14.2热机（导学案）2025-2026学年九年级全一册同步备课一体化资源（人教版2024）

本文围绕热机展开，涵盖热机原理、汽油机与柴油机结构及工作过程等核心知识点。承接学生对能量转化的认知，为后续学习更复杂热机应用奠基。通过实验、小组讨论等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养。 本教学设计亮点在于以问题驱动，引导学生自主探究。特色教法如小组合作学习，凸显学生主体地位。从学生层面看，提升其分析解决问题能力；从教师层面，提供清晰授课框架；从课堂效果，有效突破热机工作原理这一教学难点。

班级：九年级（ ）班 姓名： 14.热机（导学案）解析版 一、学习目标 1.通过实验,知道利用内能可以做功,初步了解热机的工作原理。 2.了解四冲程汽油机的基本结构、工作过程及能量转化。 3.了解柴油机与汽油机的工作过程的异同。 二、教学过程 导入新课 思考：汽车能跑、轮船能行、飞机能飞，它们动力从何而来？这些交通工具都离不开一种重要的机器，你知道是什么吗？ 答：热机 一、热机 小组合作，完成P25演示实验，注意：1.实验时，橡胶塞不要塞得太紧，避免橡胶塞不能冲出，导致试管炸裂而伤人。2.试管口不能对着人,以防橡胶塞冲出试管口时伤人。 P25演示：不同形式能量之间的转化 实验现象： 橡胶塞冲出去，试管口出现“白雾”。 现象分析： 酒精燃烧放出热量，热量通过试管传递给水，使其内能增加，温度升高，产生大量的水蒸气，将橡胶塞推出试管口，同时水蒸气的内能减少，温度降低，液化成小水滴，在试管口形成“白雾”。 实验结论： 利用内能可以做功。 阅读课本P25，自行完成下列填空。 （二）热机 1.定义： 利用内能做功的机械 。 2.种类：热机的种类很多，如 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机 等。尽管它们的构造不同，但它们具有一个共同的特点，就是 把内能转化为机械能 。 3.（小组合作讨论）热机工作时的能量转化 4.内燃机 ①定义：燃料 直接 在发动机 气缸 内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。 ②分类：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。 自行完成例题1 例题1：在试管里盛适量的水，用带两端开口的细玻璃管的橡胶塞塞住试管口（如图所示），加热试管使水沸腾，细玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（　D　） A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高 B．实验过程中，通过做功使试管内水的内能增大 C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气 D．这个基本展示了蒸汽机的工作原理 二、汽油机 看课本P26图14.2-4 四冲程汽油机剖面图，了解四冲程汽油机构造，并自行完成下列填空。 （一）构造 左图是四冲程汽油机的剖面图。四冲程汽油机的主体是一个 气缸 ，气缸上部有 进气门 和 排气门 ，顶部有 火花塞 ，下部有活塞 ，活塞通过连杆 跟 曲轴 相连。 查阅资料，小组合作完成下列问题： 问：气缸的作用是？ 答：燃料燃烧的地方。 问：火花塞的作用是？ 答：点火装置，产生电火花，使燃料燃烧。 问：连杆的作用是？ 答：传递动力 阅读课本P26，自行完成下列填空。 （二）工作原理 汽油在气缸里面燃烧时生成 高温高压 的燃气，推动活塞 做功 。活塞运动带动 曲轴 转动。 （三）工作过程 问：怎样才能使汽油机连续工作？ 答： 要使汽油机连续工作，活塞必须能在气缸内往复运动。 1.活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个 冲程 。 2. 多数 汽油机是由 吸气、压缩、做功、排气 四个冲程的不断 循环 来保证连续工作的。 看课本P27页图14.2-5 四冲程汽油机的工作示意图，了解四个冲程的工作特点并小组讨论完成下列问题： 问：压缩冲程中燃料混合物被压缩，其内能和温度会如何变化？ 答：内能增加，温度升高。 问：做功冲程中火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧的这种点火方式称之为？ 答：点燃式。 自行完成P27想想议议 答：1.在四个冲程中，吸气冲程和排气冲程无能量转化；压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。 2.四个冲程中，只有做功冲程中燃气对外做功，使汽车获得动力。其他3个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。 3.排气冲程排出气缸的废气。 小组合作完成下面这个问题 问：汽油机每完成一个工作循环，有几个冲程？活塞往复运动几次？曲轴转动几周？对外做功几次？ 答：每完成一个工作循环，有4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴转2周，对外做功1次。 自行完成例题2 例题2：如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（　C　） A．一个工作循环的正确顺序是：乙甲丙丁 B．乙图冲程能获得动力 C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程 D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程 三、柴油机 阅读课本P27、P28柴油机内容，结合所学汽油机知识，完成下列问题及填空。 （一）构造： 问：柴油机的构造和汽油机相似，其与汽油机的区别是？ 答：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。在吸气冲程中吸进气缸的只有空气。 问：汽油机是火花塞产生电火花来使燃料燃烧的，这种点火方式称之为点燃式。而柴油机是通过压缩空气直接点燃柴油的，那么这种方式又称为？ 答：压缩空气使空气的内能增大，温度升高，这个温度起过了柴油的着火点，使柴油燃烧，这种点火方式称为压燃式。 （二）工作原理： 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功。 （三）工作过程 柴油机的工作过程与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的。每完成一个工作循环，曲轴转两周，活塞往复运动两次，对外做功一次。除做功冲程外的其他三个冲程，也都是靠曲轴的惯性来完成的。 由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机 高 ，因此在做功冲程中气体的压强也 大于 汽油机，因而可以输出 更大 的功率。 由于柴油机工作过程中气体的压强较大，要求各有关零件具有 较高 的结构强度，因此早期的柴油机比较 笨重 ，主要应用在 载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上 ，有的地方还用它带动发电机发电。随着近年来柴油机技术的发展，其体积、噪声和污染等方面的问题都逐步得到了改善。 小组合作，查阅资料，完成下表。 （四）汽油机和柴油机的异同 汽油机 柴油机 不同点 燃料 汽油 柴油 构造 汽缸顶部有一个 火花塞 汽缸顶部有一个 喷油嘴 点火方式 点燃式 压燃式 吸气冲程 吸入 汽油和空气的混合物 吸入 空气 压缩冲程 压缩程度 小 （较大/较小） 压缩程度 大 （较大/较小） 做功冲程 火花塞产生电火花，使燃料燃烧 喷出的雾状柴油遇到高温高压的热空气燃烧 特点 轻巧但输出功率小 （大/小） 笨重但输出功率 大（大/小） 应用 摩托车、小汽车等小型设备 载重汽车、火车等重型设备 相同点 1.都是燃料在汽缸内燃烧。 2.都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 3.压缩冲程都是机械能转化为内能，做功冲程都是内能转化为机械能。 自行完成例题3 例题3：下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（　A　） A．在做功冲程中，都是把内能转化为机械能 B．柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 C．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 D．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气 自行阅读课本P28科学世界——现代汽车 自主完成课本P29练习与应用 1.答：走马灯中能量转化过程为：蜡烛燃烧，化学能转化为内能，使空气受热上升，热空气的内能转化为扇叶和纸片小人的机械能，从而带动它们转动。这一能量转化过程与四冲程汽油机的做功冲程相似。在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压燃气，燃气的内能转化为活塞、曲轴等的机械能，推动活塞做功，带动曲轴转动。 2.答：还有轮船、拖拉机、收割机、推土机、压路机、坦克、火箭、火车等都使用了热机。其中，拖拉机、收割机、推土机、压路机、坦克都使用了内燃机，有的轮船也使用了内燃机。火车可分为内燃机车和蒸汽机车，其中内燃机车使用的是内燃机。 3. 4.答：（1）做功冲程；（2）做功冲程；（3）压缩冲程 解析：在做功冲程中，燃料在气缸内燃烧，将化学能转化为内能，燃气推动活塞运动，再将内能转化为机械能；在压缩冲程中，将机械能转化为内能。 5.解：由题图可知此时发动机每分钟曲轴转动750转，对于四冲程汽油机，曲轴每转动1圈完成2个冲程，所以此时发动机每分钟完成的做功冲程数为=375个。 6.解：详见上面。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 班级：九年级（ ）班 姓名： 14.热机（导学案）原卷版 一、学习目标 1.通过实验,知道利用内能可以做功,初步了解热机的工作原理。 2.了解四冲程汽油机的基本结构、工作过程及能量转化。 3.了解柴油机与汽油机的工作过程的异同。 二、教学过程 导入新课 思考：汽车能跑、轮船能行、飞机能飞，它们动力从何而来？这些交通工具都离不开一种重要的机器，你知道是什么吗？ 一、热机 小组合作，完成P25演示实验，注意：1.实验时，橡胶塞不要塞得太紧，避免橡胶塞不能冲出，导致试管炸裂而伤人。2.试管口不能对着人,以防橡胶塞冲出试管口时伤人。 P25演示：不同形式能量之间的转化 实验现象： 现象分析： 实验结论： 阅读课本P25，自行完成下列填空。 （二）热机 1.定义： 。 2.种类：热机的种类很多，如 等。尽管它们的构造不同，但它们具有一个共同的特点，就是 。 3.（小组合作讨论）热机工作时的能量转化 4.内燃机 ①定义：燃料 在发动机 内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。 ②分类：内燃机分为 和 两大类，它们分别用 和 作为燃料。 自行完成例题1 例题1：在试管里盛适量的水，用带两端开口的细玻璃管的橡胶塞塞住试管口（如图所示），加热试管使水沸腾，细玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（　　） A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高 B．实验过程中，通过做功使试管内水的内能增大 C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气 D．这个基本展示了蒸汽机的工作原理 二、汽油机 看课本P26图14.2-4 四冲程汽油机剖面图，了解四冲程汽油机构造，并自行完成下列填空。 （一）构造 左图是四冲程汽油机的剖面图。四冲程汽油机的主体是一个 ，气缸上部有 和 ，顶部有 ，下部有 ，活塞通过 跟 相连。 查阅资料，小组合作完成下列问题： 问：气缸的作用是？ 问：火花塞的作用是？ 问：连杆的作用是？ 阅读课本P26，自行完成下列填空。 （二）工作原理 汽油在气缸里面燃烧时生成 的燃气，推动活塞 。活塞运动带动 转动。 （三）工作过程 问：怎样才能使汽油机连续工作？ 答： 1.活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个 。 2. 汽油机是由 四个冲程的不断 来保证连续工作的。 看课本P27页图14.2-5 四冲程汽油机的工作示意图，了解四个冲程的工作特点并小组讨论完成下列问题： 问：压缩冲程中燃料混合物被压缩，其内能和温度会如何变化？ 问：做功冲程中火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧的这种点火方式称之为？ 自行完成P27想想议议 小组合作完成下面这个问题 问：汽油机每完成一个工作循环，有几个冲程？活塞往复运动几次？曲轴转动几周？对外做功几次？ 自行完成例题2 例题2：如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．一个工作循环的正确顺序是：乙甲丙丁 B．乙图冲程能获得动力 C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程 D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程 三、柴油机 阅读课本P27、P28柴油机内容，结合所学汽油机知识，完成下列问题及填空。 （一）构造： 问：柴油机的构造和汽油机相似，其与汽油机的区别是？ 问：汽油机是火花塞产生电火花来使燃料燃烧的，这种点火方式称之为点燃式。而柴油机是通过压缩空气直接点燃柴油的，那么这种方式又称为？ （二）工作原理： （三）工作过程 由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机 ，因此在做功冲程中气体的压强也 汽油机，因而可以输出 的功率。 由于柴油机工作过程中气体的压强较大，要求各有关零件具有 的结构强度，因此早期的柴油机比较 ，主要应用在 ，有的地方还用它带动发电机发电。随着近年来柴油机技术的发展，其体积、噪声和污染等方面的问题都逐步得到了改善。 小组合作，查阅资料，完成下表。 （四）汽油机和柴油机的异同 汽油机 柴油机 不同点 燃料 构造 汽缸顶部有一个 汽缸顶部有一个 点火方式 吸气冲程 吸入 吸入 压缩冲程 压缩程度 （较大/较小） 压缩程度 （较大/较小） 做功冲程 火花塞产生电火花，使燃料燃烧 喷出的雾状柴油遇到高温高压的热空气燃烧 特点 轻巧但输出功率 （大/小） 笨重但输出功率 （大/小） 应用 相同点 自行完成例题3 例题3：下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（　　） A．在做功冲程中，都是把内能转化为机械能 B．柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 C．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 D．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气 自行阅读课本P28科学世界——现代汽车 自主完成课本P29练习与应用 1 学科网（北京）股份有限公司 $$