2.1 热机 导学案 2025-2026学年教科版（2024）初中物理九年级上册

教科版（2024）九上《2.1 热机 》学案 【学习目标】 学习目标 物理观念： 1.理解内燃机结构与工作循环及能量转化 2.明确汽油机与柴油机的结构差异和适用场景 3.掌握热机效率定义，能分析提高效率的途径 科学思维： 1.通过模型建构抽象内燃机工作原理，培养抽象思维 2.对比汽油机与柴油机的异同，提升归纳分析能力 3.运用能量守恒分析热机效率，强化逻辑推理能力 科学探究： 1.针对内燃机工作过程提出问题 2.通过观察实验收集证据，得出工作规律 科学态度与责任： 1.认识热机对社会进步的推动作用，激发学习兴趣 2.关注热机造成的环境污染，树立环保与改进意识 学习重点 1.热机效率的概念及计算公式。 2.分析热机工作时的能量流向，探究提高热机效率的途径。 学习难点 1.理解热机工作过程中能量损耗的原因及效率的物理意义。 2.灵活运用公式进行热机效率的计算，结合实际提出合理的提效措施。 【课前预习】 一、内燃机 1.应用最广泛的热机是活塞式内燃机，常见的有______机和______机。 二、汽油机的工作过程 2.多数汽油机是由______、______、______和______四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 （1）吸气冲程：进气门______，排气门______，活塞向______运动，汽油和空气的混合物从进气门吸入汽缸。 （2）压缩冲程：进气门和排气门都______，活塞向______运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度______。 （3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动活塞向______运动，并通过连杆带动曲轴转动，对外______。 （3）排气冲程：进气门______，排气门______，活塞向______运动，把废气排出汽缸。 【课中研学】 探究点一 内燃机 1. 蒸汽机的燃料在汽缸外燃烧，随着应用的不断深入，人们发现这一模式存在诸多缺陷。能否直接将燃料在汽缸内燃烧，利用燃气直接推动活塞做功? 2.演示实验：内能转化为机械能。 如图所示，在透明塑料盒上钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针插入孔中，打开盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖好，然后按下火花发生器大按钮，观察发生的现象。 3.什么是内燃机？它与蒸汽机相比有哪些优点？ 探究点二 汽油机的工作过程 1. 汽油机是如何工作的？什么是冲程？汽油机的一个工作循环包括哪些冲程？ 2.观察：汽油机工作的四个冲程。 思考：每个冲程的工作过程是怎样的？有什么能量转化？一个工作循环中，活塞往复几次？飞轮和曲轴转动几周？对外做功几次？ 【课堂总结】 【分层作业】 核心巩固 （巩固性作业） 一、填空题 1.热机是将燃料的______能通过燃烧转化为______能，再通过做功转化为______能的装置。 2.四冲程汽油机的四个冲程依次是吸气冲程、______冲程、______冲程和排气冲程。 3.在四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞向______运动，燃料混合物被压缩，______能转化为______能。 4.做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向______运动，实现______能向______能的转化。 二、选择题 5.下列属于热机的是（ ） A. 电动机 B. 发电机 C. 蒸汽机 D. 电磁起重机 6.四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（ ） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 7.四冲程汽油机一个工作循环中，对外做功的次数是（ ） A. 1 次 B. 2 次 C. 3 次 D. 4 次 8.在四冲程汽油机的工作过程中，进气门和排气门都关闭的冲程是（ ） A. 吸气冲程和排气冲程 B. 压缩冲程和做功冲程 C. 吸气冲程和压缩冲程 D. 做功冲程和排气冲程 9.下列关于热机的说法中，正确的是（ ） A. 热机效率可达 100% B. 热机是将机械能转化为内能的装置 C. 汽油机吸入气缸的是空气 D. 柴油机的压缩比一般比汽油机大 10.四冲程汽油机中，依靠飞轮惯性完成的冲程有（ ） A. 吸气、压缩、做功冲程 B. 压缩、做功、排气冲程 C. 吸气、压缩、排气冲程 D. 吸气、做功、排气冲程。 （拓展性作业）素养提升 11．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法正确的是（ ） A. 汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B. 柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸入气缸 C. 汽油机在做功冲程中，进气门关闭、排气门打开 D. 汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能 12.某单缸四冲程汽油机飞轮转速为 1200r/min，则该汽油机 5s 内完成冲程数和做功次数分别为（ ） A. 100 个冲程，25 次做功 B. 200 个冲程，50 次做功 C. 100 个冲程，50 次做功 D. 200 个冲程，25 次做功 13.关于热机，下列说法正确的是（ ） A. 随着科学技术的发展，热机的效率可达到 100% B. 四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程 C. 柴油机在吸气冲程中，将空气和柴油的混合物吸入气缸 D. 热机的大量使用不会造成环境污染 14.在四冲程汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（ ） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 15.下列现象中，利用热机工作原理的是（ ） A. 用燃气灶烧水 B. 火箭升空 C. 电动机带动水泵抽水 D. 电暖器取暖 自我提升 （探究性作业） 选做题： 三、综合题 16．汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时将 能转化为 能．如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 冲程．若汽油机飞轮转速为3600r/min，则该汽油机1s内对外做功 次． 17.综合题：分析汽车发动机工作时能量的流向，列举出至少三种能量损耗的途径，并说明为减少这些损耗可采取的措施。 参考答案 【课前预习】 1.汽油；柴油 2. 吸气；压缩；做功；排气 （1）打开；关闭；下 （2）关闭；上；升高 （3）下；做功 （4）关闭；打开；上 【作业布置】 1. 化学；内；机械 2.压缩；做功 3.上；机械；内 4.下；内；机械 5.C 6.C 7.A 8.B 9.D 10.C 11.D解析：飞轮转速 1200r/min=20r/s，即 1s 转 20 圈；每 2 圈完成 4 个冲程、1 次做功，所以 5s 转 100 圈，完成 200 个冲程、50 次做功。答案：B 12.B 13.B 14.B 15. 化学 内 做功 30 解析：汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为内能； 从图中可以看出，火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，将内能转化为了机械能；飞轮的转速是2400r/min，所以每秒转动的圈数为n=3600/60=60， 因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×60=120个冲程； 因为完成四个冲程，对外做功一次，所以1s可以做功120/4=30次． 16.答案：能量损耗途径：①废气带走大量热量；②散热损失；③克服机械摩擦做功。 减少损耗措施：①安装废气涡轮增压器回收部分废气能量；②对发动机进行良好隔热处理；③使用合适的润滑油减小摩擦。 学科网（北京）股份有限公司 $$