教科版九年级上册物理 2.2内燃机 教案

第 二 节 内燃机
教学目标：
一、知识与技能
1、理解内燃机的基本原理
2、了解汽油机的工作过程
3、了解汽油机与柴油机的异同
4、知道汽油机、柴油机是活塞式发动机
二、过程与方法
1、通过分析汽油机的四个冲程，了解活塞式发动机的工作过程
2、了解不同热机的不同用途
三、情感、态度与价值观
1、通过对内燃机和轮机在生产生活中的应用，感受技术进步在工业发展中的重要作用
2、激发学生是爱国热情和献身科学事业的精神
教学重、难点
对汽油机四个冲程的认识，弄清楚各个冲程的作用
课型及课时安排
新授课 1课时
教学方法
视频结合讲授
教学过程
赛车场上，一辆辆赛车发出阵阵轰鸣声，闪电般飞驰，或许你不知道，赛车的动力来自赛车内的一系列“爆炸”。今天我们就一起来学习这个“爆炸”是怎么发生的。
一、内燃机
起源：第一台实际使用过的内燃机，是1859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，称为奥托循环机，这是内燃机划时代的进步。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40％左右。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。
观察教科书P21图2-2-2：瓶中的酒精燃烧后产生的高温、高压燃气将瓶盖顶出。根据这一现象制成了内燃机。
概念：燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功的热机叫活塞式内燃机。
原理：燃料字汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功。
种类：汽油机和柴油机
内燃机按照使用燃料的不同，分为汽油机和柴油机，他们的原理基本相似，我们今天一起来研究一下汽油机。
二、汽油机的工作过程
播放flash_è?¤è????????????????????_动画：展现汽油机工作的四大冲程及其连续工作过程，可以用按钮控制每个冲程动作。
结合模型。给学生讲解：
(1)汽油机的构造：气缸、活塞、进气阀门、排气阀门、曲轴连杆、飞轮、火花塞。
(2)汽油机的冲程：汽油机活塞在气缸内上下往复运动，从一端运动到另一端就叫做一个冲程，每个冲程完成一种工作，汽油机的每个循环有四个冲程。
(3)四大冲程：通过动画模拟，详细讲解每个冲程的活塞动作情况以及功能。
_???????????????_以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程：
开始工作前，活塞位于气缸上端，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气缸。这是第一个冲程叫做吸气冲程。
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。这是第二个冲程叫做压缩冲程。此过程机械能转化为内能。
压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程叫做做功冲程。此过程内能转化为机械能。（点火方式：点燃式点火）
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，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程排气冲程。
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。
(4)能的转化
让学生分析在整个过程中能的转化情况，学生利用已有的知识，和书上的介绍得出结论：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推动汽车转动做功，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。
让学生观看汽油机的连续工作过程，加深印象。
小结：四冲程内燃机在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，汽缸内的燃油燃烧爆发1次，对外做功1次，在不做功的冲程，活塞靠飞轮的惯性运动。
三、柴油机的构造和工作过程
1、柴油机的构造：气缸、活塞、进气阀门、排气阀门、曲轴连杆、飞轮、喷油嘴。
2、工作过程：[学生结合教科书P25物理在线学习
和汽油机一样包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
但不同的是：①吸气冲程：只吸入空气
②压缩冲程：缸内气体被压缩的程度比汽油机厉害，温度高，压强大。
③做功冲程：压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油进行压燃式点火。
在完成对四个冲程的分析以后，可以组织学生参考下表分小组讨论，把动作过程和能量转化相结合，有助于理解和巩固。
? 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动
主要作用 汽油与空气的混
合燃气被吸入 压缩燃气，温度升高 点燃或者压燃，燃气燃烧，
推动活塞对外做功 燃烧过的废气被排出
特征 利用惯性完成 利用惯性完成 内能转化为机械能
通过曲杆对外做功 利用惯性完成
?（4）关于柴油机的工作原理
教科书对柴油机原理的介绍进行了淡化处理，仅笼统说柴油机以柴油做燃料，构造和工作过程与汽油机相似。教师应该注意到此处与原来旧教材的差别。但是根据学生的具体情况，适当介绍一些柴油机和汽油机的区别也是很有意义的。
汽油机 柴油机
相同点 吸气、压缩、做功、排气四冲程活塞式内燃机
不 同 点 进气方式 混合气 空气
构造上 火花塞 喷油嘴
点火方式 点燃式 压燃式
优点 轻便 便宜,功率大,效率高
?四、飞向太空
喷气式内燃机：
包括空气喷气式发动机（用在飞机上）和火箭发动机（用在火箭上）。利用航空煤油或液氢等燃料燃烧时产生高温高压的燃气，燃气向后喷出过程中，由于空气的反冲作用，使飞机或火箭向前高速飞行。
喷气式内燃机比活塞式内燃机更高效。
火箭发动机：火药通过燃烧产生的燃气体积膨胀，从尾端向后高速喷出，推动火箭向前飞行。
常用的火箭是多级火箭。火箭的多级设计可以提供更为持久的动力。
板书设计：
第 二 节 内燃机
汽油机
1、内燃机
柴油机
2、汽油机的工作过程
吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
能量转化：内能 机械能
点燃方式：点燃式点火
3、柴油机
吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
能量转化：内能 机械能
点燃方式：压燃式点火
4、了解火箭发动机
课堂练习：
1.一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程，则1 min完成75个工作循环，活塞来回150次，做75次功。
2.如下图所示为某汽油机四个冲程的示意图，下列排列顺序正确的是（ C ）
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?
?
A.甲乙丙丁 B.乙甲丁丙 C.甲乙丁丙 D.丁乙甲丙
教学反思：