第十四章 第1节 热机-（教案）【木牍教育·课时A计划】2023-2024学年九年级上册物理人教版（安徽）

第十四章　内能的利用 第1节　热　机 ◇教学目标◇ 【知识目标】 (1)了解汽油机和柴油机的基本构造和工作原理。 (2)了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。 【能力目标】 (1)通过观察汽油机、柴油机的工作过程,能够简单地描述它们的主要特征,培养和提高学生的观察能力。 (2)通过对汽油机、柴油机结构的观察,具有对观察到的现象作出判断的意识。 【素养目标】 通过对本节课的学习,培养学生乐于探究机械中的物理学知识的良好习惯。 ◇教学重难点◇ 【教学重点】 热机的工作原理,四冲程内燃机的工作过程。 【教学难点】 四冲程内燃机工作冲程的异同点和能量转化。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 物体吸收的热量与物体的质量、物体本身和升高的温度有关,烧水时需要热量,这些热量是怎么得到的?为什么水烧开了,茶壶还会报警?为什么哨子会响?这些能量从哪里来的? 二、教学步骤 探究点1　热机 [阅读课本]P17“热机” [演示实验]在试管内装入少量水,用橡胶塞轻轻塞住试管口,用酒精灯对试管进行加热。 [小组讨论]观察实验所产生的现象,并分析实验过程中能量是怎样转化的? [分析]酒精燃烧把化学能转化为内能,放出热量;热量通过试管传递给水使其内能增加,温度升高,汽化形成大量水蒸气;试管内压强增大,气体将橡胶塞推出试管口,气体的内能转化为橡胶塞的机械能。 [注意](1)橡胶塞不要塞太紧,否则塞子不容易冲出,可能导致试管炸裂而伤到人 (2)为了避免水蒸气和沸腾的水随塞子冲出时伤到人,试管口不能对着人。 [归纳提升]这个实验虽然简单,却基本展示了蒸汽机的工作原理,人们据此制造了热机。 [思考](1)什么是热机?热机的种类有哪些? (2)什么是内燃机?内燃机分为哪两类?分别按照什么标准来分的? [提示](1)热机:利用内能做功的机械。热机可分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 (2)内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。 内燃机分为汽油机和柴油机,按照所用燃料的种类不同来分类。 探究点2　汽油机 [阅读课本]P18“汽油机” [思考]汽油机的主要构造是什么? [提示]汽油机主要由进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴组成。 [思考]什么是冲程?一个工作循环包括几个冲程?汽油机在工作过程中是如何运作的? [提示]活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。 一个工作循环包括四个冲程:吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程。 1.吸气冲程特点: 活塞:向下运动 进气门:打开 排气门:关闭 吸入:汽油和空气的混合物 2.压缩冲程特点: 活塞:向上运动 进气门:关闭 排气门:关闭 机械能转化为内能 3.做功冲程特点: 活塞:向下运动 进气门:关闭 排气门:关闭 内能转化为机械能 4.排气冲程特点: 活塞:向上运动 进气门:关闭 排气门:打开 排出:燃烧后的废气 [归纳提升]内燃机完成一个工作循环活塞往复两次,曲轴转动两周,飞轮转两周,向外输出一次功。除做功冲程,其他三个冲程都是由飞轮的惯性来完成的。 压缩冲程:机械能转化为内能。 做功冲程:内能转化为机械能。 探究点3　柴油机 [阅读课本]P19“柴油机” [思考]柴油机的主要构造是什么? [提示]柴油机主要由进气门、排气门、喷油嘴、汽缸、活塞、连杆、曲轴组成。 [思考]柴油机在工作过程中是如何运作的? [提示]开始工作前,活塞位于汽缸上端,进气门、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,空气被吸入汽缸。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,空气的压强变大,温度升高,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剧烈燃烧,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,把废气排出汽缸。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。 [小组讨论]汽油机和柴油机的异同点。 [归纳提升] 汽油机 柴油机 不 同 点 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸气冲程 吸入的是汽油和空气的混合物 吸入的是空气 压缩冲程 气压、温度相对较低 气压、温度相对较高 点火方式 点燃式 压燃式 相 同 点 工作循环 都有四个冲程 能量转化 (1)压缩冲程:机械能转化成内能 (2)做功冲程:内能转化成机械能 活塞、 曲轴运动 每一个工作循环,活塞往复两次,曲轴转动两周,对外做功一次 运动 都需要外力 优缺点 汽油