人教版九年级物理14.1-热机-教案设计

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名称 人教版九年级物理14.1-热机-教案设计
格式 zip
文件大小 23.3KB
资源类型 教案
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2020-09-21 19:29:00

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文档简介

§14.1热机
一、教学目标
1.理解内能可以转化为机械能
2.知道热机中能量的转化
3.理解四冲程汽油机的构造和工作原理
二、教学重点
1.知道热机中能量的转化
2.理解四冲程汽油机的构造和工作原理
三、教学难点
1.知道热机中能量的转化
2.理解四冲程汽油机的构造和工作原理
四、教具
试管、水、橡皮塞、酒精灯、火柴、汽油机模型、汽油机活动挂图等。
五、教学教程设计
(一)导入新课
引入:生活中,我们会通过燃料的燃烧获得内能,那么获得的内能我们可以用来干什么呢?一方面利用内能来加热,另一方面利用内能来做功,前者本质上来说是能量的转移,后者在本质上是能量的转化。
(二)热机
1.演示实验:水蒸气冲开橡皮塞
问题1:出现了什么现象?在水沸腾一段时间后,橡皮塞被水蒸气冲开,在试管口还有少量“白雾”生成。
问题2:实验中有能量的转化吗?水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
问题3:水蒸气的内能从何而来?酒精燃烧放出热量被水吸收,转化为水蒸气内能。也就是说燃料燃烧获得的内能最终转化为了塞子的机械能。
问题4:生活中,还有没有其他的燃料燃烧的获得的内能转化为机械的事例?比如小汽车的燃料在气缸中燃烧,汽车获得了机械能。
2.热机(热力发动机)
(1)原理:将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器,即利用内能来做功的机器。
讲解: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,内能转化为机械能的效率较低。如果把燃料移到容器的内部去燃烧,可以获得更大的机械能。
(2)内燃机:燃料在气缸内燃烧的热机,常见的内燃机有汽油机、柴油机。
(3)类型:蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机。
(三)汽油机
1.构造:进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮。(介绍名称的同时,介绍各部分的功能)。
2.冲程:活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
3.工作原理:
引入:先从整体上分析,讲解燃烧需要的四个冲程。
(1)吸气冲程: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;
(2)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。此时是的机械能转化为内能;
(3)做功冲程: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。此时是内能转化为机械能;
(4)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,燃烧后的废气被活塞推出缸外。此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环。
5.总结:
(1)能量转化: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体,少量机械能转化为少量内能;做功冲程燃气对活塞做功,大量内能转化为大量机械能;
(2)四个冲程中,只有做功冲程气体对活塞做功推动活塞向下运动,活塞获得能量,其它三个冲程中活塞能上下运动需要消耗的能量从何而来呢?其余三个冲程靠飞轮的惯性来完成;
(3)最开始的两个冲程候靠什么启动呢?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;
(4)做功冲程中气体内能减少,是不是只通过对活塞做功减小了内能?其一:对活塞做功;其二:热传递;其三:一部分能量储存在飞轮上,然后利用飞轮的惯性完成其他三个冲程;
(5)一个工作循环:内燃机完成4个冲程,活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转2转,对外做功1次。(4211)
练习:
(1)一个单缸四冲程汽油机每秒钟完成40个冲程,则该汽油机的飞轮每秒旋转几次?对活塞做功多少次?
(2)一个单缸四冲程汽油机的飞轮转数为480r/min,则此汽油机每秒完成多少次工作循环?对外做功几次?
(四)柴油机和汽油机区别
1.柴油机与汽油机的相同点:
(1)基本构造和主要部件的作用相似;
(2)每个工件循环都有四个冲程: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:
(1)构造不同:汽油机气缸顶有火花塞,而柴油机气缸顶部有喷油嘴;
(2)燃料不同:汽油机的燃料是汽油,而柴油机的燃料是柴油;
(3)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;
(4)点火不同:汽油机里燃气温度和压强都较低,需要点燃式点火;柴油机里燃气温度和压强都高,属压燃式点火;
(5)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。
六、板书设计
§14.1热机
一、内能利用
1.加热(能量的转移)
2.做功(能量的转化)
二、热机
1.概念:将内能(热能)转化为机械能的机器
2.能量转化:内能(热能)
机械能
3.常见热机:蒸气机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机
三、内燃机
1.分类:汽油机、柴油机
2.汽油机
(1)原理:内能(热能)
机械能
(2)
吸气冲程:
一个
压缩冲程:机械能
内能
工作循环
做功冲程:内能
机械能
排气冲程:
(3)总结:一个工作循环,包括4个冲程,活塞往复运动2次,曲轴(飞轮)转2转,对外做功1次(4211)
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