14.1 热机 教学设计 2023－2024学年人教版物理九年级全册

课题 热机 教学目标 教学目标： 知识目标： 1. 了解人类“利用内能做功” 的历史发展进程，了解四冲程内燃机的基本工作原理 和工作过程。 2 ．通过观察汽油机工作过程的动画，知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化。 3 ．通过观察、对比汽油机和柴油机的模型和工作过程，了解二者的异同。 能力目标： 1 ．通过观察演示实验、动画等活动侧重培养学生的观察能力和表述能力。 2 ．通过查阅资料，培养学生获取信息的能力。 情感目标： 通过对热机发展简史、汽油机的结构以及工作过程的学习，感受到人类对美好事物 孜孜不倦的追求，逐步培养学生崇尚科学、爱科学、学科学的兴趣。 教学重点： 1 ．热机的工作原理。 2 ．四冲程汽油机的工作过程。 教学难点： 热机工作过程中，能量的转化。 教学过程 时 间 教学环节 主要师生活动 约 6 引入、蒸汽 机原理及特 ●我们先来看一个实验——【PPT 视频】 在试管中，装入一些水，将试管中的水加热至沸腾，然后用 分 钟 点的学习 橡胶塞塞紧管口，继续加热。请同学们注意观察橡胶塞。 【问】你看到了什么现象？ 【答】说得很好！橡胶塞被推出去了！ 【问】是谁把橡胶塞推出去的呢？ 【答】没错！是水蒸气！ 【问】在这个过程中发生了怎样的能量转化呢？ 【答】是的，在这个过程中，水蒸气推动橡胶塞做了功，水蒸气的内能 转化为了橡胶塞的机械能。 ●这个实验虽然简单，但却向我们展示了蒸汽机的工作原理。 提到蒸汽机，你的脑海中是不是浮现出了“瓦特 ”“第一次工业革命 ” 这样的字眼呢？还是先让我们来重温一下那个流传至今的经典故事吧！ ——【PPT 视频】 ●怎么样？是不是勾起了大家一些童年的回忆呢？ 其实蒸汽机并不是瓦特发明的， 这只是后人一个善意的杜撰而已。 ● ”蒸汽机 ”的雏形，是在公元 1 世纪，由古希腊数学家希罗发明的“汽 转球” ，但它在当时只不过是一种玩具，并没有什么实用价值。 ●第一台实用型蒸汽机，是在 1712 年， 由英国人纽可门发明的。 但纽可门蒸汽机的效率很低，对燃料的消耗量很大，因此仅仅适用于 煤矿等燃料充足的地方。 ●瓦特从 1765 年开始，在前人的基础上，对蒸汽机进行了一系列重大 改进，使其在工业上得到了广泛应用。 ●蒸汽机在之后的一百多年里，对工业的发展起着至关重要的作用。瓦 特开辟了人类利用能源的新时代，标志着第一次工业革命的开始。 图中展示的是利用蒸汽机制造的蒸汽机车 这是蒸汽火车 ●那么蒸汽机是如何工作的呢？下面我们就来了解一下—— 这是一个蒸汽机的模型。 点燃燃料，将锅炉内的水加热至沸腾，沸腾的水产生大量热蒸汽，热 蒸汽通过管道被输送到汽缸中，推动活塞运动，通过连杆曲柄机构带动 飞轮转动。 在这个过程中，利用高温水蒸气的内能对活塞做功，使机械获得了机 械能。 ●的确，热蒸气可以为我们提供强大的推力，把人们从繁重的 体力劳动中解放出来。 约 12 分 钟 内燃机的原 理、分类以 及汽油机的 四个冲程 ●但同时我们也可以看到，蒸汽机车的锅炉和汽缸是分离的， 这就造成了蒸汽机车的体积太过庞大，车身太过笨重。 而且它的热量损失大，效率很低。 ●随着人类文明的进步以及矿产业的不断发展，蒸汽机逐渐不能满足人 们的生产生活需要了。交通运输的发展迫切需要比较轻便的发动机，于 是内燃机应运而生了。 ●什么是内燃机呢？简单说， 内燃机没有外在的锅炉， 而是燃料直接在汽缸内燃烧产生动力。 ●下面就让我们通过一段视频来了解一下内燃机的工作原理。 ——【PPT 视频】 在注射器针管内滴入少许酒精，装好活塞，静置片刻。 按下电子打火器开关，注意观察出现的现象。 【问】砰！发生了什么？ 【答】噢，活塞被崩出去了！ 【问】大家注意到针筒内的变化了吗？ ●我们再看一遍，这次请同学们注意观察针筒部位。 ●大家看清楚了吗？对，你们看到的火光就是酒精在针筒内燃烧产生 的！ 这就是一台小小的“ 内燃机”。 ●其中针筒是它的汽缸，酒精是它的燃料。 ●酒精在汽缸内燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞做功， 将燃气的内能转化为活塞的机械能。 ●我们来总结一下：内燃机指的就是燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生 动力的机械。 ●由于它不再需要外置的锅炉，因此具有体积小、重量轻、启动快、效 率高等优点。 ●内燃机的发明，解决了交通工具的发动机问题，引起了这一领域 的 革命性变革。许多国家开始建立起汽车工业，并牵动了远洋轮船、飞机 等的制造和使用，也促使石油开采与炼制业迅速发展起来。 ●右图展示的就是 1886 年所制造的最早的内燃机汽车。 ●内燃机按照燃料的不同又可以分为汽油机和柴油机。 以汽油作为燃料的叫汽油机，多用于汽车、赛车、小型农机等； ●以柴油作为燃料的叫柴油机。多用于载重汽车、拖拉机、坦克、火车