的转化
实验装置
如图所示，在圆筒内加入
适量酒精，用橡胶塞塞紧筒
口，筒内形成酒精蒸气和空气
的混合气体。用电火花点火，
橡胶塞跳出(注意操作安全)。
由实验可见，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的内能转变为橡胶塞的机械能。
多媒体展示汽油机的剖面图动画。
(1)汽油机的构造：气缸、进气道、排气道、进行阀、排气阀、活塞、连杆、曲轴、火花塞等。
(2)汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程(或行程)。
多媒体展示汽油机的工作原理示意图(即汽油机的四冲程)。
　　　
同学们交流讨论四个冲程的具体工作情况，并完成表格。
四个冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
进气阀开闭情况
排气阀开闭情况
能量转化情况
(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)在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次。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)在这四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
　柴油机
多媒体展示柴油机的剖面图动画。
(1)观察柴油机的剖面图，分析比较汽油机与柴油机在构造上有哪些区别？
(2)对照汽油机的工作过程，分析柴油机的工作过程。
同学们观察对比汽油机与柴油机的剖面图，交流讨论两者之间的区别；并对照汽油机的工作过程，交流讨论柴油机的工作过程。
(1)汽油机与柴油机的区别：
　　　名称 区别　　　　 汽油机 柴油机
构造 火花塞 喷油嘴
吸入的物质 空气和汽油的混合气体 只吸入空气
燃料点火的方式 点燃式 压燃式
　　(2)柴油机的工作过程：①柴油机一个工作循环也包括四个冲程。②在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次；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在这四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
(3)内燃机的特点：运转速度快、质量轻、功率大。
第三节　热机
热机
完成本课时对应练习。
生活离不开物理，物理离不开生活。物理知识来源于生活，最终又服务于生活。本节课从生活实际中的汽油机和柴油机是怎样工作的引出物理问题，最后又用物理知识来解释，让学生体会到物理就在身边，感受到物理的趣味和价值，体验到物理的魅力。教学中注重学生的主体地位，让学生充分发挥自己的观察能力、分析能力。本节课用了大量的多媒体课件进行教学，增加了教学的可观度，让学生有一种身临其境的感觉，很好地激发了学生学习物理的兴趣，效果显著。