14.1 热机 教案 2023-2024学年人教版九年级全一册物理

第十四章 内能的利用 第1节 热机 珠嘉镇三溪九年制学校 【教材分析】从燃料的燃烧中获得内能是人类使用能量的主要来源,热机就是一种广泛使用的动力设备。本节内容重点学习做功改变内能的设备-热机,使学生学到一些实际生活中的有用知识,还可以提高学生使用物理知识解决实际问题的能力。通过学习,让学生对汽油机、柴油机的构造、工作过程、优缺点有一定的了解,特别是工作原理是学习的重点,也是难点。 【核心素养】 1、 物理观念 1、 了解热机,体会内能的利用对人类发展的重要作用。 2、 了解汽油机的构造和工作原理。 3、 了解柴油机的构造和工作原理。 4、 了解汽油机和柴油机的构造上的异同及优缺点。 二、科学思维 从汽油机和柴油机油机的工作过程来了解能量转化问题,能够简单描述汽油机的四个冲程。 三、科学探究 通过教材图14.1-1的演示实验,发现并提出能量的转化问题,并利用内能改变的知识来解释实验现象。 四、科学态度与责任 从热机对人类文明进步的影响,体会科技进步对人类社会发展的推动作用。关注热机与能源、环境的问题,并对解决这类问题提出自己的思考。 【重难点】 重点:了解四冲程汽油机的基本工作原理,知道压缩冲程和做功冲程中能量转化的不同。 难点:汽油机四个冲程的理解,知道飞轮的作用。 【教学方法】探究法,合作法。 【教具】多媒体课件、试管、水、橡皮塞、酒精灯、火柴、汽油机模型、汽油机活动挂图 【课时安排】1课时 【教学过程】 引入新课 利用课件播放教材插图中的超音速汽车视频,提出问题,引导学生思考,引入新课学习。 进行新课 教师演示P17实验 用酒精灯给试管中的水加热,塞子受水蒸气压力冲出去,体会内能转化为机械能。 提出问题:由于燃料在试管外燃烧,热量损失较大,内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧,来获得更大的动力? 引入热机-内燃机-汽油机、柴油机 热机:利用内能做功的机械。如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的机械。 内燃机的分类:汽油机、柴油机 1、汽油机 最常见的内燃机,以汽油为燃料。 ⑴构造(出示模型和挂图。通过课件的动态展示讲解)。 ①进气门、②排气门、③火花塞、④气缸、⑤活塞、⑥连杆⑦曲轴。(介绍名称的同时,介绍各部分的功能) 冲程:活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程 (2)工作过程: (边播放课件边讲解,并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况) 内燃机的工作过程以一个循环为一个完整的过程,一个工作循环分为四个冲程 开始工作前,活塞位于气缸上端,进、排气门均关闭。 A、吸气冲程: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,空气和汽油的混合气体被吸入气缸。(进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,吸入油气混合物) B、压缩冲程:活塞运动到最下端,就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭,混合气体被强行压缩,使气体的温度升高,压强增大。(进排气门关闭,活塞向上运动,机械能转化为内能) C、做功冲程:压缩结束时虽然温度较高,但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压气体,高温高压燃气推动活塞由上向下运动,通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。(火花塞点火,进排气门关闭,活塞向下运动,内能转化为机械能) D、排气冲程:做功冲程结束,活塞继续由下向上运动,进气门关闭,排气门打开,燃烧后的废气被活塞推出缸外。(进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动) 此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环。 (3)能的转化。 提出问题:汽车在开动前,是如何使内燃机起动的?(播放汽油机工作视频) 学生回答后总结:通过外力先使飞轮和曲轴转动起来,由曲轴通过连杆带动活塞运动,消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功,内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功,一部分通过飞轮(与曲轴相连的质量较大的轮子)保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动,靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。(在一个工作循环中,只有做功冲程是内能转化为机械能,对外做功,使机械转动起来,吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是靠惯性来完成的) 播放课件,让学生理解汽油机的工作原理。 2、柴油机 柴油机与汽油机有共同的地方,也有不同之处。 ①柴油机与汽油机的相同点:都是内燃机;一个工作循环都要经历四个冲程 ②柴油机与汽油机的不同点: 构造方面:柴油机没有火花塞,而在相应位置上安装的是喷油嘴; 工作过程上:吸入的气体不同(汽油机吸入的是什么?柴油机吸入的只是空气); 压缩情况不同(问:汽油机压缩冲程末温度、压强多大?柴油机压缩冲程末,气体