14.1 熱機（導(dǎo)學(xué)案）-九年級物理全一冊同步備課系列（人教版）【教師版】

第1節(jié)熱機（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標】1.知道熱機的概念，初步了解熱機的工作原理，體會內(nèi)能的利用對人類發(fā)展的重要作用。2.了解汽油機的構(gòu)造及工作過程。3.了解柴油機的構(gòu)造及工作過程?！緦W(xué)習(xí)重點】了解四沖程汽油機的基本工作原理?！緦W(xué)習(xí)難點】了解四沖程汽油機的基本工作原理?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1．熱機是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機械。常見的熱機有蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機機、噴氣式發(fā)動機等。2．內(nèi)燃機的工作原理：燃料（汽油或柴油）在汽缸里面燃燒時生成高溫、高壓的燃氣，用來推動活塞做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。3.汽油機的構(gòu)造：由進氣門、排氣門、火花塞、汽缸、活塞、連桿、曲軸、等組成的。4.活塞在汽缸內(nèi)運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程叫做一個沖程。5.汽油機的一個工作循環(huán)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成的，在一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次。6.柴油機和汽油機構(gòu)造的不同點：①汽油機汽缸頂部有火花塞；柴油機沒有，只有噴油嘴.②汽油機吸氣沖程吸入空氣和汽油的混合物；柴油機吸氣沖程只吸入空氣.③汽油機的點火方式為“點燃式”；柴油機的點火方式為“壓燃式”.【合作探究】探究一、熱機1.實驗探究：利用內(nèi)能可以做功【做一做】在一個試管中裝一些水，用橡膠塞塞緊；然后對試管加熱使水沸騰，觀察現(xiàn)象。分析實驗中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？觀察到的現(xiàn)象有：①瓶塞被沖出來；②管口附近出現(xiàn)“白霧”?！痉治鰵w納】①酒精燃燒放出熱量，酒精的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；②水吸熱沸騰，產(chǎn)生大量水蒸氣，氣體膨脹對瓶塞做功，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為瓶塞的機械能.③結(jié)論：利用內(nèi)能可以做功。圖1圖2圖1圖22.熱機（1）熱機：各種利用內(nèi)能做功的機械叫做熱機.（2）工作原理：熱機利用內(nèi)能做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能.（3）種類：蒸氣機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等.（4）常見熱機——內(nèi)燃機①內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機.②分類：汽油機和柴油機.【例題1】如上圖2所示實驗，在橡膠塞受到水蒸氣的壓力而沖出的過程中，以下說法正確的是A．試管口出現(xiàn)的“白霧”是氣體B．水蒸氣對外做功，內(nèi)能增加C．水蒸氣對外做功，溫度升高D．這個實驗基本展示了蒸汽機的工作原理【答案】D.【解析】A．試管口出現(xiàn)的“白霧”是小液滴，即水蒸氣遇冷液化而成的小液滴，故A錯誤；BC．水蒸氣對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，內(nèi)能減小，溫度降低，故BC錯誤；D．蒸汽機的工作原理，是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能.試管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為塞子的機械能，與做功沖程相同，故該實驗基本展示了蒸汽機的工作原理，故D正確。所以選D.探究二、汽油機1.吸氣沖程：1.吸氣沖程：活塞：向下運動。進氣門：開。排氣門：關(guān)。2.壓縮沖程：2.壓縮沖程：活塞：向上運動。進氣門：關(guān)。排氣門：關(guān)_。機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3.做功沖程：3.做功沖程：活塞：向下運動。進氣門：關(guān)。排氣門：關(guān)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能4.排氣沖程：4.排氣沖程：活塞：向上運動。進氣門：關(guān)。排氣門：開?！纠}2】內(nèi)燃機有四個工作沖程，如圖所示是內(nèi)燃機的_______沖程，活塞上升時，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能______（選填“減少”或“增加”），_____能轉(zhuǎn)化為______能。【例題3】內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)由_____、_____、_____、______四個沖程組成。一臺某型號單缸四沖程汽油機的飛輪速度是1200r/min，則汽油機每秒鐘對外做功_____次?！敬鸢浮课鼩?、壓縮、做功、排氣，10.【解析】內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，曲軸轉(zhuǎn)動二周，對外做功一次。汽油機的飛輪速度是EQ\F(1200r,1min)=EQ\F(20r,1s)，汽油機每秒鐘對外做功EQ\F(20r,2r)=10（次）探究三、柴油機【精講點撥】1.內(nèi)燃機完成一個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)2周，完成4個做功沖程，對外做功1次.2.在一個工作循環(huán)中，只有第三個沖程燃氣對外做功，其他三個輔沖程不但不做功，還要消耗機械能.3.做功沖程為其他三個沖程提供能量，其他三個沖程為第三沖程做功提供基礎(chǔ).4.依靠飛輪的慣性完成吸氣、壓縮、排氣沖程.【歸納整理】第1節(jié)熱機項目汽油機柴油機相同點把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；一個工作循環(huán)有四個沖程.不同點燃料汽油柴油汽缸構(gòu)造汽缸頂部有一個火花塞汽缸頂部有一個噴油嘴吸氣沖程空氣與汽油的混合物空氣壓縮沖程在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)生電火花，是“點燃式”在壓縮沖程結(jié)束時，噴油嘴噴出霧狀柴油并燃燒，是“壓燃式”特點與應(yīng)用輕巧、功率小、轉(zhuǎn)速高，適用于轎車和輕型車輛笨重、功率大，經(jīng)濟性能好，適用于載重汽車、輪船等【課堂練習(xí)】1.熱機是利用_______能做功的機械。熱機的種類有蒸汽機、________、汽輪機、____________等?！敬鸢浮績?nèi)，內(nèi)燃機，噴氣發(fā)動機.【解析】熱機是利用內(nèi)能做功的機械。熱機的種類有蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。2.如圖1所示，工作中的四沖程汽油機正處于________沖程，該沖程將________能轉(zhuǎn)化為機械能，若該汽油機每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功_______次?！敬鸢浮孔龉Γ瑑?nèi)，10?！窘馕觥咳鐖D，進氣門和排氣門都是關(guān)閉的，火花塞放電，活塞下行，可以判斷是做功沖程，做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。熱機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，若該汽油機每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功10次，飛輪轉(zhuǎn)動20周。圖1圖2圖1圖23.如圖2所示是某種內(nèi)燃機某一沖程的示意圖，由圖可知：（1）這種內(nèi)燃機是______機；（2）它表示的是______沖程；（3）在這個沖程中______能轉(zhuǎn)化為______能；（4）完成這一沖程，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)______轉(zhuǎn)。【答案】（1）柴油機；（2）壓縮；（3）機械，內(nèi)能；（4）半?！窘馕觥浚?）由圖可知，內(nèi)燃機的頂端是噴油嘴，所以該內(nèi)燃機是柴油機。（2）圖中的氣門閉合、活塞上行，所以是壓縮沖程；（3）壓縮沖程活塞對缸內(nèi)氣體做功，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程。（4）曲軸轉(zhuǎn)一圈可以完成2個沖程，故完成一個壓縮沖程時曲軸轉(zhuǎn)動半圈。4.如圖甲是某汽油機的吸氣沖程時的氣門開閉情況和活塞的運動方向，仿照甲圖在乙圖中畫出壓縮沖程時的氣門開閉和活塞和連桿的大致位置。甲甲乙丙【答案】丙圖.【解析】在內(nèi)燃機的壓縮沖程中，兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上運動；如圖所示.5.根據(jù)汽油機和柴油機的區(qū)別，下列說法錯誤的是（）A．汽油機氣缸頂部有一個火花塞，柴油機氣缸頂部是一個噴油嘴B．汽油機吸入的是空氣，柴油機吸入的是空氣和柴油的混合物C．做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D．壓縮沖程是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】B。【解析】A．汽