14.2 热机 导学案 2026-2027学年物理人教版九年级全一册

该初中物理导学案围绕热机展开，引导学生理解热机概念、工作原理，掌握汽油机和柴油机的构造与工作过程及工作循环定量关系。通过KWL预习法和对比表格导入，结合“试管冲塞”实验，以实验记录、填空及例题解析为支架，衔接内能知识与热机应用。 资料突出实验探究与对比分析，通过能量转化路径分析强化物理观念，利用定量关系计算培养科学思维。分层练习设计满足不同学生需求，助力自主学习与问题解决，提升科学探究能力，便于教师教学评估与学生核心素养发展。

热机 学案 人教版九年级全一册 九年级 物理 班级________ 姓名________ 学号________ 一、学习目标 知道热机的概念——利用内能做功的机械。理解热机的工作原理：燃料的化学能→内能→机械能，能区分"能量转化"（化学能→内能、内能→机械能）和"能量转移"（高温燃气→试管→水）。 了解汽油机的构造（气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴）和四个冲程的工作过程（吸气→压缩→做功→排气），知道只有做功冲程对外做功，其他冲程靠飞轮惯性完成。 了解柴油机的构造和工作过程，能从构造（火花塞vs喷油嘴）、燃料（汽油vs柴油）、吸入气体（汽油空气混合物vs纯空气）、点火方式（点燃式vs压燃式）等角度比较汽油机和柴油机的异同。 掌握内燃机工作循环的定量关系：一个工作循环=四个冲程=对外做功1次=活塞往复2次=飞轮转2圈。能根据飞轮转速计算做功次数。 二、课前预习 KWL预习法 关于热机，我已经知道：___________________________________________ 我想知道汽车发动机怎样从汽油中获得动力：___________________________ 汽油机与柴油机对比（预习填表） 比较项目 汽油机 柴油机 气缸顶部构造 ________ ________ 燃料 ________ ________ 吸气冲程吸入 ________ ________ 点火方式 ________式 ________式 压缩比 ________（高/低） ________（高/低） 主要应用 ________、________、________ ________、________、________ 三、课堂探究 实验记录表 实验：内能做功——试管冲塞 观察项目 现象 原因分析 现象1 塞子被________ 管内水沸腾，气压增大→气压大到一定程度→冲开塞子 现象2 试管口出现白雾 水蒸气对塞子做功→水蒸气内能减少→温度降低→水蒸气液化成小水珠 能量转化1 酒精燃烧 ________能→________能 能量转化2 冲开塞子 ________能→________能 物态变化 水→水蒸气 ________（吸热）；水蒸气→白雾→________（放热） 【课堂探究一】热机的工作原理 1. 热机是利用________能做功的机械。热机工作时把________能转化为________能。常见的热机种类有________机、________机、________机、________发动机等。 2. 内燃机是指燃料直接在发动机________内燃烧产生动力的热机。汽油机和________机都是内燃机。 3. 热机工作时的能量转化路径：燃料的________能 → ________能 → ________能。 【课堂探究二】汽油机的构造与工作过程 4. 汽油机的主要构造：________（燃料燃烧的空间）、________（点燃燃料）、________门、________门、________（在气缸内往复运动）、________（连接活塞和曲轴）、________（将直线运动转为旋转运动）。 5. 吸气冲程：________门打开，________门关闭，活塞向________运动，________和________的混合物进入气缸。 6. 压缩冲程：________门和________门都________，活塞向________运动，燃料混合物被压缩。此过程中________能转化为________能。 7. 做功冲程：在压缩冲程结束时，________产生电火花→燃料猛烈燃烧→产生高温高压气体→推动活塞向________运动→带动________转动→对外做功。此过程中________能转化为________能。 8. 排气冲程：________门关闭，________门打开，活塞向________运动→把________排出气缸。 【课堂探究三】柴油机与工作循环定量关系 9. 一个工作循环中：共完成________个冲程，对外做功________次，活塞往复运动________次，飞轮转动________圈。只有________冲程对外做功，其余三个冲程靠________的惯性完成。 10. 汽油机与柴油机的不同点：构造→汽油机顶部是________，柴油机顶部是________；燃料→汽油vs________；吸气→汽油机吸入________混合物，柴油机吸入________；点火方式→汽油机是________式，柴油机是________式。 11. 一台四冲程汽油机飞轮转速为1800r/min，则飞轮转速为________r/s（1800÷60），该汽油机每秒完成________个工作循环（________÷2），每秒对外做功________次。 四、例题学习 例题1：关于热机，下列说法中正确的是（ ） A. 热机是把化学能转化为机械能的机器 B. 内燃机的做功冲程是把机械能转化为内能 C. 四个冲程内燃机的一个工作循环中，对外做功两次 D. 内燃机吸气冲程中，柴油机吸入的是空气 已知：___________________________________ 求：___________________________________ 解：___________________________________ 答：___________________________________ 我的答案：________ 例题2：单缸四冲程汽油机工作时，下列说法错误的是（ ） A. 做功冲程中，高温高压气体对活塞做功，内能转化为机械能 B. 压缩冲程中，活塞向上运动压缩燃料混合物，机械能转化为内能 C. 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余冲程靠飞轮惯性完成 D. 一个工作循环中，活塞往复运动4次，飞轮转动2圈 已知：___________________________________ 求：___________________________________ 解：___________________________________ 答：___________________________________ 我的答案：________ 五、课堂练习 A组·基础巩固 练习1 如图所示，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（ ） A. 试管口出现的"白雾"是气体 B. 水蒸气对外做功，内能增加 C. 水蒸气的温度升高 D. 这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理 橡胶塞被水蒸气冲出实验 我的答案：________ 练习2 内燃机在一个工作循环中，将内能转化为机械能的是（ ） A. 做功冲程 B. 压缩冲程 C. 吸气冲程 D. 排气冲程 我的答案：________ 练习3 汽油机在压缩冲程中，气缸中的（ ） A. 压强增大，温度降低 B. 压强减小，温度升高 C. 压强增大，温度升高 D. 压强减小，温度降低 我的答案：________ 练习4 关于汽油机与柴油机，不正确的是（ ） A. 汽油机与柴油机燃料不同 B. 柴油机有喷油嘴，汽油机有火花塞 C. 除燃料外构造完全相同 D. 柴油机压燃式，汽油机点燃式 我的答案：________ B组·能力提高 练习5 一台单缸四冲程汽油机，如图所示为________冲程（两气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动），若飞轮转速为3600r/min，该汽油机活塞1s对外做功________次。 四冲程示意图 我的答案：________ 解题脚手架：飞轮转速→每秒做功次数 第一步·单位转换：将r/min转换为r/s：转速(n)r/min ÷ 60 = ________r/s 第二步·飞轮每圈做功：飞轮转________圈=1个工作循环=对外做功________次 第三步·计算做功频率：每秒做功次数 = 飞轮转速(r/s) ÷ ________ = ________次/s 六、课堂小结 本节课我学会了：_______________________________________________ 我还不太理解的地方：___________________________________________ 我觉得最有意思的是：___________________________________________ 七、课后作业 1. 1. 完成课本第十四章第2节课后练习题。 2. 2. 动手画：画一个汽油机四个冲程的简化图（用箭头表示活塞运动方向，标出气门开闭状态），并在旁边写出每个冲程的能量转化情况。 3. 3. 拓展思考：查阅资料，了解"转子发动机"与普通活塞式内燃机的区别——转子发动机有没有"四个冲程"？它是如何工作的？ 参考答案 一、汽油机与柴油机对比表答案 气缸顶部：火花塞（汽油机）/喷油嘴（柴油机）；燃料：汽油/柴油；吸入气体：汽油空气混合物/纯空气；点火方式：点燃式/压燃式；压缩比：低/高；应用：汽车、飞机、摩托车/载重汽车、拖拉机、坦克、轮船。 二、实验记录表答案 现象1塞子被冲开→水沸腾气压增大；现象2白雾→水蒸气做功内能减少温度降低液化。能量转化：酒精燃烧→化学能→内能；冲开塞子→内能→机械能。物态变化：汽化（水→水蒸气）+液化（水蒸气→白雾）。 三、课堂探究填空答案 【课堂探究一】热机的工作原理 答案 内、内、机械、蒸汽、内燃、汽轮、喷气、气缸、柴油、化学、内、机械 【课堂探究二】汽油机的构造与工作过程 答案 气缸、火花塞、进气、排气、活塞、连杆、曲轴、进气、排气、下、汽油、空气、进气、排气、关闭、上、机械、内、火花塞、下、曲轴、内、机械、进气、排气、上、废气 【课堂探究三】柴油机与工作循环定量关系 答案 4、1、2、2、做功、飞轮、火花塞、喷油嘴、柴油、汽油和空气、纯空气、点燃、压燃、30、15、30、15 四、例题学习答案 例题1答案 答案：D 解析：A错：热机工作时化学能→内能→机械能（两步转化），不仅仅化学能→机械能。B错：做功冲程是内能→机械能，压缩冲程才是机械能→内能。C错：一个工作循环对外做功1次。D对：柴油机吸气冲程吸入纯空气（汽油机吸入汽油空气混合物）。 变式训练答案：2400r/min=40r/s。飞轮转2圈=1个工作循环→40r/s÷2=20个工作循环/s。每工作循环做功1次→1s对外做功20次。 例题2答案 答案：D 解析：A对：做功→气体推活塞→内→机械。B对：压缩→活塞压气体→机械→内。C对：只有做功冲程对外做功，其他三重靠惯性。D错：一个工作循环中活塞往复2次（不是4次），飞轮转动2圈。 变式训练答案：正确。一个工作循环中只有做功冲程输出能量使飞轮加速，其余三个冲程（吸气、压缩、排气）均消耗飞轮的动能，飞轮转速在四冲程中先减后增，整体维持匀速转动。 五、课堂练习答案 A组·基础巩固 练习1答案：D；解析：D/实验展示化学能→内能→机械能，展示蒸汽机原理。A/"白雾"是小水珠。B/做功内能减少。C/温度降低。 练习2答案：A；解析：A/做功冲程内能→机械能。 练习3答案：C；解析：C/活塞上移→体积减小→压强增大；对气体做功→机械能→内能→温度升高。 练习4答案：C；解析：C错/不仅燃料不同，构造（火花塞vs喷油嘴）、压缩比等均不同。 B组·能力提高 练习5答案：做功；30；解析：做功冲程；3600r/min=60r/s÷2=30次/s。 学科网（北京）股份有限公司 $