(共33张PPT)
热机与社会发展
沪粤版 九年级物理上
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教学目标
导入新课
1、改变物体内能的两种方式： 、 。
2、做功改变物体内能的实质： 。
3、外界对物体做功，物体的内能 ；物体对外做功，物体的内能会 。
做功
热传递
增加
减小
能的转化过程
复习
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教学目标
新课讲解
从镰刀到联合收割机
从马车到小轿车
从木帆船到远洋巨轮
收割机、小轿车、远洋巨轮都装有发动机，动力都来自发动机。
思考：收割机、小轿车、远洋巨轮，它们的动力来自哪里？
教学目标
新课讲解
汽车、轮船的发动机是将燃料燃烧的释放内能转化为机械能的装置，这种装置又被称为热机。
常见的热机：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
这些热机的共同点是：
燃料的化学能
内能
燃烧
机械能
做功
教学目标
新课讲解
汽油机
是用汽油为燃料，使汽油在机器内部燃烧，
从而将内能转化为机械能的一种热机。
应用：汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。
汽油机剖面图
火花塞
排气门
废气排出
进气道
气缸
单缸汽油机模型
曲轴
进气门
活塞
活动 研究汽油机的工作原理
连杆
火花塞
气缸
活塞
四缸汽油机模型
教学目标
新课讲解
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教学目标
新课讲解
部件名称 作用
气缸
活塞
连杆和曲轴
进气门
排气门
火花塞
汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温，高压燃气
在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能
连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置（图中未画出）跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机
汽油和空气形成的燃料混合气的进口
燃料燃烧后的废气的出口
点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧
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汽油机工作原理
汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动叫做一个冲程（或行程）。
单缸四冲程汽油机工作过程分吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，完成四个冲程为一个工作循环。
教学目标
新课讲解
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教学目标
新课讲解
汽油机工作过程
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，将汽油和空气的混合气体吸入气缸
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出
压缩冲程：进气门排气门都关闭，活塞向上运动，压缩混合气使混合气的温度升高
做功冲程：在压缩冲程末，火花塞产生电火花，混合气体猛烈燃烧，形成高温、高压气体推动活塞向下，对外做功
教学目标
新课讲解
内燃机工作过程
教学目标
新课讲解
在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。
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教学目标
新课讲解
热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
蒸汽机的效率很低，只有6％~15％。
内燃机的效率较高，如汽油机的效率为20％~30％，柴油机的效率可达45％。
提高热机的效率，是人类制造热机技术方面孜孜不倦的追求。
热机的效率
教学目标
新课讲解
柴油机是以柴油为燃料的内燃机。
柴油机的气缸顶部没有火花塞，而是装有喷油嘴，在高温，高压下使柴油混合气被压燃，推动活塞做功。
信息浏览
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喷油嘴
气缸
进气门
活塞
连杆
排气门
曲轴
柴油机的构造
教学目标
新课讲解
教学目标
新课讲解
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
在吸气冲程中吸入的只是空气。
压缩比比汽油机更大，温度更高，
压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气燃烧，高温高压燃气推动活塞对外做功。
属于压燃式内燃机。
四冲程柴油机工作过程
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教学目标
新课讲解
柴油机的应用
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、火车、轮船、拖拉机、坦克等大型机械上。目前，随着技术的进步，柴油机也成为一些家用轿车的动力装置。
教学目标
新课讲解
四冲程内燃机一个工作循环中，活塞往复两次，完成四个冲程，飞轮、曲轴转动两周，汽缸内的燃油燃烧爆发一次，对外做功一次。
如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将 转化为机械能。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。
做功
10
20
内能
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教学目标
新课讲解
汽油机与柴油机的异同点
比较 汽油机 柴油机
构造
燃料
一个工作循环 吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
适用范围
载重汽车、火车等
排出废气
汽缸顶部有喷油嘴
汽缸顶部有火花塞
只是空气
汽油
柴油
汽油和空气的混合物
内能转化为机械能
机械能转化为内能
压燃式（机械能转化为内能）
点燃式（内能转化为机械能）
排出废气
小汽车、飞机等
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教学目标
新课讲解
相 同 点 工作循环
能量转化
活塞、曲轴运动
运动
优缺点
都有四个冲程
（1）压缩冲程：机械能转化为内能
（2）做功冲程：内能转化为机械能
汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。但两者都带来了废气和噪声污染。
每一个工作循环，活塞往复两次
曲轴转动两周，对外做功一次
都需要外力
教学目标
巩固练习
1、（2017 上海）四冲程柴油机在工作过程中，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
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教学目标
巩固练习
2、（2017 杭州）如图，汽油机处于工作过程中的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是（ ）
A．压缩冲程，机械能转化为内能
B．压缩冲程，内能转化为机械能
C．做功冲程，机械能转化为内能
D．做功冲程，内能转化为机械能
B
热机与环境
教学目标
新课讲解
教学目标
新课讲解
热机的利用带来的环境污染
（1）废气污染
a、排出的废气温度较高，使城市温度升高，会形成“热岛效应”。
b、废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘，直接影响人们的身体健康和动植物的生存。
（2）噪声污染
火箭升空、汽车行驶都会伴随有噪声。
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教学目标
新课讲解
1、减少热机排放出的有害物质，控制废气的排放总量；
2、不断提高汽油、柴油的品质。从源头上减少热机有害物质的排放。
3、新技术、新材料、新工艺不断涌现，如电控燃油喷射、共轨、涡轮增压等技术的应用，混合动力汽车、电动汽车、太阳能汽车等新型汽车的研发等。
热机发展与环境保护的重要举措
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教学目标
知识拓展
1765—1768年，瓦特发明了一种新型蒸汽机，引发了人类历史上第一次工业革命。纺织机械、蒸汽机车等相继诞生。从此，人类开始大规模地利用化石燃料——碳。
随着汽油机（1883年）和柴油机（1892年）的问世，交通运输业得到了迅速发展。从此，石油成为世界能源家庭中的重要成员。
1903年，美国的莱特兄弟制成了世界上第一架以汽油机为动力的飞机——“飞行者”号。从此掀开了人类航空史上新的一页。
如今，人们已采用涡轮喷气发动机，作为可载客几百人的大型喷气客机的动力。
STS
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我国的长征系列火箭
教学目标
知识拓展
20世纪下半叶，人类开始实现漫游太空的理想。各种先进的运载火箭应运而生。我国自行研制的长征系列火箭成功地发射了一颗又一颗人造卫星。进入21世纪，中国已成功地发射了载人宇宙飞船，并发射了月球探测卫星，这标志者我国的航天事业实现了历史性的跨越。
教学目标
知识拓展
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教学目标
巩固提升
1、（2017 义乌市）如图所示是某轿车发动机的四冲程汽油机的一个工作循环示意图．表示做功冲程的是（ ）
C
教学目标
巩固提升
2、（2016 桂林）关于内燃机，下列说法正确的是（ ）
A．内燃机的实际工作效率可达100%
B．汽油机和柴油机使用同种燃料
C．汽油机和柴油机均属于内燃机
D．在做功冲程中，机械能转化为内能
C
教学目标
巩固提升
3、（2017 乌鲁木齐）目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项．下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机（利用内能做功的机械）的是（ ）
A．中国高铁交流异步牵引电动机
B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机
C．歼20战机涡扇15煤油发动机
D．长征五号火箭液氢液氧发动机
A
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教学目标
课堂小结
1、热机
2、四冲程汽油机的结构及工作过程
3、四冲程柴油机的结构及工作过程
4、内燃机的特点及应用
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沪粤版九年级物理上热机与社会发展教学设计
课题 热机与社会发展 单元 十三 学科 物理 年级 九年级
学习目标 知道热机工作过程中的能量转化过程。 了解汽油机的工作原理和工作过程，提高读图能力。了解热机效率及环境保护。
重点 热机的共同特点，汽油机的构造、工作原理和过程，热机效率，热机与环境保护
难点 热机工作过程的能量转化情况，汽油机的构造、工作过程。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 复习改变物体内能的两种方式，做功的实质，做功与物体内能的改变。多媒体展示教材图片，提出问题：收割机、小轿车、远洋巨轮，它们的动力来自哪里？教师引导学生回答，能量来自热机，引入新课。 学生思考、回答。 巩固知识，引入做功改变物体内能的利用。以此引入新课。
讲授新课 引导学生阅读教材，找出热机概念、常见热机类型、热机工作时的共同点。 ( http: / / www.21cnjy.com )汽油机工作原理：汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动叫做一个冲程（或行程）。单缸四冲程汽油机工作过程分吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，完成四个冲程为一个工作循环。汽油机工作过程根据图片讲解单缸四冲程热机工作过程，讲解 ( http: / / www.21cnjy.com )每个冲程的特点，吸气冲程的主要特点是吸入气缸里是汽油和空气的混合物；压缩冲程伴随的能量转化是，机械能转化为内能；做功冲程是把燃料燃烧的内能转化为机械能的过程，排气冲程把废气排出气缸。播放多媒体视频：汽油机工作过程。 ( http: / / www.21cnjy.com )信息浏览介绍柴油机构造、工作原理。在吸气冲程中吸入的只是空气。压缩比比汽油机 ( http: / / www.21cnjy.com )更大，温度更高，压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气燃烧，高温高压燃气推动活塞对外做功。属于压燃式内燃机。通过实例讲解热机工作时各部分间的关系。多媒体展示两种热机之间的异同点从构造上、原理上、工作过程中、实际应用上等多方面加以比较。相同点方面：工作循环、能量转化、活塞、曲轴运动等及二者的优缺点方面加以比较。展示热机巩固练习。热机与环境讲述热机造成的环境污染通过图片和视频讲解热机带来的环境污染。热机利用的同时带来的环境污染问题： ( http: / / www.21cnjy.com ) 学生带着问题阅读教材，找出答案。仔细观察图片和实物，了解汽油机构造。掌握各部分的作用。学习冲程的概念，一个工作循环包含四个冲程。学生根据图片了解汽油机的工作过程。学生仔细观看，对比讲过的过程实际感受一下。思考、总结。阅读教材，寻找答案。回忆汽油机原理与构造，对比掌握柴油机的构造与原理。掌握柴油机工作过程。思考、交流、总结。交流、回答。阅读教材，找出环境污染的主要原因。结合实际小组之间讨论总结。阅读教材STS。 培养学生自学能力。根据图片获取新知识的能力。学以致用。根据物理模型掌握热机工作原理。培养学生观察能力，掌握各个冲程的特点。理论联系实际，通过实际热机模拟动画进一步理解掌握热机工作过程。培养学生概括能力。培养学生自学能力。介绍另一种热机。比较法掌握柴油机的工作过程。总结：四冲程内燃机一个工作循环中，活塞往复两次，完成四个冲程，飞轮、曲轴转动两周，汽缸内的燃油燃烧爆发一次，对外做功一次。巩固热机的知识。培养学生节能环保的意识。培养学生科学意识。
课堂小结 教师指导，学生总结。 学生交流、回答。
板书 热机及其工作时能量转化过程汽油机的工作原理及工作过程柴油机的工作原理及其工作过程热机与环境
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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《热机与社会发展》
（2017 德州）如图所示是演示点火爆炸的 ( http: / / www.21cnjy.com )实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同.
( http: / / www.21cnjy.com )
2、（2017 河北）汽油 ( http: / / www.21cnjy.com )机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将 能转化成 能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2t，这些汽油完全燃烧放出 的热量．（q汽油=4.6×107J/kg）
3、（2017 徐州二模）汽车发动机工 ( http: / / www.21cnjy.com )作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率 （选填“升高”、“不变”或“降低”）．发动机散热器常用水做冷却剂，这是因为水的 大．对于四冲程汽油机，将机械能转为内能的是 冲程．
4、下列机械中不属于热机的是（ ）
A．瓦特发明的蒸汽机 B．摩托车的发动机
C．电动汽车上的电动机 D．发射卫星的火箭
5、（2017 湘潭）下列所示的工具工作过程中使用热机的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
下列关于热机应用的说法中，正确的是（ ）
A．热机的应用促进了人类社会的巨大进步
B．热机改进后效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作为燃料，会造成污染
D．热机改良后可以消除对环境的污染
7、（2017 益阳）为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是（ ）
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D．尽量增加热机的工作时间
8、（2017 枣庄）如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ）
A．25% B．35% C．40% D．75%
9、（2017 河北）下列说法正确的是（ ）
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体
C．同一物体，温度降低的越多，放出热量就越多
D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
10、（2017 泰州）一般汽油机的一个工作循环分为四个冲程，每个冲程都伴随着能量的转移或转化，其中主要将机械能转化为内能的冲程是（ ）21教育网
吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
11、（2017 烟台）如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com )
12、四冲程汽油机的哪个冲程使汽车获得动力？详细分析这个冲程中的能量是如何转化的？
答案与解析
1、做功
2、化学；内；9.2×1010
【解析】（1）内燃机的一个工作循环 ( http: / / www.21cnjy.com )包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧是化学能转化为内能，其中压缩冲程将机械能转化成内能；21cnjy.com
（2）2t汽油完全燃烧要放出的热量：Q放=mq=2×103kg×4.6×107J/kg=9.2×1010J．
3、降低；比热容；压缩
【解析】（1）汽车发动机工作时将内 ( http: / / www.21cnjy.com )能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低；
（2）用水做冷却剂是因为水的比热容较大，在相同条件下能吸收更多的热量．
（3）压缩冲程是活塞向上运动，压缩空气，对空气做功，机械能转化为内能．
4、C
5、B
( http: / / www.21cnjy.com )6、A
D
【解析】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料 ( http: / / www.21cnjy.com )完全燃烧放出的能量之比．所以减少热量的损失可以提高热机的效率．所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．故ABC正确；增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故D错误．www.21-cn-jy.com
8、B
【解析】因热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，
所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：η=1-25%-40%=35%，故选B．
D
【解析】热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误；热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误；由Q=cm△t可 ( http: / / www.21cnjy.com )21世纪教育网版权所有
B
【解析】在汽油机一个工作循 ( http: / / www.21cnjy.com )环的四个冲程中，压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，使气缸内的气体的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能，故B正确．
C
【解析】进气门开启，气体 ( http: / / www.21cnjy.com )流入汽缸，是吸气冲程，A不符合题意；两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，B不符合题意；两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，C符合题意；排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；D不符合题意．21·cn·jy·com
12、【解析】在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程可以使汽车获得动力，其能量转化关系是：首先燃料的化学能转化为内能，然后内能又转化为机械能．2·1·c·n·j·y
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