初中物理教育科學(xué)九年級上冊（2023年新編） 改變世界的熱機

物理熱機教案【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識與技能

①理解內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能。

②知道熱機中能量的轉(zhuǎn)化。理解四沖程汽油機的構(gòu)造和工作原理。

2.過程與方法

①通過觀察汽油機模型和汽油機活動掛圖的演示理解汽油機的工作過程，能夠簡單描述汽油機的四個沖程。

3情感、態(tài)度與價值觀

①通過觀察汽油機模型和汽油機活動掛圖的演示培養(yǎng)學(xué)生觀察理解問題的能力。

②通過學(xué)習(xí)熱機的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)知識應(yīng)用于人類社會的意識。教學(xué)重點：理解

內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能。

物理熱機教案【教學(xué)難點】

汽油機四個沖程的理解。

物理熱機教案【教學(xué)準(zhǔn)備】

試管、水、橡皮塞、酒精燈、火柴、汽油機模型、汽油機活動掛圖。

物理熱機教案【教學(xué)過程】

（一）復(fù)習(xí)引入

1、復(fù)習(xí)提問：請舉例說明機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

學(xué)生舉例：打氣時氣筒會發(fā)熱

用鋸子鋸木料時鋸條會發(fā)熱

2、剛才的事例都說明機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么反過來想內(nèi)能會轉(zhuǎn)化為機械能嗎？

（二）進行新課

一、探究內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能

1、演示實驗：水蒸氣沖開橡皮塞

現(xiàn)象：在水沸騰一段時間后，橡皮塞被水蒸氣沖開。

思考：這個實驗現(xiàn)象說明了什么？

引導(dǎo)回答：說明了水蒸氣的內(nèi)能會轉(zhuǎn)化為橡皮塞的機械能。

師述：剛才用酒精燈給試管中的水加熱，由于燃料在試管外燃燒，熱量損失較大，內(nèi)能會轉(zhuǎn)化為機

械能的效率較低。能不能把燃料移到內(nèi)部去燃燒，來獲得更大的機械能？

2、介紹書中的實驗：酒精燃氣沖開蓋子

學(xué)生看書中的內(nèi)容，了解這個實驗的做法及實驗現(xiàn)象。

理解：這個實驗說明了酒精燃氣的內(nèi)能快速轉(zhuǎn)化為蓋子的機械能。

理解：這個實驗說明了把燃料移到容器的內(nèi)部去燃燒，可以獲得更大的機械能。

二、熱機

1、熱機的原理：將燃料燃燒時放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。

2、熱機是熱力發(fā)動機的簡稱。

3、閱讀："生活、物理、社會"，了解熱機的發(fā)展史

蒸汽機—內(nèi)燃機—噴氣發(fā)動機—火箭發(fā)動機

三、汽油機的工作過程。

1、今天我們來學(xué)習(xí)熱機中的內(nèi)燃機的代表：汽油機。

內(nèi)燃機：燃料在氣缸內(nèi)燃燒的熱機。汽油機是最常見的內(nèi)燃機，以汽油為燃料，

2、構(gòu)造（觀看活動掛圖，邊指示邊講解）。

進氣門，排氣門，火花塞，汽缸，活塞，連桿，曲軸。

（介紹名稱的同時，介紹各部分的功能）。

3、沖程：活塞從氣缸一端運動到另一端叫做一個沖程。

4、工作原理。（結(jié)合活動掛圖的演示）

（講解時提醒學(xué)生注意觀察活塞的運動方向、氣門的開閉、連桿、曲軸的運動情況）

內(nèi)燃機的工作過程以一個循環(huán)為一個單元，一個循環(huán)又分為四個沖程。

開始工作前，活塞位于氣缸上端，進、排氣門均關(guān)閉。工作時，活塞由上向下運動，進氣門打開，排氣門仍關(guān)閉。

由于缸內(nèi)體積增大，壓強減小，空氣和汽油的混合氣體被吸入氣缸。這是第一個沖程，吸氣沖程。

活塞運動到最下端，就開始轉(zhuǎn)為向上運動。這時進氣門、排氣門都關(guān)閉，混合氣體被強行壓縮，使氣體的溫度升

高，壓強增大。此時是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這是第二個沖程，壓縮沖程。

壓縮結(jié)束時雖然溫度較高，但未能達到燃料的燃點。在壓縮沖程結(jié)束的瞬間，火花塞產(chǎn)生電火

花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓燃氣推動活塞由上向下運動，通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。實現(xiàn)

了內(nèi)能向機械能的轉(zhuǎn)化。這是第三個沖程，做功沖程。

做功沖程結(jié)束，活塞繼續(xù)由下向上運動，進氣門關(guān)閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣被活塞推出缸外。這是最后一

個沖程，排氣沖程。

此后，活塞又由上向下運動，從此進入下一輪循環(huán)。

5、重點強調(diào)能的轉(zhuǎn)化。

在壓縮沖程中活塞向上運動壓縮汽缸中汽油和空氣的混合氣，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

在做功沖程燃氣對活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

其余三個沖程靠消耗飛輪的慣性來完成。

6、熱機的啟動

熱機不能自行啟動。開始運轉(zhuǎn)時，要靠外力使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，以后內(nèi)燃機

才能自己工作。

7、熱機的應(yīng)用

汽油機比較輕巧，常用在汽車、飛機和小型農(nóng)業(yè)機械上面。柴油比較便宜，但柴油機比較笨重，主要用在載重汽

車、拖拉機、坦克上面。

物理熱機教案【布置作業(yè)】

(1)復(fù)習(xí)四沖程汽油機的工作過程。(2)同步導(dǎo)學(xué)P59：A卷：2、3、8,B卷：10。

2、柴油機：用柴油作燃料的內(nèi)燃機。

①構(gòu)造（觀看課件。邊指示邊講解）。

進氣門，排氣門，噴油嘴，氣缸，活塞，連桿，曲軸。（介紹名稱的同時，介紹各部分的功能）。②工作原理。

（講解時提醒學(xué)生注意觀察活塞、氣門、連桿、曲軸的運動情況）

柴油機的工作過程也以一個循環(huán)為一個單元，一個循環(huán)又分為四個沖程。

開始工作前，活塞位于氣缸上端，進、排氣門均關(guān)閉。工作時，活塞由上向下運動，進氣門打開，排氣門仍關(guān)閉。

由于缸內(nèi)體積增大，壓強減小，空氣被吸入氣缸。這是第一個沖程，吸氣沖程。

進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強更大，溫度更高。在壓縮沖程末，

缸內(nèi)空氣溫度已超過柴油的著火點。這是第二個沖程，壓縮沖程。

在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動,

并通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。這是第三個沖程，做功沖程。

進氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。這是最后一個沖程，排氣沖程。此后，活塞又由

上向下運動，從此進入下一輪循環(huán)。

汽油機和柴油機有什么相同點，有什么不同點？

①柴油機與汽油機的相同點：

1.基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。

2.每個工件循環(huán)都經(jīng)歷四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

3.四個沖程中，只有做功沖程對夕微功，其余三個沖程靠飛輪慣性完成。

4.一個工作沖程中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動兩周，做功一次