第2节 热机（大单元教学课件）物理人教版2024九年级全一册

第十四章 内能的利用 物理九年级全一册 •人教版2024 第2节 热机 学习目标 01 02 03 04 物理观念 学生能认识到热机工作过程是内能与机械能的转化过程，深入理解不同形式能量之间可以相互转化，且在转化过程中遵循能量守恒定律。 科学思维 科学推理根据热机的工作原理和能量转化过程，进行逻辑推理。例如，推理在不同冲程中，活塞的受力情况、运动状态变化以及能量的转化方向，培养逻辑思维能力。 科学探究 通过观察生活中的热机应用场景，如汽车发动机、摩托车发动机等，发现热机工作过程中的一些物理现象，如热机运转时会发热、尾气排放等，提出有价值的物理问题。 科学态度与责任 关注热机技术的发展动态，意识到自身作为未来社会建设者，有责任运用所学物理知识，为热机技术的改进和创新，以及可持续能源的开发利用贡献力量，推动社会的可持续发展。 学习目标 教学重点 教学重点 热机工作原理与四冲程内燃机工作过程，包括各冲程细节与能量转化。热机效率概念、计算，及提高热机效率的方法与原理。 理解四冲程内燃机能量转化及各冲程配合机制。掌握热机效率概念、计算，提出实际提高热机效率的有效措施。 重点难点 人类生产力在进入电气化之前很长一段时间，处于热机时代，上图你看见什么了？ 课堂导入 蒸汽火车奔驰在绿色的希望田野上 课堂导入 国家发展电动汽车之前的燃油车车流 课堂导入 观察回答 生活生产中各式各样的热机，你还能说出哪些？ 点击图片播放耕田机 点击图片播放压路机 点击图片播放收割机 这些机械为我们的生活、生产以及交通带来便利，大家知道是什么为它们提供动力的吗？ 课堂导入 知识点一 不同形式能量之间的转化 探究新知 在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾。 ①管塞被冲出来; ②管口附近出现“白雾”。 观察到的现象有： 想一想 在这个实验过程中，能量是怎样转化的？ 探究新知 知识点二 热机 1. 人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械——热机。 2.工作原理：燃料的化学能 内能 机械能 燃烧 做功 探究新知 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 3.种类： 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 探究新知 知识点二 热机 晴 4.内燃机 （1）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 （2）种类：汽油机、柴油机 柴油做燃料的内燃机:柴油机 汽油做燃料的内燃机:汽油机 探究新知 知识点三 汽油机 1.汽油机的构造 由气缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴组成。 气缸 进气门 活 塞 连 杆 排气门 火花塞 曲 轴 要使汽油机连续工作，活塞必须能在气缸内往复运动。活塞在气缸里往复运动时，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。 探究新知 知识点三 汽油机 2.汽油机的冲程和工作循环 活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。 汽油机完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，叫做一个工作循环。 多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 探究新知 知识点三 汽油机 3.汽油机的工作过程（工作循环） 排气冲程 做功冲程 压缩冲程 吸气冲程 探究新知 知识点三 汽油机 汽油机的工作过程 进气门打开，排气门关闭。 活塞向下运动， 汽油和空气的混合物被吸入气缸， 曲轴转动半周。 吸气冲程 探究新知 知识点三 汽油机 进气门和排气门都关闭， 活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。 曲轴转动半周。 能量转化 空气被压缩时内能增大温度升高 压缩冲程 机械能转化为内能 探究新知 知识点三 汽油机 压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动。 高温高压的气体推动活塞做功，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。 曲轴转动半周。 能量转化 空气推动塞子做功，内能减少温度降低 做功冲程 内能转化为机械能 探究新知 知识点三 汽油机 进气门关闭，排气门打开， 活塞向上运动，把废气排出气缸。 曲轴转动半周。 排气冲程 探究新知 知识点三 汽油机 吸气 压缩 做功 排气 汽油机的工作循环 探究新知 知识点三 汽油机 探究新知 知识点三 汽油机 想想议议 1.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? 压缩冲程,活塞压缩气缸内燃料混合物做功，把机械能转化为内能；做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能。 2.哪个冲程使汽车获得动力? 做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，使汽车获得动力。 3.哪个冲程排出了气缸的废气? 排气冲程排出了气缸中的废气。 探究新知 知识点三 汽油机 对外做功1次 飞轮转动2周 活塞在汽缸中 往复运动2次 有4个冲程 四个冲程中，只有做功冲程气体对外做功，排气、吸气和压缩冲程，叫做做功冲程的辅助冲程，靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。汽油机必须靠外力做功来启动。 四冲程汽油机一个工作循环 探究新知 冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 冲程的作用 能的转化 吸气冲程 打开 关闭 向下 吸入汽油和空气的混合物 —— 压缩冲程 关闭 关闭 向上 压缩汽油和空气混合物做功， 使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能 做功冲程 关闭 关闭 向下 火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动 内能转化为机械能 排气冲程 关闭 打开 向上 排出废气 —— 汽油机四个冲程工作情况 探究新知 知识点四 柴油机 1.柴油机的构造 由汽缸、进气门、排气门、喷油嘴、活塞、连杆、曲轴组成。 气缸 进气门 排气门 喷油嘴 活 塞 连 杆 曲 轴 探究新知 知识点四 柴油机 2.柴油机的冲程（和汽油机相同） 冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程。 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。柴油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 探究新知 知识点四 柴油机 排气冲程 做功冲程 3.柴油机的工作过程（工作循环），和汽油机相同 压缩冲程 吸气冲程 探究新知 知识点四 柴油机 4.柴油机和汽油机的区别 喷油嘴 柴油机 柴油机气缸顶部 有一个喷油嘴 汽油机 火花塞 汽油机气缸顶部 有一个火花塞 探究新知 知识点四 柴油机 4.柴油机和汽油机的区别 柴油机 柴油机吸气冲程中吸入气缸中的是空气 汽油机吸气冲程吸入气缸中的是汽油和空气的混合物 汽油机 探究新知 知识点四 柴油机 4. 柴油机和汽油机的区别 柴油机 柴油机在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。（柴油燃烧方式：压燃式）。 汽油机压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，将汽油点燃使汽油燃烧（汽油燃烧方式：点燃式）。 汽油机 探究新知 知识点四 柴油机 4.柴油机和汽油机的区别 柴油机 在做功冲程中，柴油机气缸中燃气的压强比汽油机气缸中燃气的压强大。在活塞横截面积（或直径）相同、活塞在气缸中行程相同的情况下，柴油机燃气对活塞做功多。在转速相同的情况下，柴油机输出功率较大。 汽油机 在做功冲程中，柴油机气缸中燃气的压强比较大，气缸壁制作得比较厚，柴油机比较笨重。 探究新知 知识点四 柴油机 4.柴油机和汽油机的不同点： 汽油机 柴油机 构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 汽油与空气的混合物 空气 压缩冲程 混合物被压缩后，压强可达106帕； 温度可达250～400℃. 空气被压缩后，压强可达3～4×106帕；温度可达500～700℃ 做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧（点燃式） 喷雾状柴油，遇高温燃烧（压燃式） 用途 轻巧、体积小，家用轿车、 轻型飞机等。 笨重、经济、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机工作等。 探究新知 知识点四 柴油机 5.汽油机与柴油机的相同点 都是把内能转化成机械能，工作过程（循环）都包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程. 开始运转（启动）时，要靠外力做功使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，完成做功冲程后靠飞轮的惯性辅助冲程。 探究新知 【例1】 一台单缸四冲程汽油机，如图所示为________冲程，若飞轮转速为3600r/min，该汽油机活塞1s对外做功_______次。 做功 30 课堂练习 【例2】 根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（ ） 汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴 B. 汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴 油的混合 C. 吸气冲程是内能转化为机械能 D. 压缩冲程是内能转化为机械能 A 课堂练习 【例题3】从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中 （1）哪个冲程存在着化学能转化成内能的过程？ （2）哪个冲程存在着内能转化成机械能的过程？ （3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？ 【解答】（1）在做功冲程中（压缩冲程结束时）存在着化学能转化为内能的过程； （2）在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程； （3）在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。 课堂练习 汽油机 柴油机 内燃机 种类 喷气发动机 蒸汽机 利用内能做功，将内能转化为机械能的机器 热机 汽轮机 构造 工作原理 工作过程 应用 课堂小结 1.基础性作业：教材P29 ①-⑥题 2.拓展性作业： 大家可以通过查阅车辆使用手册、上网搜索或者请教专业维修人员来获取。分析这些参数对热机性能的影响时，要结合我们课堂上学到的知识，比如功率影响动力大小，热机效率影响能源利用情况等。下节课我们一起分享交流，看看大家的调查成果。 布置作业 谢谢聆听 谢谢聆听 学习目标 Lavf58.46.101 Lavf58.12.100 UPYUN Transcoding 2019-12-27T21:52:17.12577 UPYUN Transcoding Lavf58.46.101 Lavf57.62.100 $$