10.4 热机（课件）- 2025-2026学年物理北师大版（2024）九年级全一册

该初中物理课件围绕热机展开，涵盖热机定义、种类（蒸汽机、内燃机等）及汽油机、柴油机四冲程工作原理，通过加热试管顶开软木塞、酒精燃烧顶开盒盖两个演示实验导入，结合预习清单搭建学习支架，帮助学生衔接内能转化与热机知识。 其亮点在于以演示实验和任务驱动引导科学探究，通过四冲程模型建构与汽油机柴油机结构、工作过程对比培养科学思维，贯穿能量转化的物理观念。如分析做功冲程能量转化、对比火花塞与喷油嘴差异，助力学生深化理解，教师可借完整预习、任务、评价体系提升教学效率。

第十章　机械能、内能及其转化 第四节　热机 1 预习清单 1.将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为_____________的机器,统称为热机。热机的种类很多,如_________、_________、_________、_____________等。 2.常见的内燃机通过燃料在__________燃烧把内能转化为机械能,通常包括__________和__________两大类。 机械能 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 机器内部 汽油机 柴油机 预习清单 3.喷气发动机的燃料在__________内燃烧后产生高温、高压的气体,这种气体从______________以极高的速度喷出,从而产生很大的__________推动机身向前运动。喷气发动机又分为__________喷气发动机和__________喷气发动机两类。 燃烧室 发动机尾部 反冲推力 空气 火箭 预习清单 4.汽油机是通过____________来工作的。四冲程汽油机的工作过程由__________、__________、__________、 __________四个冲程组成,其中将内能转化为机械能的冲程是__________冲程。 5.汽油机气缸的顶部有__________,柴油机气缸的顶部有__________。 燃烧汽油 吸气 压缩 做功 排气 做功 火花塞 喷油嘴 导入新课 这个过程中,能量是如何转化的? 内能转化为机械能。 【演示实验1】如图所示,在试管中加入一定量的水,塞上软木塞,用酒精灯加热试管。等水沸腾后,可以看到水蒸气把软木塞顶跑。 导入新课 这个过程中,能量是如何转化的? 还是内能转化为机械能。 【演示实验2】如图所示,在塑料盒内喷入少量酒精,将盒盖密封,用压电引火器引燃盒内酒精与空气的混合气体,盒盖被顶出。 这些简单的装置都与热机类似,本节课我们就一起来认识热机。 任务一：热机的种类 提问:将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为机械能的机器,统称为热机。你们能说出一些生活中的热机吗? 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 内燃机和喷气发动机的相关知识: (1)内燃机: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。 任务一：热机的种类 (2)喷气发动机:喷气发动机的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体,这种气体从发动机尾部以极高的速度喷出,从而产生很大的反冲推力推动机身向前运动。喷气发动机又分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机两类。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。 任务二：汽油机 提问:汽油机是通过燃烧汽油来工作的。请大家观察汽油机的结构示意图,说一说,汽油机是由哪些部分组成的? 由活塞、进气门、排气门、火花塞、气缸、连杆、曲轴等组成。 任务二：汽油机 汽油机的每个工作循环曲轴转动2圈。 思考:汽油机的每个工作循环曲轴转动几圈? 任务二：汽油机 总结: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。 提问:如果把每个工作循环分成四部分,曲轴每转动半圈为一部分,那么,汽油机在每一部分中的工作过程是怎样的呢? 任务二：汽油机 活塞由最上端向下运动,进气门打开,排气门关闭,汽油和空气的混合物从进气门被吸入气缸。当活塞运动到最下端时,进气门关闭。 第一冲程:吸气冲程。 任务二：汽油机 进气门和排气门都关闭,活塞由最下端向上运动,燃料混合物被压缩,气缸内温度升高,气压增大。 第二冲程:压缩冲程。 任务二：汽油机 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。燃料混合物剧烈燃烧,产生高温、高压气体,推动活塞向下运动,并通过连杆驱使曲轴转动。 第三冲程:做功冲程。 任务二：汽油机 进气门关闭,排气门打开,活塞在转动的曲轴带动下从最下端向上运动,把废气排出气缸,为下一个工作循环做好准备。 第四冲程:排气冲程。 任务二：汽油机 提问:四个冲程中,哪个冲程对外做功? 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。 提问:压缩冲程的能量是如何转化的? 机械能转化为内能。 提问:做功冲程的能量是如何转化的? 内能转化为机械能。 任务三：柴油机 提问:柴油机是用柴油作燃料的热机,它的工作原理与汽油机大致相同。请大家观察柴油机的主要构造示意图,思考一下,柴油机与汽油机在结构上有什么区别? 从构造上看,柴油机和汽油机的区别主要是柴油机气缸的顶部有一个喷油嘴,但没有火花塞。 任务三：柴油机 思考:柴油机是如何工作的? 总结:柴油机的工作过程与汽油机基本相同,一个工作循环也包括四个冲程。 任务三：柴油机 吸气冲程:柴油机吸入气缸中的只是空气,而不像汽油机那样吸入的是汽油和空气的混合物。 压缩冲程:活塞将气缸内的空气压缩成高温的气体,其温度超过柴油的燃点。 任务三：柴油机 做功冲程:在压缩冲程结束时,由喷油嘴向气缸内喷射雾状的柴油,这些雾状的柴油在气缸内的高温空气中剧烈燃烧。由于雾状柴油的燃烧,气缸内的压强急剧增大,气体对活塞做功,将活塞推向气缸的下端。 排气冲程:与汽油机的情况相同,都是把废气排出气缸,为下一个工作循环做好准备。 任务三：柴油机 柴油机的这种点火方式称为压燃式。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。 任务四：火箭 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,筒上端封闭、下端开口,筒侧小孔引出导火线。点燃导火线后,火药在筒中燃烧,产生大量气体,高速向后喷射,产生向前的推力。这就是现代火箭的雏形。 任务四：火箭 现代火箭使用的是喷气发动机。液体燃料火箭喷气发动机主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和喷口组成。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。此后,由于燃烧室的温度已经很高,进入燃烧室的燃料在氧化剂的作用下可以自行燃烧。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。在此过程中,燃料的化学能转化为内能,进而转化为火箭的机械能。 任务四：火箭 现代火箭功率巨大,不仅可以在高空飞行,还可以飞出大气层。多级火箭可以作为星际航行的运载工具。我国的航天事业虽然起步较晚,但经过我国航天人几十年的努力,现在已达到国际领先水平。 核心总结 课堂评价 1.热机工作时,所发生的能量转化过程是 ( ) A.机械能—内能—化学能 B.化学能—内能—机械能 C.化学能—机械能—内能 D.内能—化学能—机械能 B 课堂评价 2.如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图,下列说法中正确的是 ( ) B A.甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的 B.丙冲程中活塞向上运动排出废气 C.丁冲程发生的能量转化是内能转化为机械能 D.一个完整工作循环的顺序是:乙、甲、丁、丙 课堂评价 3.火箭发动机与普通内燃机的主要区别是 ( ) A.火箭需要空气助燃 B.火箭自带氧化剂,可在真空中工作 C.火箭使用电能驱动 D.火箭不需要燃料 B $$