14.3 热机 课件 -2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦热机，涵盖热机定义、内燃机分类及四冲程工作原理，通过工业革命热机发明的历史背景导入，衔接内能知识，搭建从能量转化到热机应用的学习支架。 其亮点在于结合实验探究（燃气推动橡胶塞）、对比归纳（汽油机与柴油机表格）及拓展视频（四冲程原理、走马灯制作），培养科学探究和科学思维能力，融入火箭技术等内容渗透科学态度与责任。学生能直观理解原理，教师可利用丰富资源提升教学效率。

热机冲程是不是总搞混？机械能与内能是在哪个冲程转化？用动画放慢工作过程，热机问题一下就懂了。气缸顶部装着火花塞，专门负责点火，两侧是进气门和排气门，下方是活塞，活塞通过连杆和曲轴连在一起，活塞能带动曲轴转动。当它在气缸里往复运动时，从气缸一端移动到另一端的过程就叫一个冲程。大多数汽油机靠四个冲程不断循环才能持续工作，这四个冲程分别是吸气、压缩、做工、排气。咱们先看吸气冲程，这时候进气门打开，排气门紧紧关闭，活塞往下运动，汽油和空气的混合气体就被吸进气缸里，等活塞从最上端移动到最下端，吸气冲程就完成了。紧接着是压缩重重，这会儿进气门、排气门全部关闭，活塞开始往上运动，把气缸里的燃料混合物压缩，活塞从最下端移动到最上端，这个过程里机械能会转化成内能，想想这会儿气缸里的混合物温度会变高还是变低？再来重点说做工冲程，压缩冲程刚结束，火花塞就会打出电火花，让燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，这些气体推着活塞儿往下运动，还带动曲轴转动，对外输出动力。活塞从最上端移动到最下端，这一步就是汽油机动力的来源，同时内能转化成机械能。最后到排气冲程，进气门保持关闭，排气门，打开活塞往上运动，把燃烧后的废气排出气缸，等活塞从最下端移动到最上端，排气冲程就结束了。咱们快速过一下这几个知识点，加深一下记忆。进气门打开排气门关闭是吸气冲程，排气门打开进气门关闭是排气冲程，进气门、排气门都关闭，活塞往上动是压缩冲程，这时候机械能转化成内能。进气门、排气门都关闭，活塞往下动是做功冲程，这时候内能转化成机械能，也是唯一对外做功的冲程。王俊德。 null热机 第三节 第十四章内能与热机 （沪科版）九年级 全 01 课标解读 02 学习目标 03 激趣导入 04 新知探究 05 观察思考 06 实验探究 07 分析讨论 11 作业布置 10 课堂小结 09 练习与应用 08 拓展延伸 课标解读 1.了 解热机的工作原理，知道四冲程内燃机工作时的能量转化；能领会内能的利用在人类社会发展中的重要意义。 2.能了解能量转化的意义，体会热机对人类文明进程的推动作用。 学习目标 1.物理观念：了解内燃机的分类，掌握四冲程内燃机的工作顺序及每个冲程的核心特点，明确热机的能量转化； 2.科学思维：通过对比汽油机与柴油机的结构、工作冲程，归纳两者的异同点，培养 “对比分析→归纳总结” 的科学思维。 3.科学探究：通过观察四冲程汽油机 / 柴油机的示意图或动画，分组讨论每个冲程的工作细节； 4.科学态度与责任：体会热机对人类社会发展的推动作用，增强民族自豪感，培养 “科技强国” 的责任意识。 重点： 四冲程汽油机的工作原理与能量转化；汽油机与柴油机的核心差异。 难点： 四冲程的循环性；压缩冲程与做功冲程的区分。 学习目标 激趣导入 几百年前，人们靠人力、畜力干活，又累又慢。后来人们发明了一种机器：烧燃料，产生热，用热来做功，这就是热机。它直接推动了工业革命，改变了世界。 今天我们就来认识：热机到底是什么，它是怎样工作的。 新知探究 一、热机 1.定义：将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的发动机则称为热机 2.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。 汽油机 柴油机 内燃机中最常见的是汽油机和柴油机。 汽车、摩托车、 公交车、 拖拉机、收割机、火车（内燃机车） ​飞机 轮船、坦克、装甲车等都用到热机 新知探究 3.应用:内燃机具有运转速度快、质量轻、功率大的特点。其应用范围越来越广，极大地改善了陆地、海洋，乃至空中的交通运输方式。 以汽油作燃料的小汽车和飞机 新知探究 火箭喷气发动机 火车（内燃机车） 汽轮机 实验探究 二、汽油机 1.实验探究：燃气内能的转化 （1）实验器材 金属圆筒、橡胶塞、酒精、电火花点火器、支架 （2）实验步骤 ①在金属圆筒内滴入2～3滴酒精，摇晃圆筒，让酒精充分挥发成酒精蒸汽。 橡胶塞 酒精蒸汽和空气的混合物 电火花 实验装置 ②用橡胶塞将圆筒口轻轻塞紧，不要塞太紧。 ③将圆筒放在平稳处，按下电火花点火器点火。 ④观察橡胶塞的运动情况。 （3）实验现象 点火后，圆筒内混合气体迅速燃烧，产生高温高压燃气，橡胶塞被猛地弹出。 （4）实验结论 混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的内能转变为橡胶塞的机械能。 实验探究 讨论交流 思考讨论：在实验中应注意哪些问题？ 参考答案：①圆筒口不要对着人，防止橡胶塞弹出伤人； ②酒精用量要少，防止燃烧过猛； ③实验环境远离易燃物，保持通风。 橡胶塞 酒精蒸汽和空气的混合物 电火花 实验装置 新知探究 2. 汽油机 （1）定义：利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功的内燃机。 （2） 汽油机的构造 汽油机主要由气缸、火花塞、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、连杆和曲轴组成。 火花塞 进气道 排气道 进气阀 排气阀 气缸 活塞 连杆 曲轴 新知探究 （3）工作过程 ①冲程：汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程。 ②四个冲程 汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 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。 新知探究 火花塞 进气道 排气道 进气阀 排气阀 气缸 活塞 连杆 曲轴 吸气冲程 （a）吸气冲程 旋转的曲轴通过连杆带动活塞，使活塞从气缸上部向下运动，进气阀开启，空气和汽油的混合气体通过进气道进入缸内。 新知探究 压缩冲程 （b）压缩冲程 两个气阀关闭，活塞在曲轴带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内能，因此，内能增加、温度升高、压强增大。 新知探究 做功冲程 （c）做功冲程 压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。 新知探究 排气冲程 在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程。 （d）排气冲程 曲轴因为惯性继续转动使活塞上升，排气阀打开，将燃烧后的废气排出缸外。 内燃机的工作原理视频 新知探究 观察思考：汽油机在一个工作循环中，有几个冲程，活塞往复几次，飞轮转动几周，对外做功几次？ 观察思考 参考答案：汽油机在一个工作循环中，有4个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外做功1次。 三、柴油机 1.定义：利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功的内燃机。 新知探究 曲轴 活塞 气缸 进气门 排气门 喷油嘴 连杆 2.构造 它与汽油机在结构上的主要不同是气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴。 3. 工作过程 新知探究 四冲程柴油机工作原理也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环，从而保证连续工作。 （a）吸气冲程 （b）压缩冲程 （c）做功冲程 （d）排气冲程 柴油机工作原理示意图 （a）吸气冲程 进气阀打开，排气阀关闭活塞向下运动，吸入空气。 新知探究 活塞 排气门 进气门 （b）压缩冲程 两气阀均关闭，活塞向上运动压缩空气，气体温度升高，超过柴油的燃点。 新知探究 (c)两气阀均关闭，喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动。 （d）进气阀关闭，排气阀打开，活塞向上运动，将废气排出。 交流讨论 交流讨论：柴油机为什么没有点火装置？ 参考答案：这是因为柴油机的压缩比要比汽油机大，即把吸入的空气压缩到1/12～1/20（汽油机为1/6～1/9）。这时压强达到35～45大气压，温度可升高到700～1500℃。所以柴油机没有点火装置，在压缩冲程末，由喷油嘴喷入雾状柴油立即点燃。 归纳总结 汽油机 柴油机 构造不同 火花塞 喷油嘴 燃料不同 汽油 柴油 吸气冲程 空气和汽油的混合物 空气 点燃方式 点燃式 压燃式 做功冲程 燃气压强小 燃气压强大 效率 效率低 效率高 应用 小汽车、飞机 重型汽车、火车 4.柴油机和汽油机相比较你知道有哪些不同之处吗？ 调研并制作神奇“走马灯” 拓展延伸 走马灯 走马灯是节日常见的一种灯饰，是我国具有悠久历史的民间工艺制品。 1.走马灯原理 走马灯之所以能“自动”旋转，是因为利用了热空气对流产生动力，核心是热浮力原理。 （1）热传递（对流）：原理：蜡烛燃烧产生热源，加热周围空气。上升的热气流推动灯笼顶部的叶轮或灯罩叶片，产生旋转力矩。 （2）力与运动（转动平衡）：热气流冲击叶片，产生作用力，作用力距中心转轴有距离，形成力矩，使灯笼发生转动。 新知探究 2.历史溯源与文化背景 （1）历史演变： 起源：相传始于北宋（一说隋唐），原名“马骑灯”，是元宵节的标志性娱乐。 （2）发展：宋代已盛行，明清时期普及民间。其独特之处在于“灯动而影不动”的视觉错觉——灯笼内部人物旋转，外部烛光投影相对静止，体现了古人对相对运动的朴素理解。 新知探究 视频：制作走马灯 新知探究 火箭发动机 知识拓展 火箭是我国古代的一项重大发明。当点燃火药筒中火药时，产生的高温高压燃气向后喷出，推动火药筒和箭身向前飞行。 现代火箭发动机的工作原理和古代火箭相同。液体火箭发动机内部的燃料和氧化剂燃烧后产生的高温高压气体高速喷出，由此推动火箭前进。 新知探究 火箭发动机主要用于发射人造卫星、洲际导弹和进行宇宙航行等。中国载人航天工程、北斗卫星导航系统、中国探月工程等重大工程的成功实施、推进，标志着我国已在现代火箭技术领域跨入世界先进行列。 练习与应用 1.我国国产品牌汽车实现了当前量产汽油发动机的全球最高热效率46.5%。如图所示汽油机的四个冲程，由内能转化为机械能的是（ ） A. B. C. D. A 练习与应用 2.2025年12月13日“中国科技城号”小型货运飞船成功发射。它主要用于空间科学实验和货物运输，是首个实现商业化运营的民营货运飞船。下列关于该货运飞船说法正确的是（ ） A．货运飞船随火箭加速上升时，其惯性不断增大 B．发射货运飞船的火箭属于热机 C．货运飞船进入太空后会逐渐失去全部内能 D．货运飞船进入轨道后相对于地球运动状态不变 B 练习与应用 3.小周家里买了一辆小汽车。关于汽车，下列说法正确的是（　　） A．发动机缸体的冷却使用水来充当冷却剂，主要是因为水的密度比较大，冷却效果好 B．汽车发动机的做功冲程将内能转化为机械能。 C．汽车油箱中的汽油没有燃烧时，汽油不具有内能。 D．汽车内燃机的做功冲程是利用飞轮的惯性带动的。 B 课堂小结 1.热机是能将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的发动机。 2.内燃机工作的四冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程。压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能。 3.利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程，内燃机在一个工作循环中，有4个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外做功1次。 4.柴油机与汽油机的区别 是柴油机吸气冲程进入气缸中的只有空气。压缩冲程中，缸内气体被压缩的程度比汽油机更大； 压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火。 作业布置 1.完成课后巩固练习； 2.预习下一节内容； 3.查阅资料，了解汽油机与柴油机在构造、吸入气体、点火方式、使用范围等方面的区别，并了解它们在生产生活中的使用现状与发展前景，完成一篇调研报告； 4.制作一个走马灯。 $