/ 让教学更有效 高效备课 | 生物学科
【学习目标】
学习目标 物理观念： 1.理解内燃机结构与工作循环及能量转化 2.明确汽油机与柴油机的结构差异和适用场景 3.掌握热机效率定义，能分析提高效率的途径 科学思维： 1.通过模型建构抽象内燃机工作原理，培养抽象思维 2.对比汽油机与柴油机的异同，提升归纳分析能力 3.运用能量守恒分析热机效率，强化逻辑推理能力 科学探究： 1.针对内燃机工作过程提出问题 2.通过观察实验收集证据，得出工作规律 科学态度与责任： 1.认识热机对社会进步的推动作用，激发学习兴趣 2.关注热机造成的环境污染，树立环保与改进意识
学习重点 1.热机效率的概念及计算公式。 2.分析热机工作时的能量流向，探究提高热机效率的途径。
学习难点 1.理解热机工作过程中能量损耗的原因及效率的物理意义。 2.灵活运用公式进行热机效率的计算，结合实际提出合理的提效措施。
【课前预习】
一、内燃机
1.应用最广泛的热机是活塞式内燃机，常见的有______机和______机。
二、汽油机的工作过程
2.多数汽油机是由______、______、______和______四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
（1）吸气冲程：进气门______，排气门______，活塞向______运动，汽油和空气的混合物从进气门吸入汽缸。
（2）压缩冲程：进气门和排气门都______，活塞向______运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度______。
（3）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。高温高压气体推动活塞向______运动，并通过连杆带动曲轴转动，对外______。
（3）排气冲程：进气门______，排气门______，活塞向______运动，把废气排出汽缸。
【课中研学】
1. 蒸汽机的燃料在汽缸外燃烧，随着应用的不断深入，人们发现这一模式存在诸多缺陷。能否直接将燃料在汽缸内燃烧，利用燃气直接推动活塞做功
2.演示实验：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。
3.什么是内燃机？它与蒸汽机相比有哪些优点？
1. 汽油机是如何工作的？什么是冲程？汽油机的一个工作循环包括哪些冲程？
2.观察：汽油机工作的四个冲程。
思考：每个冲程的工作过程是怎样的？有什么能量转化？一个工作循环中，活塞往复几次？飞轮和曲轴转动几周？对外做功几次？
【课堂总结】
【分层作业】
（巩固性作业）
一、填空题
1.热机是将燃料的______能通过燃烧转化为______能，再通过做功转化为______能的装置。
2.四冲程汽油机的四个冲程依次是吸气冲程、______冲程、______冲程和排气冲程。
3.在四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞向______运动，燃料混合物被压缩，______能转化为______能。
4.做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向______运动，实现______能向______能的转化。
二、选择题
5.下列属于热机的是（ ）
A. 电动机 B. 发电机 C. 蒸汽机 D. 电磁起重机
6.四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
7.四冲程汽油机一个工作循环中，对外做功的次数是（ ）
A. 1 次 B. 2 次 C. 3 次 D. 4 次
8.在四冲程汽油机的工作过程中，进气门和排气门都关闭的冲程是（ ）
A. 吸气冲程和排气冲程 B. 压缩冲程和做功冲程
C. 吸气冲程和压缩冲程 D. 做功冲程和排气冲程
9.下列关于热机的说法中，正确的是（ ）
A. 热机效率可达 100% B. 热机是将机械能转化为内能的装置
C. 汽油机吸入气缸的是空气 D. 柴油机的压缩比一般比汽油机大
10.四冲程汽油机中，依靠飞轮惯性完成的冲程有（ ）
A. 吸气、压缩、做功冲程 B. 压缩、做功、排气冲程
C. 吸气、压缩、排气冲程 D. 吸气、做功、排气冲程。
（拓展性作业）
11．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法正确的是（ ）
A. 汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B. 柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸入气缸
C. 汽油机在做功冲程中，进气门关闭、排气门打开
D. 汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
12.某单缸四冲程汽油机飞轮转速为 1200r/min，则该汽油机 5s 内完成冲程数和做功次数分别为（ ）
A. 100 个冲程，25 次做功 B. 200 个冲程，50 次做功
C. 100 个冲程，50 次做功 D. 200 个冲程，25 次做功
13.关于热机，下列说法正确的是（ ）
A. 随着科学技术的发展，热机的效率可达到 100%
B. 四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程
C. 柴油机在吸气冲程中，将空气和柴油的混合物吸入气缸
D. 热机的大量使用不会造成环境污染
14.在四冲程汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
15.下列现象中，利用热机工作原理的是（ ）
A. 用燃气灶烧水 B. 火箭升空 C. 电动机带动水泵抽水 D. 电暖器取暖
（探究性作业）
选做题：
三、综合题
16．汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时将 能转化为 能．如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 冲程．若汽油机飞轮转速为3600r/min，则该汽油机1s内对外做功 次．
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17.综合题：分析汽车发动机工作时能量的流向，列举出至少三种能量损耗的途径，并说明为减少这些损耗可采取的措施。试卷第7页，共7页
试卷第5页，共5页
参考答案
【课前预习】
1.汽油；柴油
2. 吸气；压缩；做功；排气
（1）打开；关闭；下
（2）关闭；上；升高
（3）下；做功
（4）关闭；打开；上
【作业布置】
1. 化学；内；机械
2.压缩；做功
3.上；机械；内
4.下；内；机械
5.C
6.C
7.A
8.B
9.D
10.C
11.D解析：飞轮转速 1200r/min=20r/s，即 1s 转 20 圈；每 2 圈完成 4 个冲程、1 次做功，所以 5s 转 100 圈，完成 200 个冲程、50 次做功。答案：B
12.B
13.B
14.B
15. 化学 内 做功 30
解析：汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为内能；
从图中可以看出，火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，将内能转化为了机械能；飞轮的转速是2400r/min，所以每秒转动的圈数为n=3600/60=60，
因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×60=120个冲程；
因为完成四个冲程，对外做功一次，所以1s可以做功120/4=30次．
16.答案：能量损耗途径：①废气带走大量热量；②散热损失；③克服机械摩擦做功。
减少损耗措施：①安装废气涡轮增压器回收部分废气能量；②对发动机进行良好隔热处理；③使用合适的润滑油减小摩擦。
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初中物理（教科2024版）大单元整体教学设计
单元教学主题 第2章 改变世界的热机 学科 物理 年级 九上
单元 第2章 授课人 Xxx
单元内容 本单元教材分析：《第2章 改变世界的热机》是教科版物理九年级上册的重要内容，聚焦热机这一改变世界的重要装置。教材通过介绍热机的原理、分类、工作过程及效率，展现其与能量转化的紧密联系，同时通过跨学科实践引导学生关注热机与环境的关系，体现物理与技术、社会的关联，旨在培养学生的科学思维、实践能力及社会责任感，为后续学习能量与可持续发展奠定基础。本单元教学内容分析：1. 热机：介绍热机是将内能转化为机械能的装置，阐述蒸汽机、内燃机等的原理，重点分析汽油机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程的工作过程及能量转化。2.热机效率：探讨燃料燃烧能量流向，引出热机效率概念，通过具体数据对比不同热机效率，结合实例讲解效率计算方法，强调提高效率的意义。3.跨学科实践：保护地球家园：结合热机使用带来的环境污染问题，引导学生从物理角度分析解决思路，如减少排放、开发新能源等，培养环保意识与跨学科应用能力。本单元内容的逻辑结构：（思维导图或用文本框绘制）本单元内容可开发的教学活动与资源：1. 演示实验：①内能转化为机械能实验（如塑料盒内酒精燃烧推动叶轮），直观展示热机原理。②观察汽油机工作冲程模型或动画，理解四冲程工作过程。2.家庭实验室：①制作热风车，分析能量转化，类比热机工作原理。②调查家庭中热机使用情况（如汽车、燃气灶等），记录能耗与污染问题。3.多媒体资源：蒸汽机、内燃机发展历史视频、火箭发动机工作过程演示。4.数据资料：不同热机效率数据表、城市空气质量与热机排放关联数据。5.跨学科活动：开展 “热机与环保” 主题讨论，结合化学知识分析燃料燃烧产物，生物知识探讨污染对生态影响。教学方法：1.实验探究法：通过演示实验和家庭小实验，如 “内能转化为机械能”“制作热风车”，让学生亲历探究过程，理解热机原理。2.模型建构法：利用汽油机工作冲程模型、能量流向示意图，帮助学生建立热机工作过程和能量转化的物理模型。3.讨论交流法：组织 “热机能量损耗分析”“如何提高热机效率” 等讨论，激发学生思维，深化对热机效率的理解。4.案例分析法：结合汽车尾气污染、火力发电等案例，分析热机与环境的关系，培养学生环保意识。5.跨学科整合：在 “保护地球家园” 实践中，整合物理、化学、生物、环境科学知识，引导学生综合解决问题。本单元教学重点：1. 热机的工作原理，尤其是内燃机（汽油机）的四个冲程的工作过程及能量转化。2.热机效率的概念、计算公式及提高效率的途径。3.热机在生活、生产中的应用及对环境的影响。本单元教学难点：1. 内燃机四个冲程中活塞运动方向、气门开闭状态与能量转化的对应关系，学生缺乏直观体验，易混淆。2.热机效率的理解与计算，涉及能量守恒定律的应用及复杂的能量流向分析。3.跨学科实践中，综合运用物理知识解决实际环境问题的能力，需要学生具备多学科知识整合与应用能力。
新课标要求 （三）能量3.3内能3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。3.3.2通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。例1能运用比热容说明为什么沙漠中的昼夜温差比海边的大。3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。例2了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。
单元学情 知识层面上： 学生已掌握内能、热量、能量转化等基础知识，对燃料燃烧放热有一定认识，但对热机这种复杂的能量转化装置的理解仍较抽象，尤其对内燃机内部结构和工作过程缺乏直观认知，热机效率的计算需结合数学运算和能量分析，有一定难度。心理、经验层面上：学生对汽车、飞机等交通工具感兴趣，对热机的实际应用有一定生活经验，但对热机的工作原理和能量损耗问题关注较少，好奇心强，乐于参与实验和实践活动，但在跨学科综合分析问题时可能存在思维局限。
单元目标 内容目标：1. 理解热机的定义、原理及分类，能描述内燃机（汽油机）四个冲程的工作过程。2.掌握热机效率的概念，能分析热机能量流向，进行简单的效率计算。3.了解热机使用对环境的影响，知道减少污染和提高效率的措施。学业目标：1. 能通过实验观察和分析，归纳热机的能量转化规律，提升实验探究能力。2.能运用热机效率公式解决实际问题，培养科学思维和计算能力。3.能参与 “保护地球家园” 跨学科实践活动，撰写简单的调查或分析报告，增强实践与创新能力。
核心素养 核心素养目标1.物理观念：建立能量转化与守恒观念，理解热机是实现内能向机械能转化的装置，能从能量角度分析热机效率及环保问题。2.科学思维：通过构建内燃机工作模型、分析能量流向，培养模型建构和科学推理能力；能运用效率公式进行定量计算，发展科学论证能力。3.科学探究：通过演示实验和家庭实验，如观察热机原理、制作热风车，经历提出问题、观察现象、分析论证的探究过程，提升实验设计与数据分析能力。4.科学态度与责任：认识热机对社会发展的推动作用及带来的环境问题，树立环保意识和可持续发展观念，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神。
情景设置 在工业革命的轰鸣中，蒸汽机曾驱动世界前行；在现代生活里，汽车、飞机的动力源自何处？热机如何改变世界？又带来哪些环境挑战？走进第 2 章，见证热机从蒸汽机到火箭的演变，探究内燃机工作奥秘，分析热机效率数据，设计环保方案。从能量转化到可持续发展，解开热机背后的科学密码。
达成评价表 节名基本知识点学习情况自评很好一般不好1 热机利用内能做功内燃机汽油机的工作过程2 热机效率热机效率改变世界的热机飞向太空3 跨学科实践：保护地球家园我们面临的困扰国家发展战略保护地球从我做起实践活动评价
单元课时规划和活动实施表（或用单元结构流程图表示）第1章 内能课程内容课时安排 课型1 热机2 新授课2 热机效率1 新授课3 跨学科实践：保护地球家园1 新授课
1 第七单元大单元教学（第1节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：2
学习内容 利用内能做功；内燃机；汽油机的工作过程；
课时目标 1.通过观察 “水蒸气推动叶轮转动” 的演示实验，能够归纳热机的能量转化原理（燃料化学能→内能→机械能），形成 “能量转化与守恒” 的物理观念。（物理观念）2.通过拆解汽油机模型并绘制四冲程工作流程图，能够描述吸气、压缩、做功、排气冲程中活塞运动与气门状态的对应关系，培养模型建构与科学推理能力。（科学思维）3.通过制作 “热风车” 家庭实验，能够类比热机工作过程并解释能量转化现象，提升实验观察与归纳能力（科学探究）。4.通过阅读蒸汽机发展历史资料，能够举例说明热机对工业革命的推动作用，体会科学技术对社会发展的影响（科学态度与责任）。
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）提前预习热机发展史，了解蒸汽机、内燃机的基本概念，标注疑惑点 学具准备（5 分）备好教材、笔记本、热机模型图（或打印资料）、实验记录单 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对热机驱动交通工具的原理表现出好奇，主动提问 “内燃机如何持续做功” 等问题 学习态度（10 分）专注观察 “内能转化为机械能” 实验，认真记录活塞运动与气门状态 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组内分工完成汽油机模型观察（如记录冲程、标注部件名称），配合默契 与人交流（10 分）能清晰描述 “做功冲程” 能量转化过程，倾听并质疑同伴对 “飞轮作用” 的解释 思维状态（30 分）思维条理（15 分）用流程图梳理四冲程顺序及能量变化，准确区分 “压缩冲程” 与 “做功冲程” 的功能 思维创新（15 分）类比 “打气筒发热” 现象，解释压缩冲程内能变化，提出 “多缸内燃机为何更平稳” 的猜想 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）正确完成 “冲程判断”“能量转化填空” 等练习，正确率≥80% 目标达成（10 分）能说出热机的能量转化原理，用模型演示内燃机工作过程，达成核心知识目标
驱动性问题 从工业革命的蒸汽机到现代汽车的发动机，是什么装置让燃料的 “能量” 转化为推动世界的 “动力”？当汽油机的活塞往复运动时，四个冲程如何协同工作实现内能到机械能的转化？我们能否通过一个简单实验模拟热机的核心原理，并解释为何多缸发动机会更平稳地输出动力？
学习活动 实验观察：教师演示酒精燃烧推动叶轮实验，引导学生理解热机能量转化原理。
模型探究：学生拆解汽油机模型，结合动画分析四冲程工作过程，填写冲程分析表。
讨论拓展：小组探讨多缸内燃机优势，加深热机应用理解。
作业设计 选择题（3、9题）和综合题（17题）
2 第七单元大单元教学（第2节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：1
学习内容 热机效率；改变世界的热机；飞向太空。
课时目标 1.通过分析汽车内燃机能量流向图，能够说出燃料能量的主要损耗途径，建立 “能量有效利用” 的物理观念。（物理观念）2.通过计算不同燃料完全燃烧放热量及热机效率，能够运用公式解决实际问题，强化定量分析与科学论证能力。（科学思维）3.通过对比蒸汽机、汽油机、燃气轮机的效率数据，能够归纳热机效率的影响因素，培养数据分析与归纳推理能力。（科学思维）4.通过讨论 “如何提高汽车发动机效率”，能够提出减少摩擦、改进燃烧等合理建议，增强节能意识与实践创新能力。（科学态度与责任）
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）复习 “热值”“能量守恒” 知识，预习热机效率定义，标记公式 学具准备（5 分）备好计算器、热机效率对比数据表（教材 P28）、能量流向分析图 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对 “为什么热机效率不能达到 100%” 提出探究欲望，主动查阅新能源汽车效率数据 学习态度（10 分）认真分析教材图 2-2-2 能量流向，记录各部分损耗比例 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组合作计算 “汽油机电效率”，分工验证公式应用步骤，核对计算结果 与人交流（10 分）质疑同伴 “减少废气热量损耗可提高效率” 的观点，有理有据地阐述反驳理由 思维状态（30 分）思维条理（15 分）用饼状图表示热机能量分布，逻辑清晰地说明 “有用功” 与 “总热量” 的关系 思维创新（15 分）提出 “利用废气余热发电” 等创新设想，结合物理原理说明可行性 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）正确解答效率计算应用题（如教材 P30 第 4 题），步骤完整、结果准确 目标达成（10 分）能解释热机效率的物理意义，列举至少 3 种提高效率的途径，达成应用目标
驱动性问题 为什么汽车加的汽油不能全部转化为前进的动力？从燃料燃烧到车轮转动的过程中，能量究竟 “流失” 在了哪里？如何用具体数据计算热机的 “有效利用率”？如果给你一台效率低下的蒸汽机，你会从哪些方面改进以提升它的性能？
学习活动 图表分析：分析能量流向图，标记损耗途径，引出效率概念。
公式计算：教师推导公式，学生完成油耗与效率计算练习并小组交流。
策略研讨：对比不同热机效率数据，讨论提高效率的方法并分享。
作业设计 选择题（6、8题）和综合题（17题）
3 第七单元大单元教学（第3节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：1
学习内容 我们面临的困扰；国家发展战略；保护地球从我做起；实践活动评价。
课时目标 1. 通过调查本地汽车尾气排放数据，能够分析热机使用与空气污染的关联，认识 “技术应用的两面性”。（物理观念）2.通过设计 “低碳出行方案”，能够综合运用热机效率、能源转化等知识提出减排措施，培养跨学科整合与问题解决能力。（科学思维）3.通过完成 “热机污染模拟实验”（如粉尘沉降对比），能够记录实验现象并撰写简单调查报告，提升实验设计与交流表达能力。（科学探究）4.通过参与 “清洁能源替代热机” 的辩论活动，能够辩证看待科技发展与环境保护的关系，树立可持续发展理念。（科学态度与责任）
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）预习 “温室效应”“大气污染” 相关知识，收集本地空气质量报告（或新闻数据） 学具准备（5 分）备好环保主题资料、实验器材（如粉尘过滤器模型、简易 PM2.5 检测工具） 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对 “热机污染与环保” 主题表现出责任感，主动提出 “如何减少汽车尾气” 的问题 学习态度（10 分）认真参与 “热机污染模拟实验”，如实记录实验现象（如粉尘沉降速度对比） 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组分工完成 “本地热机污染调查”，如访谈司机、整理数据、制作统计表 与人交流（10 分）在 “环保方案发布会” 中清晰表达观点，引用物理原理（如热机效率、能量转化）支持建议 思维状态（30 分）思维条理（15 分）用因果关系图分析 “热机排放→温室效应” 的链条，逻辑连贯地阐述污染机制 思维创新（15 分）设计 “太阳能汽车”“氢燃料发动机” 等创新方案，结合跨学科知识说明技术原理 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）完成 “热机污染与对策” 思维导图，要素完整、重点突出 目标达成（10 分）能列举热机污染的主要类型及防治措施，提出至少 2 条个人低碳行动方案，达成实践目标
驱动性问题 当我们享受汽车带来的便利时，尾气中的污染物和热排放正在如何影响地球环境？结合物理中的能量转化、化学中的污染物成分、生物中的生态影响，我们能设计哪些创新方案减少热机的 “环境代价”？作为城市规划者，你会如何平衡工业发展与绿色能源的应用？
学习活动 实验模拟：观察尾气扩散实验，分析热机污染影响。
跨科讨论：整合物理、化学知识，提出热机污染减排措施。
方案设计：分组设计交通污染治理方案，展示并评选。
作业设计 选择题（10、12题）和综合题（16题）
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【大单元整体教学】物理学教科版（2024）9年级上册
第2章 改变世界的热机
课题 2.1.2 热机（第二课时）
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 本节教学内容围绕热机效率展开，从热机工作时的能量流向切入，引导学生认识燃料释放能量的多种去向，进而理解热机效率的定义与物理意义。通过公式的推导与应用，结合实例分析能量损耗的原因，探讨提高热机效率的途径，将能量转化与守恒思想贯穿始终，强化学生对热机工作本质的理解。
2.学情分析 学生已掌握热机的工作过程及能量转化原理，对能量的概念有一定认知。但热机效率涉及能量的精细分配与损耗分析，较为抽象，学生在理解能量流向的复杂性、效率公式的实际应用及提高效率的具体措施时，可能存在困难。需借助直观图示、生活实例引导学生逐步建构知识。
3.学习目标确定与教学重难点 课标摘要： （三）能量 3.3内能 3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 3.3.2通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。 例1能运用比热容说明为什么沙漠中的昼夜温差比海边的大。 3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 例2了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 课标分析： 依据课程标准，学生需理解热机效率的物理意义，掌握其计算方法，能通过实例分析能量损耗的原因，认识提高热机效率对节约能源和环境保护的重要性。同时，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，增强节能意识与社会责任感。 学习目标： 物理观念： 1.理解内燃机结构与工作循环及能量转化 2.明确汽油机与柴油机的结构差异和适用场景 3.掌握热机效率定义，能分析提高效率的途径 科学思维： 1.通过模型建构抽象内燃机工作原理，培养抽象思维 2.对比汽油机与柴油机的异同，提升归纳分析能力 3.运用能量守恒分析热机效率，强化逻辑推理能力 科学探究： 1.针对内燃机工作过程提出问题 2.通过观察实验收集证据，得出工作规律 科学态度与责任： 1.认识热机对社会进步的推动作用，激发学习兴趣 2.关注热机造成的环境污染，树立环保与改进意识 重点： 1.热机效率的概念及计算公式。 2.分析热机工作时的能量流向，探究提高热机效率的途径。 难点： 1.理解热机工作过程中能量损耗的原因及效率的物理意义。 2.灵活运用公式进行热机效率的计算，结合实际提出合理的提效措施。
4.教学评价 评价维度具体内容学科知识评价概念理解：考查热机效率概念阐述，如定义、能量流向。 知识应用：通过作业、练习看公式计算能力（如给定热值、质量、有用功算效率），及解释生活提效措施（如汽车保养影响）。小组合作评价小组讨论：观察参与度、倾听表现。 合作任务：评估分工合理性、成果可行性及成员贡献。项目评价项目规划：考量计划、资源安排合理性。 项目实施：观察操作规范、应变及沟通能力。 项目成果：评价报告分析深度、措施合理性。实验评价实验操作：评价仪器使用规范、流程及态度。 实验观察与分析：考查现象记录准确性、分析推理逻辑性。
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：激趣导入
展示赛车场上赛车飞驰的图片，描述赛车强劲动力来自一系列燃烧的现象。 学生观察图片或视频，思考赛车动力的来源。 通过生活中常见的赛车场景引入，激发学生的学习兴趣和好奇心，让学生对即将学习的内容产生初步的感性认识，为后续知识的学习做好铺垫。
任务二：内燃机
介绍蒸汽机的工作过程，指出其燃料在试管外部燃烧，化学能转化为内能后只有少量传给水，驱动叶轮转动。 提问：能否直接将燃料在汽缸内燃烧，利用燃气直接推动活塞做功？ 演示实验：内能转化为机械能 展示实验装置和实验步骤：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的按钮。 强调实验注意事项，提醒学生注意安全。 演示实验过程，引导学生观察实验现象。 播放内能转化为机械能的实验视频，让学生更清晰地观察实验现象。 引导学生分析实验中的能量转化过程，提问：酒精燃烧过程中发生了什么能量转化？燃气推动盒盖运动又发生了什么能量转化？ 总结能量转化过程：酒精的化学能→燃气的内能→盒盖的机械能。 得出实验结论：燃气的内能转化为机械能。 给出内燃机的定义：燃料直接在汽缸内燃烧的热机叫 “内燃机”。 展示早期蒸汽机汽车的图片，介绍其车身笨重、效率很低的特点。 对比内燃机和蒸汽机，讲解内燃机的优点：机身小巧、质量较轻、热效率高。 展示活塞式内燃机的工作原理图片，指出这是应用最广泛的一种热机的工作原理。 展示汽油机和柴油机的图片，让学生观察常见的活塞式内燃机。 介绍汽油机和柴油机在机车、汽车、农用机械中的广泛应用。 学生分析蒸汽机燃料在汽缸外燃烧存在的诸多缺陷。 学生思考、讨论。 学生观察实验装置，倾听实验步骤和注意事项。 学生认真观察实验现象，记录实验中看到的情况。 描述实验现象：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。 学生观看实验视频，进一步观察实验细节。 学生思考问题，分析实验中的能量转化。 学生尝试总结，并得出结论，理解能量转化的过程和实验结论。 学生理解内燃机的定义，观察早期蒸汽机汽车的图片，了解其特点。 学生对比内燃机和蒸汽机的优点，认识内燃机的优势。 学生观察活塞式内燃机的工作原理图片，理解其工作过程。 学生观察汽油机和柴油机的图片，了解汽油机和柴油机的应用场景。 通过对比蒸汽机和内燃机，让学生了解内燃机产生的背景和必要性，培养学生的问题意识和创新思维，引导学生主动思考如何改进热机。 通过直观的实验演示，让学生亲眼见证内能转化为机械能的过程，加深学生对能量转化的理解，培养学生的观察能力和实验操作能力。 利用视频的优势，弥补现场实验可能存在的不足，让学生更全面、清晰地了解实验过程和现象，强化学生对能量转化的认识。 通过引导学生分析实验现象和能量转化过程，培养学生的分析能力和逻辑思维能力，让学生从实验中归纳出科学结论，提高学生的科学素养。 让学生明确内燃机的定义，通过对比了解内燃机的优点，加深学生对内燃机的认识，为后续学习内燃机的工作过程打下基础。 让学生了解活塞式内燃机的工作原理和应用范围，为学习具体的汽油机的工作过程做准备。 让学生认识常见的活塞式内燃机类型，了解它们在生活中的应用，体会物理知识与生活的紧密联系。
任务三：汽油机的工作过程
展示汽油机的构造图片，介绍汽油机的工作原理：利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气（化学能转化为内能），燃气推动活塞做功（内能转化为机械能）。 给出冲程的定义：活塞在往复运动中从汽缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 解释为什么汽油机需要活塞做往复运动。 介绍多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧 — 膨胀做功（简称做功）和排气四个冲程不断循环来保证连续工作，这四个冲程称为发动机的一个工作循环。 （1）吸气冲程 展示吸气冲程的图片，讲解吸气冲程的工作过程：进气门开，排气门关，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物。 （2）压缩冲程 展示压缩冲程的图片，讲解压缩冲程的工作过程：进气门关，排气门关，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体体积减小、压强增大、温度升高、内能增加，机械能转化为内能。 （3）做功冲程 展示做功冲程的图片，讲解做功冲程的工作过程：进气门关，排气门关，压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴对外做功，内能转化为机械能。 设计意图 （4）排气冲程 展示排气冲程的图片，讲解排气冲程的工作过程：进气门关，排气门开，活塞向上运动，排出燃烧后的废气。 播放视频：四冲程汽油机的工作过程。 引导学生归纳总结汽油机一个工作循环的特点。 展示汽车配备的四缸发动机图片，介绍其是汽车里构造最为精密、复杂的部件。 学生观察汽油机的构造图片，认识各部件的名称和作用；理解汽油机的工作原理。 学生理解冲程的定义。 学生理解汽油机需要活塞做往复运动的原因。 学生认识汽油机的四个冲程和工作循环。 学生观察吸气冲程的图片，理解吸气冲程的工作过程。 学生观察压缩冲程的图片，理解压缩冲程中能量的转化和气体状态的变化。 学生观察做功冲程的图片，理解做功冲程中能量的转化和做功的过程。 学生观察排气冲程的图片，理解排气冲程的工作过程和作用。 学生观看视频，加深对汽油机四个冲程工作过程的理解和记忆。 学生思考并归纳总结，理解和记忆汽油机工作循环的特点。 学生观察四缸发动机的图片，了解其作用和特点。 让学生掌握汽油机的工作原理和基本构造，为学习汽油机的工作冲程做铺垫。 让学生明确冲程的概念和汽油机工作循环的组成，使学生对汽油机的工作过程有一个初步的框架性认识。 通过直观的展示，让学生清楚地了解吸气冲程中各部件的动作和气体的流动情况，培养学生的观察能力和空间想象能力。 让学生认识压缩冲程在汽油机工作中的作用，理解能量转化的过程和气体状态变化的原因，培养学生的分析能力和能量观念。 让学生重点掌握做功冲程这一汽油机对外做功的关键冲程，理解能量转化的实质，体会内能如何转化为机械能，培养学生的能量转化观念和对关键过程的理解能力。 让学生了解排气冲程的作用，认识到它是汽油机工作循环中不可或缺的一部分，为下一个工作循环做好准备，培养学生对完整工作过程的认识。 通过视频的动态直观展示，强化学生对汽油机四个冲程的连续工作过程的整体认识。 通过归纳总结，帮助学生形成系统的知识结构，提高归纳总结能力。 让学生了解内燃机在实际应用中的改进和发展。
任务五：发展空间
家庭实验室：制作热风车环节 布置家庭实验任务：把易拉罐剪开，做成一个热风车，下边放一支点燃的蜡烛，观察叶轮转动现象。 引导学生用能量的转化来解释这个实验，思考这和热机有类似之处。 学生在家中完成实验制作和观察，思考实验中的能量转化和与热机的类似之处。 通过家庭实验，让学生将所学知识应用到实际中，培养学生的动手能力和实践创新能力，加深学生对能量转化和热机工作原理的理解，激发学生对物理学科的学习兴趣。
6.板书设计
7.特色学习资源分析、技术手段应用说明 （1）特色学习资源：利用动画演示热机工作时的能量流向，直观呈现燃料能量的分配；引入生活中不同热机（如汽车发动机、蒸汽机）的效率数据对比表格，丰富教学素材。 （2）技术手段应用：运用多媒体课件展示热机能量流向图、效率计算例题；借助视频资源介绍新型热机技术提高效率的案例，如涡轮增压技术。
8.教学反思与改进 教学中通过图示、计算、讨论等活动，引导学生理解热机效率。在复杂能量计算及概念深度理解上需加强针对性辅导，结合更多生活实例深化理解，提升学生自主探究与解决问题的能力，同时关注学生差异，确保不同层次学生均能有效掌握知识，增强节能意识与应用物理知识的能力。(共27张PPT)
热机（第二课时）
第1节
第2章 改变世界的热机
（教科版）九年级
上
大单元教学
大单元知识框架
学习目标
物理观念：
1.理解内燃机结构与工作循环及能量转化
2.明确汽油机与柴油机的结构差异和适用场景
3.掌握热机效率定义，能分析提高效率的途径
科学思维：
1.通过模型建构抽象内燃机工作原理，培养抽象思维
2.对比汽油机与柴油机的异同，提升归纳分析能力
3.运用能量守恒分析热机效率，强化逻辑推理能力
科学探究：
1.针对内燃机工作过程提出问题
2.通过观察实验收集证据，得出工作规律
科学态度与责任：
1.认识热机对社会进步的推动作用，激发学习兴趣
2.关注热机造成的环境污染，树立环保与改进意识
激趣导入
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。
任务一：内燃机
小小热机
蒸汽机工作过程中，燃料在试管外部燃烧，燃料的化学能转化为内能后只有少量传给了水，使水沸腾变成水蒸气，驱动叶轮转动。
能否直接将燃料在汽缸内燃烧，利用燃气直接推动活塞做功
蒸汽机的燃料在汽缸外燃烧，随着应用的不断深入，人们发现这一模式存在诸多缺陷:
演示实验：内能转化为机械能
新知探究
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
实验视频：内能转化为机械能
新知探究
能量转化：
酒精的化学能 → 燃气的内能 → 盒盖的机械能
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
内燃机的定义：燃料直接在汽缸内燃烧的热机叫“内燃机”。
锅炉
气缸
早期的蒸汽机汽车，车身笨重，效率很低。
内燃机的优点：
机身小巧、质量较轻、热效率高。
新知探究
这是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。
新知探究
汽油机
柴油机
新知探究
常见的活塞式内燃机有汽油机和柴油机。
在机车、汽车、农用机械中，广泛使用着汽油机和柴油机等属于内燃机。
汽油机动力汽车是我们生活中主要的交通工具
大部分农业机械是靠柴油机工作的
新知探究
任务二：汽油机的工作过程
工作原理：
利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气（化学能转化为内能），燃气推动活塞做功（内能转化为机械能）。
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
汽油机的构造
冲程：活塞在往复运动中从汽缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
要使汽油机连续工作，活塞必须在推动曲轴后回到原来的位置，以便再次推动曲轴，这就要求活塞能在汽缸里做往复运动。
新知探究
观察：汽油机工作的四个冲程
多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧—膨胀做功（简称做功）
和排气四个冲程不断循环来保证连续工作。
该四个冲程称为发动机的一个工作循环。
新知探究
吸气冲程
汽油和空气
吸入汽油和空气的混合物
进气门开，排气门关
活塞向下运动
新知探究
压缩冲程
进气门关，排气门关
活塞向上运动
燃料混合物被压缩，气体体积减小、压强增大、温度升高、内能增加。
机械能转化为内能
新知探究
做功冲程
进气门关，排气门关
压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体。
活塞向下运动
并通过连杆带动
曲轴对外做功
内能转化为机械能
新知探究
排气冲程
燃烧后的废气
进气门关，排气门开
活塞向上运动
新知探究
观看视频：四冲程汽油机的工作过程
新知探究
归纳总结：
吸气
压缩
做功
排气
一个循环
4个冲程
活塞往复2次
飞轮和曲轴转动2周
对外做功1次
燃料燃烧1次
只有做功冲程对外做功，其他三个冲程靠飞轮惯性完成。
新知探究
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，它们的做功冲程是轮流进行的。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。
新知探究
汽车用四缸内燃机
发展空间
把易拉罐剪开，做成一个如图所示的热风车。下边放一支点燃的蜡烛，叶轮就会转起来。请用能量的转化来解释这个实验。这和热机有类似之处吗？
家庭实验室：制作热风车
蜡烛燃烧时，将化学能转化为内能；蜡烛燃烧使空气受热后，温度升高，密度减小而上升，推动风车转动，此过程将内能转化为机械能；
热机工作过程中，首先将燃料的化学能转化为内能，然后内能转化为机械能，本实验中的热风车和热机有类似之处。
课堂小结
热机（二）
内燃机
定义：燃料在汽缸内燃烧的热机
优点：机身小巧、质量轻、热效率高
汽油机工作过程
冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端
循环特点：4冲程，活塞2次往复，飞轮2周，做功1次
类型：活塞式内燃机（汽油机、柴油机）
应用：汽车（汽油机）、农业机械（柴油机）
工作循环（四冲程）
吸气冲程：进开排关，活塞下，吸油气混合
压缩冲程：进排关，活塞上，机械能→内能
做功冲程：进排关，火花塞点火，内能→机械能
排气冲程：进关排开，活塞上，排废气
练习与应用
1．四冲程汽油机中将内能转化为机械能的冲程是（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
C
2．下列装置中属于热机的是（ ）
A. 电动机 B. 蒸汽机 C. 发电机 D. 电热水器
B
3．四冲程汽油机一个工作循环中，活塞往复运动次数和飞轮转动圈数分别为（ ）
A. 2 次，2 圈 B. 4 次，4 圈
C. 2 次，4 圈 D. 4 次，2 圈
A
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