12.4　热机与社会发展 教案 2024-2025学年粤沪版物理九年级上册

12.4　热机与社会发展 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.了解四冲程汽油机的基本工作原理。 2.从能量的转化角度认识热机的效率。 3.了解内能利用在人类发展史上的重要意义。 4.了解热机使用所带来的环境污染问题和目前的对策。 重点:知道热机工作过程能的转化情况;热机在人类发展史上的重要意义。 难点:知道热机各个工作过程的特点。 【新课导入】 导入1:图片导入 图片《从镰刀到联合收割机》《从木帆船到远洋巨轮》《从马车到小轿车》引入新课并启发学生思考:什么推动了人类的文明和进步。 导入2:复习导入 如图所示,在试管内装些水,用橡胶塞赛住管口,将水加热一段时间,发现橡胶塞蹦出,同时管口出现“白雾”,这时将内能转化为机械能,如果将这些内能装入一个密闭的空间,内能转化的机械能是否能为人们服务呢? 【课堂探究】 探究点一　热机 阅读教材P36内容,完成下列问题: (1)常见的热机有蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机。 (2)热机的共同特点:是将燃料的　化学能　通过燃烧转化为　内能　,然后通过　做功　,把　内能　转化为　机械能　。  探究点二　汽油机 1.初步探究热机的原理 如图所示,在试管内装一些水,用带玻璃管的橡胶塞塞住,在玻璃管口放一个纸做的小叶轮。加热试管使水沸腾,这时你还可能看到哪些现象?这一过程中发生怎样的能量转化? 答案:会发现　叶轮转动　,在此过程中是燃料的　化学能　转化为水的　内能　,再转化为叶轮的　机械能　。  2.阅读教材P37~38页内容,老师总结讲述:汽油机的结构以及工作过程。 提示:①强调各个冲程的不同,让学生能清楚分辨各个图示所处的冲程;②各个冲程中涉及的能量转化。 探究点三　热机效率 1.阅读教材P38页内容,回答下列问题: (1)热机效率:用来做　有用功　的能量与　燃料完全燃烧放出的能量　之比,叫做热机效率。  (2)计算公式:　η=×100%　。  (3)观察如图所示的能流图,提高热机效率的途径是　减少　热机工作中各种能量的损失,如:使燃料　完全燃烧　、　减少　废气带走的热量、　减少　散热损失、　减少　机械损失等。  2. 阅读教材P38信息浏览,对比学习汽油机和柴油机的异同,完成表格中的填空。 汽油机 柴油机 不同点 构造 气缸顶部有　火花塞 气缸顶部有　喷油嘴 燃料 汽油 柴油 点火方式 点燃式 压燃式 工作过程 吸气冲程 吸进　汽油和空气的燃料混合物 吸进　空气 压缩冲程 燃气　温度较高,压强较大 燃气温度很高,压强很大 做功冲程 获得的机械能较大 获得的机械能很大 效率 20~30% 28~45% 用途 轻巧,体积小,常用于汽车、飞机和小型农业机械等 笨重、经济、功率大,主要用于载重汽车、轮船、坦克、拖拉机等 相同点 (1)一个循环由　四个　冲程组成,对外做功　一次　,曲轴转动　两周　,活塞往复运动两次。 (2)压缩冲程都将　机械能转化为内能　;做功冲程都将　内能转化为机械能 1.关于四冲程汽油机,下列说法正确的是(C) A.在吸气冲程,吸入气缸内的是空气 B.在压缩冲程,燃料燃烧,内能转化为化学能 C.汽油机的效率一般比柴油机的低 D.在排气冲程,进气门和排气门都打开 2.某家用轿车的发动机是四冲程汽油机,它在　压缩　冲程将机械能转化为内能;该轿车百公里消耗汽油6 kg,这些汽油完全燃烧放出　2.76×108　J的热量。(q汽油=4.6×107 J/kg)  3.图中是某四冲程内燃机工作循环中的　做功　冲程,若此内燃机1秒内对外做功20次,则飞轮转速是　2 400　r/min。  4.一辆汽车在一段平直公路上匀速行驶,能量流向图如图所示,消耗汽油1.5×10-3m3(假设汽油完全燃烧)。若汽油的密度ρ=0.8×103 kg/m3,汽油的热值为q=4.6×107 J/kg,求: (1)在这段时间内所消耗的汽油完全燃烧所产生的热量。 (2)该汽车的热机效率。 (3)汽车输出的有用功。 解析:(1)由ρ=可得,消耗汽油的质量 m=ρV=0.8×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.2 kg, 汽油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=1.2 kg×4.6×107 J/kg=5.52×107 J。 (2)汽车的热机效率 η=100%-33%-30%-7%=30%。 (3)由η=×100%可得,汽车输出的有用功W有用=ηQ放=30%×5.52×107 J=1.656×107 J。 答案:(1)5.52×107 J　(2)30%　(3)1.656×107 J 多点电喷 　　汽车发动机的电喷装置一般是由喷油油路、传感器组和电子控制单元三大部分组成的。如果喷射器安装在每个气缸的进气管上,即汽油的喷射是由多个地方(至少每个气缸都有一个喷射点)喷入气缸的,这就是多点电喷。从根本上解决了相邻气缸进气重叠而引起的配气不均匀,功率下降,油耗增加的问题,而且多点喷射发动机可以采用顺序喷射,因此空燃比的控制比单点喷射更精确,可以根据正时进行喷油,对喷油量、喷油时刻进行精确控制,更经济省油。 学科网（北京）股份有限公司 $$