沪粤版九年级物理第十二章内能与热机第四节《热机与社会发展》课时教学设计
课题
12.4 热机与社会发展
单元
第十章
学科
物理
年级
九年级
学习
目标
?
知识与技能１、知道热机工作时的能量转化过程
了解四冲程汽油机的基本工作原理。 过程与方法：3、利用多媒体动画和模型及挂图，研究并认识四冲程汽油机的基本结构、工作原理和工作过程， 提高读题能力
情感、态度与价值观：4、通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识。 5、通过学习热机的发明和发展，树立科学是第一生产力的观点，通过了解我国长征系列火箭的伟大成就，激发爱国主义情感，有为祖国强盛做贡献的责任感。
重点
汽油机的工作原理及能的转化过程，热机与环境保护。．
难点
热机中的能量转化情况，汽油机的结构及工作过程．
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
多媒体播放：历史上和现实中的热机实例（各种热机）
学生阅读课本图12—15，讨论下面的问题
（1）、热机给我们带来了什么好处？ （2）、为什么说“热机的使用推动人类的文明与进步”
（3）、从能量转化的角度分析，热机有什么相同点？
学生观察思考
激发学生的学习兴趣
讲授新课
（一）、汽油机
1、演示实验；用酒精灯给试管中的水加热，分析；能量的转化过程
汽油机：用汽油做燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能
引导学生阅读课本，并解决下面的问题
（1）、简述汽油机的基本构造?( 进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。（介绍名称的同时，介绍各部分的功能）
（2）、什么是汽油机的一个冲程，汽油机一个工作循环有几个冲程？
（3）、吸气冲程，活塞_________，进气门_______，排气门_______,作用是______________________
（4）.压缩冲程: 活塞_________，进气门_______，排气门_______,作用是______________________，能的转化情况是__________________,
（5）. 做功冲程：进气门_______，排气门_______,活塞_________，原因是___________________________能的转化情况是__________________
（6）.排气冲程：进气门_______，排气门_______,活塞_________，作用是______________________，
2、教师结合多媒体动画：引导学生边回答，边观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况）
３、能的转化。
教师讲述：汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？学生回答后总结：
通过外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。
（二）、热机的效率
引导学生讨论，内燃机中的燃料燃烧放出的能量是否都能用来做功。
在学生讨论的基础上，教师归纳总结： 在内燃机中，由于燃烧不完全而损失的能量很小。排出的废气温度较高，要带走很大一部分能量。一部分能量消耗在散热上，还有一部分能量消耗在克服摩擦做功上（如活塞和汽缸间的摩擦、各部件连接处的摩擦等）。所以只有一部分能量能够用来做功。从而引出热机效率问题。
引导学生阅读课本了解;
（1）、什么叫热机的效率
把用来做有功的那种部分能量和燃料完全燃烧后放出的能量之比，叫做热机效率。
（2）、了解一些热机的效率
汽油机的效率可达25%～30%，柴油机的效率可达30%～40%。
3、引导学生讨论：如何提高热机的效率
启发学生从热机的能量损失去寻找提高燃料利用率的途径，如利用蒸汽轮机的废气来供热。鼓励学生根据当地的实际情况提出提高燃料利用率的好办法。
小结;提高热机效率的方法：
(1)、保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量。
(2)、设法利用废气能量，是提高燃料利用率的重要措施。
例如：大家见过马路上行驶的汽车，拖拉机以及其他一些用燃料作动力的机器，它们有一个共同点，都是在排出废气。而废气的温度也很高，就是说废气也带走一部分热能。
热电站就是利用废气供热的。
（四）、热机与环境
1、教师讲述;热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。学生阅读课本，了解热机的使用对环境的影响
（五）、小结：
巩固提升
1. 【2017.百色】四冲程汽油机工作时，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
2.（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（? ?）B
A.25％
B.35％
C.40％
D.75％
3．（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（ ）
A． ． C． D．
4、（2分）（2017?临沂）关于下图所示实验的说法，错误的是
试管口出现的白雾是液化的结果
该实验基本能反映热机的工作原理
木塞冲出的过程机械能转化为内能
该实验可以说明做功能改变物体的内能
5．（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
6、（2017?江西）在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法正确的是（ ）12、C
A、燃气的内能减少，温度升高
B、燃气的内能增加，温度升高
C、燃气的内能减少，温度降低
D、燃气的内能增加，温度降低
7．【2017.牡丹江】某新型汽车的质量为1500kg，静止时轮胎与地面的总接触面积为0.1m2．某次车型测试中，汽车在一段平直公路上匀速行驶了6km，消耗汽油1kg，若行驶过程中受到的平均阻力是3000N，汽油的热值是4.6×107J/kg，求在此次测试中：
（1）汽车静止时对水平地面的压强是多少？
（2）汽车牵引力做的功是多少？
（3）汽车发动机的效率是多少？
学生观察
学生自学课本
学生观察
学生讨论交流
学生阅读课本
学生练习
认识热机的工作原理
培养学生的自学能力和读图能力
通过动画形象的了解汽油机的工作原理
培养学生的分析能力
了解热机的使用对环境的影响，培养学生的环保意识。
培养学生应用物理知识解决问题的能力。
课堂小结
板书
课件51张PPT。沪粤版 九年级上12.4 热机与社会发展1、知道热机工作时的能量转化过程
2、了解四冲程汽油机的基本工作原理。学习目标 这些交通工具你都乘坐过吗？你知道它们有什么共同点吗？新知导入 它们都是利用热机来工作的。热机是人类历史上最伟大的发明之一。
热机的种类很多，有蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。从镰刀到联合收割机， 热机为我们提供了强大的动力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。从马车到小汽车从木帆船到远洋巨轮热机是如何工作的呢？热机的使用推动了人类的文明与进步新知讲解一、热机的工作原理 如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到什么现象？现象：软木塞冲出；管口有“白汽”产生
说明:
水蒸汽对木塞做功,内能减少,它的温度下降,水蒸汽液化成小水珠.燃料燃料的化学能燃料燃料燃烧做功内能机械能使用汽油作为燃料的叫汽油机。使用柴油作为燃料的叫柴油机。二、汽油机
汽油机：用汽油做燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能火花塞进气门排气门气缸活塞连杆曲轴一、构造：1、一个冲程： 活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程。2、一个工作循环： 把这四个冲程称为发动机的一个工作循环。两个名词： ___________打开,________关闭。活塞由________ 向 _______ 运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。进气门排气门上端下端汽油和空气二、汽油机的工作原理吸气冲程 进气门和排气门都 _____ ，活塞向 ______ 运动，燃料混合物被压缩， ______增大，________升高机械能转化为___________。
关闭上内能温度内能压缩冲程 在压缩冲程末尾，_______ 产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞________运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为 ___________。火花塞向下机械能做功冲程燃烧后的废气 ________ 关闭，______打开，活塞 ________运动，把废气排出气缸。进气门排气门向上排气冲程总结提示：
1、多数内燃机是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和
排气冲程不断循环来保证连续工作的。
2、四冲程热机的一个工作循环中，只有做功冲程是 燃气推动活塞做功，其他三个冲程是辅助冲程，要
靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。三、柴油机喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴 柴油机：用汽油做燃料，使柴油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能。 进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。空气吸气冲程 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。压缩冲程 在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。做功冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。排气冲程四、热机中能量的转化（一）热机的能量转化（二）热机的效率： 热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率，这种定义运用了比值定义法。
热机工作时，真正转化为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能 量的一部分，所以任何热机的效率都不可能达 100%。 汽油机的效率可达25%～30%，柴油机的效率可达30%～40%。（三）提高热机效率的主要途径是减少热机工作中的各种能量损失。
提高热机效率的主要措施是：
①使燃料尽可能充分燃烧；
②尽量减少各种热量散失；设法利用废气能量，
③使用时注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量。 热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。不达标的汽车尾气排放五、热机与环境城市空气被污染利用对比法分析柴油机和汽油机的不同点：1. 热机的利用带来的环境污染主要有大气污染和噪声污染。
2. 燃料造成大气污染的主要原因是：燃料中有杂质，
燃烧会生成二氧化氮、二氧化硫和一氧化碳等有害
气体和粉尘。
3. 为了保护环境，人们采取措施，减少废气和粉尘的
污染以及噪声污染。（一）热机对环境的危害（二）保护的环境的措施：
1. 改进燃烧设备，加装消烟除尘装置;
2. 集中供热；
3. 改用气体燃料，普及煤气和天然气；
4. 充分开发利用污染少和无污染的新能源。信息浏览 世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。
瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。
其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。1、(中考·内江)以下机械属于热机的是( )
A．火箭发动机 B．发电机
C．滑轮组 D．洗衣机2、如图所示，是世界上早期
的蒸汽机汽车模型，燃料
燃烧使水温升高，水的
__________能增加，再转化为汽车的__________能，使汽车前进。内能机械A课堂练习3、【2017.百色】四冲程汽油机工作时，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B4、（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％
BB5、（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（ ）ABCDC6、（2017?临沂）关于下图所示实验的说法，错误的是（ ）
A.试管口出现的白雾是液化的结果
B.该实验基本能反映热机的工作原理
C.木塞冲出的过程机械能转化为内能
D.该实验可以说明做功能改变物体的内能
C7、（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A8、（2017?江西）在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法正确的是（ ）
A、燃气的内能减少，温度升高
B、燃气的内能增加，温度升高
C、燃气的内能减少，温度降低
D、燃气的内能增加，温度降低C
拓展提高 【2017.牡丹江】某新型汽车的质量为1500kg，静止时轮胎与地面的总接触面积为0.1m2．某次车型测试中，汽车在一段平直公路上匀速行驶了6km，消耗汽油1kg，若行驶过程中受到的平均阻力是3000N，汽油的热值是4.6×107J/kg，求在此次测试中：
（1）汽车静止时对水平地面的压强是多少？
（2）汽车牵引力做的功是多少？
（3）汽车发动机的效率是多少？解：G=mg=1500kg×10N/kg=15000N；
则汽车静止时对水平地面的压力：
F=G=15000N，
汽车对水平地面的压强：
（2）因为汽车匀速行驶，
所以汽车受到的牵引力：
F牵=f=3000N，
则汽车牵引力做的功：
W=F牵s=3000N×6000m=1.8×107J；
（3=1.5×105N×100%4.6×107J≈39.1%（3）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=m油q=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J，
汽车发动机的效率：
答：
（1）汽车静止时对水平地面的压强是1.5×105Pa；
（2）汽车牵引力做的功是1.8×107J；
（3）汽车发动机的效率是39.1%．热机构造四个冲程吸气冲程压缩冲程：
（机械能----内能） 做功冲程：
（内能---机械能）排气冲程一个工作循环课堂总结热机四个冲程吸气冲程压缩冲程：
（机械能----内能） 做功冲程：
（内能---机械能）排气冲程一个工作循环板书设计作业布置课本41页自我评价与作业1、2、3题谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
欢迎加入21世纪教育网教师合作团队！！月薪过万不是梦！！
详情请看：
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
