10.4 热机 导学案
导学目标
1.知道什么是热机、热机中的能量转化、四冲程内燃机的构造和工作原理。2.了解汽油机和柴油机的工作过程和在实际中的应用。
重点：汽油机，柴油机的工作原理及过程
难点：汽油机，柴油机的工作原理及过程
自主学习
一、热机
将由燃料燃烧产生的高温高压气体的 转化为 的机器叫做热机。
二、汽油机
1.第一冲程： 。进气门 ，排气门 ，活塞由汽缸最 向 运动， 和 的混合物从 被吸入汽缸。当活塞运动到汽缸的最下端， 关闭。
2.第二冲程： .进气门和排气门 ，活塞由汽缸最 向 运动，燃料的混合物被 ，汽缸内温度 ，气压 。曲轴转动 圈。在此冲程中， 转化 。
3.第三冲程： 。在压缩冲程末，火花塞产生电火花（点燃式），燃料混合物剧烈燃烧，产生 的燃气，推动活塞由汽缸向 运动，并通过连杆驱使曲轴转动。在此冲程中， 转化 。
4.第四冲程： 。进气门 ，排气门 ，活塞由汽缸最 向 运动，把废气排出汽缸。5.在汽油机的四个冲程中，只有 冲程对外做功，其他三个冲程都是靠 来完成的。
三、柴油机：
1.柴油机工作的四个冲程中， 冲程是燃气对活塞做功，此过程是将 能转化为 能。
2.如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
(1)这种内燃机是______________机；
(2)它表示的是______________冲程；在这个冲程中________能转化为_______能；
合作探究
（一）汽油机和柴油机的异同点
热机是把 能转化为 能的机器，根据使用的燃料不同可以把热机分成如： 机和 机。
2、汽油机
阅读教材内容，完成下列问题：
1.相同点：
（1）柴油机的工作过程与汽油机大致 。
（2）汽油机和柴油机的一个工作循环都有 个冲程，飞轮转动 周，对外做功 次，活塞往复 次，其他冲程靠飞轮的惯性完成。
2.不同点：
柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：汽油机汽缸的顶部是 ，而柴油机汽缸的顶部是 。它们工作过程中的主要区别是：汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是 ，而柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是 ；通常汽油机的效率比柴油机的效率要 。汽油机采取的点火方式是 ，而柴油机采取的点火方式是 。
当堂检测
1．以下机械属于热机的是（ ）
A．杠杆 B．斜面
C．洗衣机 D．汽油机
2.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（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
3.如图是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是 ( )
4.内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能变化的情况是要( )
A．温度降低，内能增大 B．温度不变，内能不变
C．温度升高，内能增大 D．温度降低，内能减小
5.在汽油机工作的四个冲程中，将机械能转化为内能的是________冲程，将内能转化为机械能的是___________冲程．
6.内燃机的工作过程由 、 、 、 四个冲程组成。单缸四冲程汽油机的转速是3000r/min,1s内燃气做功 次，完成 个冲程。
我的收获
10.4 热 机
1.通过观察汽油机模型理解汽油机的工作过程,能够简单描述汽油机的四个冲程.
2.知道热机中能量的转化;理解四冲程汽油机和柴油机的构造和工作原理.
3.识别汽油机和柴油机的异同点.
【重点难点】
重点:汽油机和柴油机的工作过程.
难点:汽油机和柴油机的工作过程.
【新课导入】
导入1:情景导入
用酒精灯给试管中的水加热,由于燃料在试管外燃烧,热量损失较大,内能的利用率较低.能不能把燃料移到内部去燃烧,来获得更大的动力?
导入2:复习引入
复习提问:(1)请举例说明机械能可以转化为内能.
学生举例:打气时气筒会发热;用锯子锯木料时锯条会发热.
(2)刚才的事例都说明机械能可以转化为内能,那么反过来想内能会转化为机械能吗?
从而引入新课.
【课堂探究】
一、热机
1.演示实验:水蒸气冲开橡皮塞
现象:在水沸腾一段时间后,橡皮塞被水蒸气冲开.
思考:这个实验现象说明了什么?
引导回答:说明了水蒸气的内能会转化为橡皮塞的机械能.
师述:刚才用酒精灯给试管中的水加热,由于燃料在试管外燃烧,热量损失较大内能会转化为机械能的效率较低.能不能把燃料移到内部去燃烧,来获得更大的机械能?
分析:这个实验说明了水蒸气的内能快速转化为盖子的机械能;这个实验说明了把燃料移到容器的内部去燃烧,可以获得更大的机械能.
2.热机的原理:将燃料燃烧时产生的内能转化为机械能的机器.
二、汽油机
1.内燃机:燃料在汽缸内燃烧的热机.汽油机是最常见的内燃机,以汽油为燃料,今天我们来学习热机中的内燃机的代表:汽油机.
2.构造(观看活动挂图,边指示边讲解).
进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴.(介绍名称的同时,介绍各部分的功能)
3.一个冲程:活塞从汽缸一端运动到另一端叫做一个冲程.
4.工作原理:(观察模型并结合课本图1029讲解)
(讲解时提醒学生注意观察活塞的运动方向、气门的开闭、连杆、曲轴的运动情况)
内燃机的工作过程以一个循环为一个单元,一个循环又分为四个冲程.
吸气冲程:开始工作前,活塞位于汽缸上端,进、排气门均关闭.工作时,活塞由上向下运动,进气门打开,排气门仍关闭.由于缸内体积增大,压强减小,空气和汽油的混合气体被吸入汽缸.
压缩冲程:活塞运动到最下端,就开始转为向上运动.这时进气门、排气门都关闭,混合气体被强行压缩,使气体的温度升高,压强增大.此时活塞的机械能转化为燃料混合物的内能.
做功冲程:压缩结束时虽然温度较高,但未能达到燃料的着火点.在压缩冲程结束的瞬间,火花塞产生电火花,使燃料剧烈燃烧,产生高温高压的气体,高温高压的燃气推动活塞由上向下运动,通过连杆带动曲轴转动.此冲程中高温燃气的内能转化为活塞的机械能.
排气冲程:做功冲程结束,活塞继续由下向上运动,进气门关闭,排气门打开,把燃烧后的废气排出汽缸.
此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环.
5.重点强调能的转化
在压缩冲程中,活塞向上运动压缩汽缸中汽油和空气的混合气,机械能转化为内能;在做功冲程中,燃气对活塞做功,内能转化为机械能,其余的三个冲程都是辅助冲程,是靠飞轮的惯性来完成的.
6.热机的启动
热机不能自行启动.开始运转时,要靠外力使飞轮和曲轴转动起来,由曲轴通过连杆带动活塞运动,以后内燃机才能自己工作.
7.汽油机的应用
汽油机比较轻巧,常用在汽车、飞机和小型农业机械上面.
三、柴油机
1.柴油机:用柴油作燃料的内燃机.
2.构造(观看模型,边指示边讲解).
进气门、排气门、喷油嘴、汽缸、活塞、连杆、曲轴.(介绍名称的同时,介绍各部分的功能)
3.工作原理(观察模型并讲解).
(讲解时提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的运动情况)
柴油机的工作过程也以一个循环为一个单元,一个循环又分为四个冲程.
吸气冲程:开始工作前,活塞位于汽缸上端,进、排气门均关闭.工作时,活塞由上向下运动,进气门打开,排气门仍关闭.由于缸内体积增大,压强减小,空气被吸入汽缸.
压缩冲程: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.
做功冲程:在压缩冲程末,从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧,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.
排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸.
此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环.
4.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、拖拉机、坦克上面.
四、汽油机和柴油机的异同点
1.柴油机与汽油机的相同点
都是内燃机;基本构造和主要部件的作用相似;每个工作循环都经历四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程.
2.柴油机与汽油机的不同点
构造不同:汽油机汽缸顶有火花塞,而柴油机汽缸顶部有喷油嘴;
燃料不同:汽油机的燃料是汽油,而柴油机的燃料是柴油;
吸气不同:汽油机吸进汽油和空气的混合气体,柴油机只吸进空气;
点火不同:汽油机属点燃式点火,柴油机属压燃式点火;
应用不同:汽油机比较轻巧,常用在汽车、飞机和小型农业机械上面.柴油比较便宜,但柴油机比较笨重,主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面.
第4节 热机
1.热机:内能转化为机械能的机器
2.汽油机
(1)构造
(2)工作原理
活塞
进气门
排气门
吸气冲程
向下
打开
关闭
压缩冲程
向上
关闭
关闭
做功冲程
向下
关闭
关闭
排气冲程
向上
关闭
打开
(3)一个工作循环,包括四个冲程,对外做功一次,活塞往复两次,曲轴(飞轮)转两转.
3.柴油机
4.汽油机和柴油机的异同点
(1)相同点
(2)不同点
内燃机
汽油机
柴油机
燃料
汽油
柴油
构造
火花塞
喷油嘴
吸入物质
汽油和空气的混合物
空气
压缩冲程
未达到汽油的着火点
达到柴油的着火点
点火方式
点燃式
压燃式
热机效率
30%左右
40%以上
1.在汽油机的四个冲程中,机械能转化为内能的是( B )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
2.一个单缸四冲程柴油机的转速为1 800 r/min,则此柴油机每秒钟( C )
A.完成30个工作循环,做功30次
B.完成30个工作循环,做功15次
C.完成15个工作循环,做功15次
D.完成15个工作循环,做功30次
3.下列关于四冲程汽油机和柴油机区别的说法中错误的是( C )
A.在吸气冲程吸入的物质不同
B.点火方式不同
C.工作过程中能量转化的形式不同
D.用途不同
4.柴油机在压缩冲程中,汽缸中的气体温度会升高,这是用 做功 的方法来增加气体的内能的.?
5.柴油机工作时,内能转化为机械能的是 做功 冲程, 吸气冲程 、 压缩冲程 、 排气冲程 是靠飞轮的惯性完成的.每个工作循环活塞往复 2 次,曲轴转动 2 周.?
1.热机的原理、发展史
热机原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器.
热机在人类生活中发挥着重要的作用.现代化的交通运输工具都靠它提供动力.热机的应用和发展推动了社会的快速发展,也不可避免地损失部分能量,并对环境造成一定程度的污染.
热机的发展史:蒸汽机→蒸汽轮机→内燃机→喷气发动机→火箭发动机.
2.热机的种类
热机种类很多,按工质接受燃料释放能量的方式,分为内燃机和外燃机.内燃机中,燃料在热机内部燃烧,生成的气体是热机工质.外燃机则燃料在热机外部燃烧,能量通过加热器传给工质(如蒸汽).按做功方式不同又分为往复式热机和回转式热机.如蒸汽机、汽油机、柴油机等,它们是靠工质在汽缸内膨胀推动活塞往复运动实现对外做功的,称为往复式热机.依靠工质推动叶轮或转子运动实现对外做功的,如汽轮机属于回转式热机.
