北师大版九年级物理 10.4热机 教案

《热机》教案
教学目标
一、知识与技能
1．理解内能可以转化为机械能。
2．知道热机中能量的转化；理解四冲程汽油机的构造和工作原理。
二、过程与方法
通过观察汽油机模型和汽油机活动挂图的演示理解汽油机的工作过程，能够简单描述汽油机的四个冲程。
三、情感、态度与价值观
1．通过观察汽油机模型和汽油机活动挂图的演示培养学生观察理解问题的能力。
2．通过学习热机的应用，激发学生的学习兴趣，培养学生将科学知识应用于人类社会的意识。
教学重点
四冲程汽油机、柴油机的基本工作原理。
教学难点
四冲程汽油机、柴油机工作中能的转换。
教学方法
实验法、演示法、讨论法
课前准备
试管、水、橡皮塞、酒精灯、火柴、汽油机模型、汽油机活动挂图。
课时安排
1课时
教学过程
导入新课
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？
介绍书中的实验：酒精燃气冲开盖子。
学生看书中的内容，了解这个实验的做法及实验现象。
理解：这个实验说明了酒精燃气的内能快速转化为盖子的机械能。
理解：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。
二、新课学习
热机
1．热机的原理：将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。
2．热机是热力发动机的简称。
3．阅读：“生活、物理、社会”，了解热机的发展史
蒸汽机――内燃机――喷气发动机――火箭发动机
汽油机的工作过程
1．今天我们来学习热机中的内燃机的代表：汽油机。
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机。汽油机是最常见的内燃机，以汽油为燃料，
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．冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
4．工作原理。（结合活动挂图的演示）
（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。
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，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。此时是机械能转化为内能。这是第二个冲程，压缩冲程。
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。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程，做功冲程。
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。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。
柴油机：用柴油作燃料的内燃机
构造（观看课件。边指示边讲解）。
进气门，排气门，喷油嘴，气缸，活塞，连杆，曲轴。（介绍名称的同时，介绍各部分的功能）。
工作原理。
（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。
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，空气被吸入气缸。这是第一个冲程，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。这是第二个冲程，压缩冲程。
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。这是第三个冲程，做功冲程。
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。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。
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。
在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。
其余三个冲程靠消耗飞轮的惯性来完成。
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。
热机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。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。
汽油机和柴油机有什么相同点，有什么不同点？
学生讨论，思考回答。
【使用‘学乐师生’拍照，收集学生典型成果，在‘授课’系统中展示。】
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．每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3．四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
4．一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。
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：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
三、课堂总结
热机：
将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。
汽油机的四冲程：
吸气冲程。
压缩冲程(机械能转化为内能)。
做功冲程(内能转化机械能)。
排气冲程 。
柴油机的工作过程。
汽油机、柴油机的相同点与不同点。
课堂练习
1．热机是把______能转化为_____能的装置。内燃机是燃料直接在发动机_______燃烧产生动力的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做______和_______。
2．工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有___个冲程。包括：_________、________、______ 、 ________四个冲程。
如图1表示内燃机工作循环中的一个冲程，从气门的启闭和活塞的运动可判断这是 ??? 冲程。
五、作业布置
上网查询蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机的原理、特点及相关的资料，讨论交流这些热机对社会生产力发展所起的作用，将自己的成果利用“学乐师生”app分享给全班同学。
六、板书设计
热机
热机：
将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。
汽油机的四冲程：
吸气冲程。
压缩冲程(机械能转化为内能)。
做功冲程(内能转化机械能)。
排气冲程 。
柴油机的工作过程。
汽油机、柴油机的相同点与不同点。