14.1 热机 教案 2022-2023学年人教版物理九年级

第十四章内能的利用 14.1热机 教学月标： 1.物理观念： (1)理解热机的原理就是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。 (2)了解历史上和现实社会中的几种热机。 (3)了解汽油机和柴油机的工作过程。 2.科学思维： 通过加热装水的试管，水管口的塞子被冲出分析得出热机的工作原理。 3.科学探究 通过演示实验，加热装水的试管。观察试管口的塞子发生的现象。 4.科学态度与责任： (1)通过了解蒸汽机的发展历程，认识人类非凡的创造力对世界的影响。 (2)通过汽油机和柴油机的工作原理的学习，了解内燃机对人类文明的进步和对环境造成污染。 教学重点：认识热机的工作过程是“燃料的化学能转化成内能再转化成机械能”和汽油机的工作过程。 教学难点：了解汽油机的工作过程能量转化。 教学课时：1课时 教学用具：多媒体、汽油机模型、柴油机模型、酒精灯、铁架台、试管、水、软木塞。 教学互动设计： 一、创设情景，导入新课 神舟十六号载人飞行任务是载人航天工程在2023年的第二次飞行任务，也是空间站应用与 发展阶段首个载人飞行任务。2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二 号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。 长征二号F遥十六运载火箭是怎样将神舟十六号飞船送入太空的？运载火箭是怎样利用内 能工作的呢？ 火，能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。钻木取火，人类第一次学会使用自然的力量。 古老的热机一一蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。 现代的热机广泛使用在汽车、火车、轮船、飞机、火箭上。热机到底是怎样将内能转化成 我们需要的能量的呢？通过这一章的学习，你就会清楚了。 二、新课讲授，师生互动 18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度己经超过了声 速。汽车是如何获得机械能的呢？ (一)热机 演示 如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。 讨论这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。 在这个实验中，燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气；塞子受到水蒸气的压力而冲出去， 水蒸气的内能转化为塞子的动能。 这个实验虽然简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理。 蒸汽机的工作原理。燃料燃烧，燃料的化学能转化为内能，内能传给工作物质水，水蒸气膨 胀做功，水蒸气的内能转化为机械能。 人类发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械一热机(heat engine)。热机 的发明及广泛使用，使人类迈入了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要的作用。 热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机是现代社会中最常见的 一种热机。汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具。它的动力机械就是内燃机。 内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 (二)汽油机 图是四冲程汽油机剖面图。气缸上部有进气门和排气门、顶部有火花塞，下部有活塞，活塞用 连杆跟曲轴相连。汽油在气缸里燃烧产生高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。 汽缸 火花塞 进气门 排气门 活寒 曲轴 要使汽油机连续工作，活塞必须能在气缸内往复运动。活塞在气缸内往复运动时，从气缸一端 运动到另一端的过程，叫做一个冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不斯循环 来保证连续工作的。 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物进入气缸。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。 做功冲程：进气门和排气门都关闭。在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧， 产生高温高压气体，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 排气冲程：进气门保特关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 想想议议 1.在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程个发生了怎样的能量转化？ 2.哪个冲程使汽车获得动力？ 3.哪个冲程排出了汽车的废气？ (三)柴油机 柴油机的构造和汽油机相似，但柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机气缸顶部 没有火花塞，而是一个喷油嘴。柴油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在 吸气冲程里吸进气缸的只有空气。在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气 的温度很高。 在压缩冲程结束时，气缸的空气的温度己经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴 油遇到热空气便立刻燃烧起来。在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高， 从而推动活塞对外做功。 由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机， 因而可以输出更大的功率。 由于柴油机工作的过程压强较大，要求各有关零件具有较高的结构强度，