創(chuàng)新汽油機(jī)原理演示儀進(jìn)行熱機(jī)有效備課策略

本文格式為Word版，下載可任意編輯——創(chuàng)新汽油機(jī)原理演示儀進(jìn)行熱機(jī)有效備課策略常用的是手搖四沖程汽油機(jī)模型（圖1），各沖程完全由手動完成。由于該模型在演示過程中完全由教師通過手搖來完成飛輪的轉(zhuǎn)動、連桿曲軸帶動活塞的往復(fù)運(yùn)動、氣門的開閉狀況，火花塞的點(diǎn)火過程也是通過頂端的小燈泡的閃亮來進(jìn)行模擬的，整個過程較平淡，不足以激發(fā)學(xué)生的興趣。

筆者參考一些教師在課堂上演示用酒精在塑料瓶內(nèi)點(diǎn)火將紙團(tuán)沖出，演示燃料燃燒將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作了“內(nèi)燃機(jī)做功沖程演示儀〞。創(chuàng)新制作方法如下：

（1）取材：網(wǎng)購長30cm、內(nèi)徑30mm、壁厚10mm的有機(jī)玻璃筒。取一段長6cm、直徑29mm的木質(zhì)圓柱，并打磨光滑。取長40cm的鋁條。

（2）制作流程：在鋁條兩端開孔，制作成連桿。制作一塊直徑16cm的木質(zhì)圓板作為飛輪。將飛輪和活塞用連桿連接，并在活動處加潤滑油。在玻璃筒壁上開兩個小孔，并將打火機(jī)的點(diǎn)火裝置拆下，將兩條引線伸入筒內(nèi)保持正對，制成“火花塞〞（如圖1）。將玻璃筒、活塞、飛輪組裝好后固定在長木板上，并在玻璃筒頂端開一個小孔，便于注入燃料。最終，用膠塞塞住玻璃筒底端，防止漏氣，并且筒內(nèi)壓力過大時可以利用橡膠噴出塞釋放壓力確保安全。在木板側(cè)面鉆孔，設(shè)計(jì)可以便利安裝和卸下的底座。（圖2）

2精心設(shè)計(jì)問題，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

2.1導(dǎo)入情境

內(nèi)燃機(jī)就是燃?xì)庠谝粋€封閉空間內(nèi)燃燒，將內(nèi)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。老師用一個改進(jìn)版的儀器來演示其工作過程。

2.2介紹器材

透明圓柱玻璃筒表示氣缸，木質(zhì)圓柱為活塞，黑色的是連桿，連桿兩端分別連著活塞和飛輪，飛輪轉(zhuǎn)動表示可以帶動傳動部件使汽車獲得動力（教師邊講解邊指示相應(yīng)的部件，最終撥動一下飛輪，讓飛輪帶著活塞往復(fù)運(yùn)動幾次）。活塞從氣缸的一端運(yùn)動到另一端的過程叫一個沖程。

2.3師生互動

問題1：飛輪要動起來，就必需通過燃燒燃料獲得機(jī)械能，那么燃料是如何進(jìn)入氣缸的呢？（學(xué)生在該問題驅(qū)動下簡單回復(fù)出：活塞向右運(yùn)動，把燃料和空氣的混合氣體吸入氣缸中。教師同時一邊將燃?xì)庾⑷氲綒飧字?，一邊轉(zhuǎn)動飛輪，使活塞完成吸氣沖程，如圖3所示，并引出這個過程叫做吸氣沖程。）

2.4試驗(yàn)小結(jié)

通過老師的演示，引出內(nèi)燃機(jī)要完成一次工作循環(huán)，需要幾個沖程，做了幾次功，飛輪轉(zhuǎn)了幾個圈。并回想現(xiàn)象，強(qiáng)調(diào)汽車在何時獲得動力。勉勵學(xué)生發(fā)揮想象：假使汽車只有這一個氣缸，汽車的運(yùn)動狀況將是怎樣的？為了使汽車能夠獲得平穩(wěn)持續(xù)的動力，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)如何解決？

3教學(xué)反思

該創(chuàng)新儀器使用透明有機(jī)玻璃筒，能讓學(xué)生直接觀測到做功沖程時氣缸內(nèi)燃料燃燒時產(chǎn)生的火花（體會內(nèi)能的存在），看到飛輪的轉(zhuǎn)動（感受機(jī)械能的產(chǎn)生），從而深刻理解內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。飛輪由于慣性又將活塞推回筒內(nèi)，同時可以十分明了地觀測到排氣沖程、吸氣沖程等過程。吸引了學(xué)生更加積極、主動地思考教師的問題，有更猛烈的興趣進(jìn)行學(xué)習(xí)。該教具兼顧了全體，每位學(xué)生都能夠全面、具體地觀測演示過程，利于突破學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。特別是做功過程伴隨的聲響效果給學(xué)生留下了立體的、深刻的印象，對學(xué)生知識的遺忘起到極好的防范作用。演示過程，學(xué)生充滿期待。教師的演示過程與學(xué)生的觀測過程促進(jìn)了師生情感的交流與科學(xué)精神的培養(yǎng)。經(jīng)實(shí)踐證明，該器材結(jié)構(gòu)簡單而穩(wěn)固，操作便利，效果震撼，可以屢屢循環(huán)使用，燃料的注入只需要按壓打火機(jī)的點(diǎn)火按鈕，而不用滴入酒精的方式，燃料的攜帶、注入十分簡單便利。團(tuán)隊(duì)成員用該教具在教學(xué)