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

热机 第1节 第2章 改变世界的热机 （教科版）九年级 上 大单元知识框架 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 激趣导入 赛车场上，一辆辆赛车发出阵阵轰鸣，闪电般地飞驰。或许你不知道，赛车的强劲动力来自赛车的一系列燃烧。 任务一：内燃机 小小热机 蒸汽机工作过程中，燃料在试管外部燃烧，燃料的化学能转化为内能后只有少量传给了水，使水沸腾变成水蒸气，驱动叶轮转动。 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? 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: 演示实验：内能转化为机械能 新知探究 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。 注意安全 实验视频：内能转化为机械能 新知探究 能量转化： 酒精的化学能 → 燃气的内能 → 盒盖的机械能 现象：按下按钮，产生电火花，点燃酒精和空气混合物，酒精燃烧爆炸，推动盒子做功 结论：燃气的内能转化为机械能 内燃机的定义：燃料直接在汽缸内燃烧的热机叫“内燃机”。 锅炉 气缸 早期的蒸汽机汽车，车身笨重，效率很低。 内燃机的优点： 机身小巧、质量较轻、热效率高。 新知探究 这是应用最广泛的一种热机的工作原理。 这种热机工作时，燃料在气缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功，因此叫做活塞式内燃机。 新知探究 汽油机 柴油机 新知探究 常见的活塞式内燃机有汽油机和柴油机。 在机车、汽车、农用机械中，广泛使用着汽油机和柴油机等属于内燃机。 汽油机动力汽车是我们生活中主要的交通工具 大部分农业机械是靠柴油机工作的 新知探究 任务二：汽油机的工作过程 工作原理： 利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气（化学能转化为内能），燃气推动活塞做功（内能转化为机械能）。 1. 汽缸 2. 活塞 3. 连杆 4. 曲轴 5. 进气活门 6. 排气活门 7. 火花塞 8. 飞轮 汽油机的构造 冲程：活塞在往复运动中从汽缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 要使汽油机连续工作，活塞必须在推动曲轴后回到原来的位置，以便再次推动曲轴，这就要求活塞能在汽缸里做往复运动。 新知探究 观察：汽油机工作的四个冲程 多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧—膨胀做功（简称做功） 和排气四个冲程不断循环来保证连续工作。 该四个冲程称为发动机的一个工作循环。 新知探究 吸气冲程 汽油和空气 吸入汽油和空气的混合物 进气门开，排气门关 活塞向下运动 新知探究 压缩冲程 进气门关，排气门关 活塞向上运动 燃料混合物被压缩，气体体积减小、压强增大、温度升高、内能增加。 机械能转化为内能 新知探究 做功冲程 进气门关，排气门关 压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体。 活塞向下运动 并通过连杆带动 曲轴对外做功 内能转化为机械能 新知探究 排气冲程 燃烧后的废气 进气门关，排气门开 活塞向上运动 新知探究 观看视频：四冲程汽油机的工作过程 新知探究 归纳总结： 吸气 压缩 做功 排气 一个循环 4个冲程 活塞往复2次 飞轮和曲轴转动2周 对外做功1次 燃料燃烧1次 只有做功冲程对外做功，其他三个冲程靠飞轮惯性完成。 新知探究 在实际应用中，为了增大功率和减小震动，常把四个或更多的汽缸组合在一起，它们的做功冲程是轮流进行的。如图所示的内燃机是一部汽车配备的四缸发动机，这可是汽车里构造最为精密、复杂的部件。 新知探究 汽车用四缸内燃机 发展空间 把易拉罐剪开，做成一个如图所示的热风车。下边放一支点燃的蜡烛，叶轮就会转起来。请用能量的转化来解释这个实验。这和热机有类似之处吗？ 家庭实验室：制作热风车 　　蜡烛燃烧时，将化学能转化为内能；蜡烛燃烧使空气受热后，温度升高，密度减小而上升，推动风车转动，此过程将内能转化为机械能； 　　热机工作过程中，首先将燃料的化学能转化为内能，然后内能转化为机械能，本实验中的热风车和热机有类似之处。 课堂小结 热机（二） 内燃机 定义：燃料在汽缸内燃烧的热机 优点：机身小巧、质量轻、热效率高 汽油机工作过程 冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端 循环特点：4冲程，活塞2次往复，飞轮2周，做功1次 类型：活塞式内燃机（汽油机、柴油机） 应用：汽车（汽油机）、农业机械（柴油机） 工作循环（四冲程） 吸气冲程：进开排关，活塞下，吸油气混合 压缩冲程：进排关，活塞上，机械能→内能 做功冲程：进排关，火花塞点火，内能→机械能 排气冲程：进关排开，活塞上，排废气 练习与应用 1．四冲程汽油机中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 C 2．下列装置中属于热机的是（ ） A. 电动机 B. 蒸汽机 C. 发电机 D. 电热水器 B 3．四冲程汽油机一个工作循环中，活塞往复运动次数和飞轮转动圈数分别为（ ） A. 2 次，2 圈 B. 4 次，4 圈 C. 2 次，4 圈 D. 4 次，2 圈 A Lavf57.62.100 $$