第十三章 内能与热机 第三节 内燃机（配套教参）-【名校培优课堂】2023-2024学年九年级上册物理同步教案（沪科版）

第十三章 内能与热机 第三节 内燃机 设计说明 本节主要内容有：热机的共同特点，汽油机的构造和工作原理，热机与环境，热机的种类。在人类工业化发展的进程中，热机曾经起过而且还在起着非常重要的作用。让学生了解热机的工作原理和作用，树立效率和环保意识，对于提高学生的科学素养，进行STS教育，是非常有必要的。 本节教学时首先介绍热机的共同特点，即热机工作过程中的能量转化情况，这是后面分析汽油机工作过程的理论依据。然后分别介绍汽油机和柴油机的构造、工作原理、工作过程，通过学习能比较出柴油机与汽油机的不同。了解热机的种类和发展历程，提出热机效率和环境保护，向学生渗透效率意识和环保意识，领悟科学技术对社会发展产生的重要作用，激发学生的爱国主义情感。 教学目标 【知识与技能】 1.知道热机中能量的转化。 2.知道四冲程内燃机的构造和工作原理。 3.了解汽油机和柴油机的主要区别。 【过程与方法】 通过分析汽油机和柴油机的构造及工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法。 【情感、态度和价值观】 了解这些内燃机在生产和生活中的应用，感受到技术进步在工业文明发展中的重要作用。 重点难点 教学重点 汽油机的工作过程。 教学难点 柴油机与汽油机的不同点。 教学方法 学生自主学习和教师讲解相结合的教学方法。 教具、学具 模型、挂图、多媒体课件。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 汽车奔驰，列车飞驶，舰船劈波斩浪，飞机凌空穿云，火箭直冲太空……人们日行千里遨游太空的愿望已成现实。它们之所以能大展神威，是因为有了发动机。那么这些发动机是怎样来工作的呢？下面让我们一块去探索其中的奥秘吧！ 讲授新课 一、热机 【思考】每年的春节，吉庆的鞭炮声都伴随我们一起欢度新年。你有没有想过，燃放鞭炮时发生的能量转化与发射火箭时发生的能量转化一样吗？ (学生分析、交流、讨论后，教师订正。) 【分析】燃放鞭炮时，高温高压的燃气对外膨胀做功，内能转化为机械能；火箭升空时，高温高压的燃气对外膨胀做功，内能转化为机械能，将火箭送上蓝天。 【观察】如图所示，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。 让学生观察后回答看到的现象：A.酒精燃烧时，燃料的化学能转化为内能，内能以热传递的方式传给水和水蒸气；B.水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能转化成活塞的机械能，从而使活塞获得了动力。 【教师点拨】从上述两个现象可以看出其能量转化的过程： 这就是热机的工作特点，它是人类历史上最伟大的发明之一。 【归纳总结】 1.热机：把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置。 2.分类：热机的种类很多，例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等，尽管它们的构造不同，但它们有一个共同的特点就是把内能转化为机械能。 3.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。 4.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 用多媒体展示汽油机的结构图片让学生观察后，回答汽油机的主要构造及各部件的作用。 学生回答后，师生共同小结。 1.汽油机构造和作用 (1)气缸：其作用是使汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温、高压燃气。 (2)活塞：其作用是在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。 (3)连杆和曲轴：其作用是连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机。 (4)进气道：其作用是汽油和空气形成的燃料混合气的进口。 (5)排气道：其作用是燃料燃烧后废气的出口。 (6)火花塞：其作用是点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧。 2.结合汽油机的挂图和模型，讲解汽油机的工作过程。 【教师讲解】汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程(也叫“行程”)。常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且不断循环往复进行下去。 (1)吸气冲程：旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞向下运动，进气阀打开，排气阀关闭，空气和汽油的混合气体通过进气阀进入气缸。 (2)压缩冲程：进气阀和排气阀都关闭，活塞在飞轮带动下，由下向上运动。缸内混合气体被压缩，内能增加，温度升高。 (3)做功冲程：压缩冲程结束时，气缸顶部的火花塞产生电火花，缸内气体猛烈燃烧，燃烧产生的高温、高压气体迅速膨胀向下推动活塞。向下运动的活塞利用曲轴连杆推动飞轮旋转做功。 (4)排气冲程：飞轮因惯性继续转动使活塞上升，进气阀关闭，排气阀打开，将燃烧后的废气排出。 【归纳总结】 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 示意图 进气阀 开 闭 闭 闭 排气阀 闭 闭 闭 开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 能量转化 机械能转化为内能