12.4 热机与社会发展 教案-2025-2026学年沪粤版物理九年级上册

12.4　热机与社会发展 【知识要求】 1.了解热机的工作原理。 2.知道四冲程内燃机的工作过程。 3.知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 带橡胶塞的试管、铁架台、酒精灯 引导学生观察相关图片并回答：火车、轮船、汽车是常见的交通运输工具，你知道它们的动力来自哪里吗？它们工作过程中能量是如何转化的？ 实验：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。 教师提问：观察到什么现象？ 学生回答：橡胶塞被冲出。 教师要求学生讨论这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。 学生回答：燃料燃烧时将化学能转化为水蒸气的内能；水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能。 一、热机 1.定义：把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机械。 2.分类：蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。 3.共同特点： 例题讲解： 【例1】下图是世界上早期的蒸汽汽车模型，燃料燃烧使水温升高，水的　　　　能增加，再转化为汽车的　　　　能，使汽车前进。 【解析】燃料燃烧由化学能转化为内能，这些内能传给水，使水的内能增加，温度升高。水沸腾产生水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，推动汽车前进。 【答案】内　机械 二、汽油机 1.定义：使用汽油作为燃料的热机。 2.构造（详见课本图12－4－3）：气缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞。 3.工作过程： 冲程：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，叫做一个冲程。 教师引导学生观察课本图12－4－4“汽油机工作的四个冲程”，并归纳各冲程中汽油机两门及活塞状态： （1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动。 （2）压缩冲程：进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动。 （3）做功冲程：进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动。 （4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动。 教师提问：汽油机一个工作循环包括　　　个冲程，活塞往复运动　　　次，曲轴转动　　周，对外做功　　　次。 学生回答：汽油机一个工作循环包括4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次。 教师提问：在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？ 学生讨论回答：压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能。 教师提问：哪个冲程使汽油机获得动力？其他冲程是靠什么来运动的？ 学生讨论回答：做功冲程使汽油机获得动力，其他冲程要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。 教师安排学生阅读课本“信息浏览”。 4.柴油机与汽油机的区别 汽油机 柴油机 构造 火花塞 喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气 点火方式 点燃式 压燃式 应用 主要用于汽车、摩托车、飞机 主要用于挖掘机、轮船 　　例题讲解： 【例2】内燃机的一个工作循环有四个冲程，下图所示的是其中的　　　　冲程；它将　　　　能转化为　　　　能。 【解析】从题图可以看出，进气门、排气门都关闭，火花塞产生电火花，点燃混合燃料，燃料燃烧产生高温、高压的燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，属于做功冲程。 【答案】做功　内　机械 【妙记锦囊】内燃机的一个工作循环只有两个冲程进行了能量转化。压缩冲程中，通过压缩气体，将机械能转化为内能；做功冲程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能推动活塞做功，将内能转化为机械能。 三、热机效率 1.定义：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 2.公式：η＝×100％＝×100％。 3.提高方法：a.尽可能使燃料充分燃烧；b.尽量减小各种热量损失；c.机件间保持良好的润滑以减小摩擦。 例题讲解： 【例3】下图为某内燃机的能量流向图，则该内燃机的效率可表示为（　　） A.η＝×100％ B.η＝×100％ C.η＝×100％ D.η＝×100％ 【解析】热机的效率是指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；从能量流向图可以看出，用来做有用功的能量W有用＝E2，燃料完全燃烧放出的能量Q放＝E，故内燃机的效率η＝×100％＝×100％。 【答案】B 【迷津指点】热机的效率是用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。在燃料放出热量一定的情况下，用来做有用功的那部分能量越多，损失的能量越小，则该热机的效率就越高。 四、热机与环境 1.热机的利用对环境的影响：废气污染、噪声污染。 2.热机的利用与环境保护措施 （1）减少热机废气中的有害物质。 （2）控制废气排放的总量。 （3）充分开发利用污染少和无污染的能源。 （4）安装消声器，减少噪声。 例题讲解： 【例4】下列关于热机与环境保护的说法，正确的是（　　） A.热机的大量使用会造成环境污染 B.所有的热机都是用汽油作为燃料 C.汽车排放的尾气都是有毒气体 D.热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除 【解析】热机中的燃料在燃烧过程中会放出一定量的有毒气体和粉尘，所以热机的大量使用会造成环境污染，A正确。汽油机是用汽油作为燃料的，而柴油机则是用柴油作为燃料的，并不是所有的热机都是用汽油作为燃料，B错误。汽车排出的尾气并不都是有毒气体，C错误。热机所产生的噪声只能被消声器减弱，不可能被消声器完全消除，D错误。 【答案】A 12.4　热机与社会发展 热机与社会发展 　　 学科网（北京）股份有限公司 $$