第四节 热机（教学课件）物理北师大版2024九年级全一册

第四节 热机 北师大版九年级全一册（2024） 第十章 机械能、内能及其转化　 核心素养目标 1.物理观念 2.科学思维 通过观察、分析热机的工作过程，总结汽油机与柴油机的异同点，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。 3.科学探究 通过探究等活动，掌握四冲程汽油机的构造和工作原理，让学生体验科学探究的过程，提高学生的实践能力和合作交流能力。 通过实验探究，掌握影响动能和势能大小的因素 4.科学态度与责任 通过学习热机的应用，感受到技术进步在社会发展中的重要作用。培养学生关注社会、关注生活的责任感。 让学生了解热机的原理和构造。 掌握热机的工作过程和能量转换，了解汽油机和柴油机的主要区别。了解火箭的工作原理。 教学重点 01 热机的工作过程和能量转换。 教学难点 02 理解热机工作过程及能量转化。 教学重点难点 使用方法： 【更改文字】：将标题框及正文框中的文字可直接改为您所需文字 【更改图片】：点中图片》绘图工具》格式》填充》图片》选择您需要展示的图片 【增加减少图片】：直接复制粘贴图片来增加图片数，复制后更改方法见【更改图片】 【更改图片色彩】：点中图片》图片工具》格式》色彩（重新着色）》选择您喜欢的色彩 下载更多模板、视频教程：http://www.mysoeasy.com 导入新课 一 导入新课 看视频讨论问题 观看视频讨论问题：①蒸汽机在工作过程中能量的转化情况。 ②火箭发射升空时能量的转化情况。 燃料的化学能 水的内能 火车的机械能 燃烧 做功 热机：将燃料燃烧时产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。 导入新课 看视频讨论问题 热机的基本工作原理是什么?它又有哪些种类呢? 思考 让我们一起来走进今天的课堂…… 燃料的内能 火箭的机械能 探究新知 二 01 02 03 热机的种类 汽油机 柴油机　 探究任务 火箭　 04 使用方法： 【更改文字】：将标题框及正文框中的文字可直接改为您所需文字 【更改图片】：点中图片》绘图工具》格式》填充》图片》选择您需要展示的图片 【增加减少图片】：直接复制粘贴图片来增加图片数，复制后更改方法见【更改图片】 【更改图片色彩】：点中图片》图片工具》格式》色彩（重新着色）》选择您喜欢的色彩 下载更多模板、视频教程：http://www.mysoeasy.com 蒸汽机 1 蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。 热机的种类 一 内燃机 2 内燃机是一种将燃料的化学能转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输（如汽车、火车、船舶等）、农业机械（如拖拉机、收割机等）和发电设备（如柴油发电机等）等领域，在人们的生产和生活中发挥着重要作用。 热机的种类 一 常见的内燃机通过燃料在机器内部燃烧把内能转化为机械能，通常包括汽油机和柴油机两大类。 内燃机 2 汽油机：以汽油为燃料 柴油机：以柴油为燃料 内燃机，这一隐藏在生活各处的能量“心脏”，它的身影无处不在。当转动车钥匙，汽车启动的那一刻，内燃机便开始了它的工作之旅。 热机的种类 一 汽轮机 3 汽轮机是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。 热机的种类 一 热机的种类 一 喷气发动机 4 喷气发动机是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。喷气发动机包括空气喷气发动机和火箭发动机两类。前者本身只携带燃料，它需要利用外界空气来助燃，因而飞行高度受到一定的限制，不宜在空气稀薄的高空飞行；后者简称为火箭，它本身带有燃料和氧化剂，不需要依靠外界空气来助燃，因而飞行高度不受限制。在现代航空运输飞机上使用最多的空气喷气发动机是涡轮风扇发动机。 汽油机 二 汽油机的结构 1 汽油机是通过燃烧汽油来工作的，那么，需要怎样的装置才能通过燃烧汽油使机器连续地运转起来呢? 观察汽油机模型，了解它的构造。 探究： 火花塞 如图所示，汽油机的主体是一个汽缸，汽缸内有一个活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞。 汽油机 二 汽油机的工作过程 2 汽油机工作过程是怎样的呢? 探究问题： 汽油机工作时活塞在汽缸内做往复运动。活塞从一端运动到另一端为一个冲程。四冲程汽油机的工作过程由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。把这四个冲程称为发动机的一个工作循环。 汽油机的工作过程 2 第一冲程：吸气冲程 进气门 ， 排气门 。 活塞由 向 运动， 吸入 。 当活塞运动到最下端时，进气门 。此过程中曲轴转动 。 打开 关闭 上端 下端 汽油 和 空气的混合物 半圈 关闭 汽油机 二 汽油机的工作过程 2 第二冲程：压缩冲程 进气门 ， 排气门 ， 活塞由最 向 运动， 燃料混合物被压缩 ，压强 ，温度 ， 能转化为 ， 此过程中曲轴转动 。 关闭 关闭 下端 上端 增大 升高 机械 内能 半圈 汽油机 二 汽油机 二 汽油机的工作过程 2 第三冲程：做功冲程 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物，这种点火方式称为点燃式，燃料混合物猛烈燃烧，产生 的燃气， 能转化为 能，并推动活 塞 运动，通过连杆带动曲轴转动 。 高温高压 向下 半圈 内 机械 汽油机 二 汽油机的工作过程 2 第四冲程：排气冲程 进气门 ， 排气门 。 活塞由 向 运动，把废气排出气缸。为下一个循环做好准备。 此过程中曲轴转动 。 关闭 打开 下端 上端 半圈 汽油机的应用 4 汽油机 二 汽油机转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车、飞机、快艇、赛车、小型农机、园林机械甚至航模等都大量采用。 智能除草机 赛车 快艇 汽油机 二 科学窗 3 汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程中气体对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来协助完成。汽油机是燃油汽车动力系统的核心部件，通常由多个汽缸构成多缸发动机。 钥匙启动方式‌：将点火开关钥匙顺时针旋转至"START"位置，稍用力推动旋钮启动发动机，启动后迅速松开钥匙。 汽油机 二 发动机通过连杆把四个汽缸的活塞连在同一根曲轴上，并使各汽缸做功冲程的时间有序错开，在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处于做功冲程，其他三个汽缸分别处于吸气、压缩和排气冲程。这样既能保证发动机有足够的输出功率，又能让发动机的动力连续平稳输出。 科学窗 3 混合气体的压缩和燃烧在汽缸内由活塞所封闭的“燃烧室”里进行，活塞往复运动，“燃烧室”容积发生变化，其最大值和最小值的差值就是汽缸的排量，通常用升(L)或毫升(mL)来量度。小型汽车的排量一般为 1.0~ 4.0L。若每个汽缸的排量为0.5L，则四缸发动机的排量就为 2.0L，V形排列的六汽缸发动机的排量就是3.0L(也称为V63.0L)。 科学窗 3 汽油机 二 汽油机的工作过程 2 汽油机 二 柴油机 三 柴油机的结构 1 观察柴油机模型，了解柴油机的构造。看一看它与汽油机的构造有什么不同，想一想柴油机是怎样工作的？ 探究： 汽油机气缸顶部有火花塞,而柴油机气缸顶部有喷油嘴。 观看视频，总结出柴油机和汽油机的不同点。 柴油机 三 柴油机的结构 1 ①工作原理与结构：两者同属内燃机，通过燃料在气缸内燃烧产生动力，均包含活塞、气缸、曲轴等核心部件，工作循环均经历进气、压缩、做功、排气四个冲程，一个工作循环曲轴和飞轮均转两圈，对外做功一次。 柴油机 三 汽油机与柴油机的相同点 2 ②能量转化方式：将内能转化为机械能 ③散热方式：水冷或风冷。 柴油机工作的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠飞轮惯性来完成。启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。 柴油机的启动 柴油机 三 汽油机与柴油机的相同点 2 柴油机 三 汽油机与柴油机的不同点 3 区别 汽油机 柴油机 构造 火花塞 喷油嘴 吸入物质 空气和汽油混合物 空气 点火方式 点燃式 压燃式 燃油 汽油 柴油 在实际应用中，柴油机比汽油机要笨重些。但一般柴油机的效率较高，功率较大，并且柴油的价格通常又比汽油低，因而柴油机多用在拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车以及小型发电机上。 柴油机 三 柴油机的应用 4 内燃机车 拖拉机 载重汽车 火箭 四 我国古代最早的实用火箭大约出现在唐末宋初，由箭头、箭杆、箭羽和火药筒四部分组成，火药筒外壳用竹筒或硬纸筒制作，里面填充火药，简上端封闭、下端开口，筒侧小孔引出导火线。 中国古代科技----火箭 1 火箭 四 中国现代火箭 2 现代火箭使用的是喷气发动机，装置如图，输送装置按时按量地把燃料和氧化剂输送到燃烧室中，最初用电火花点燃，产生高温、高压气体。燃烧产生的气体以很大的速度从喷口喷出，对火箭产生强大的反冲推力，使火箭前进。 火箭 四 2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞成功，标志着我国运载火箭实现升级换代，是我国由航天大国迈向航天强国的关键一步。 中国现代火箭 2 火箭 四 1956年开启了现代火箭的研制工作。1970年4月2日，由中国火箭之父钱学森(1911-2009)负责总设计的长征一号运载火箭成功发射东方红一号卫星，标志着我国航天技术迈出了重要一步。 拓展阅读 3 六十多年来，长征系列运载火箭经历了从无到有、从“一箭一星”到多箭多星”的发展过程，成功完成了以神舟飞天、嫦娥奔月、北斗组网、高分观测、对外商业发射等为代表的国家重大工程的发射任务，有力地支撑了我国从航天大国向航天强国迈进。 钱学森(1911-2009) 拓展阅读 3 查阅资料:了解我国长征系列运载火箭的相关参数，以及我国航天事业的发展前景，将查询到的资料通过报告会或壁报的形式进行交流。 火箭 四 课堂小结 三 课堂小结 练习巩固 四 1.如图是汽油机的四个冲程工作示意图之一，下列判断正确的是（ ）。 A.是压缩冲程，将内能转化为机械能 B.是吸气冲程，只吸入汽油 C.是排气冲程，靠飞轮的惯性完成 D.是做功冲程，将内能转化为机械能       练习巩固 D 练习巩固 2.如图是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是（     ）． A.烧开水时，壶盖被水蒸气顶起来 B.小球由高处下落的过程中速度变快 C.用热水泡脚，脚感觉暖和 D.发烧时用湿毛巾敷额头能降温 A 练习巩固 3.如图所示，下列四个实验表述正确的是（　　） A．如甲图，试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的 B．如乙图，两块表面光滑的铅块紧压后，下方可挂起重物；说明分子间有引力C．如丙图，燃气推动活塞向下运动，活塞的机械能转化为燃气的内能 D．如丁图，水沸腾时不断吸收热量，温度升高 B 4.内燃机的一个工作循环由 　 压缩、做功、排气四个冲程组成，一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功　 次。 吸气 10 练习巩固 5．中医药学中对药物的炮制方式多种多样，图甲是通过炒的方式来改变药物的性质，这个过程中是通过       的方式改变其内能；图乙是通过发酵的方式，如果操作不当，可能会发生爆炸，其中爆炸时的能量转化形式与内燃机中的       冲程相同；图丙是最后重要的熬煮阶段，通过熬煮可以让有效成分更多地溶入到汤药中，是因为分子无规则运动的剧烈程度与       有关。 练习巩固 热传递 做功 温度 作业布置 五 完成课本26页“自我检测”1-4题 布置作业 谢谢观看 THANKS Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$