10.4 热机（教学设计）物理新教材北师大版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦热机的定义、种类及能量转化，通过试管加热水使塞子冲出的实验导入，衔接内能和能量转化知识，引导学生从生活现象探究热机工作原理，构建从具体到抽象的学习支架。 资料以核心素养为导向，通过对比汽油机与柴油机的构造、点火方式及吸入物培养科学思维，利用模型和动画演示四冲程强化科学探究，结合长征五号航天成就渗透科学态度与责任。实验与视频结合的教学方法，帮助学生突破抽象难点，也为教师提供清晰教学路径，提升课堂效率。

第4节 热机（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第4节 热机 教学 目标 物理观念 知道热机的定义及种类，理解热机的能量转化；掌握汽油机、柴油机的主要区别；了解火箭喷气发动机的工作原理及能量转化。 科学思维 通过对比汽油机和柴油机的异同，培养比较分析能力；从热机工作过程梳理能量转化逻辑，提升逻辑推理能力。 科学探究 通过分析汽油机、柴油机工作冲程示意图，提升观察与归纳能力。 科学态度 与责任 体会热机在生产生活的应用价值；了解我国航天成就，增强民族自豪感和科学探索热情。 教材 分析 本节围绕热机展开，是能量转化与守恒在工程中的典型应用，衔接内能、做功与机械能等核心概念，体现“从生活走向物理”的课程理念。知识体系涵盖热机定义、分类及汽油机、柴油机、火箭的工作原理，突出能量转化（化学能→内能→机械能）等定量主线。教材以图示+流程描述呈现四冲程循环，直观但抽象，学生易混淆吸气/排气门开闭时机及点火方式差异（点燃式vs压燃式）。 教学应通过模型演示、动画模拟和对比表格突破难点，引导学生归纳共性（四冲程、飞轮惯性）与特性（燃料、点火、吸入物）。目标定位为理解热机本质、辨析主要类型及能量转化路径，达成度可通过冲程排序、能量流向图等任务检验 学情分析 学生此前已学过内能的概念、改变内能的方式及能量转化的基本规律，具备一定的能量认知基础。此阶段学生逻辑思维正从具象向抽象过渡，能理解机械结构与能量转化的关联，但对循环工作的机械流程易混淆，对反冲推力这类抽象原理的直观感知较弱。教材重难点是汽油机、柴油机的工作冲程及能量转化，两类内燃机的区别，火箭的反冲原理及能量转化，要求学生能区分不同热机的工作特点，理清各冲程的能量变化，建立热机与生活应用的联系。 教学重点 1.知道热机的种类及能量转化。 2.结合示意图，掌握汽油机和柴油机的工作过程。 教学难点 1.通过分析四冲程工作循环，理解只有做功冲程对外做功及飞轮惯性作用。 2.通过对比，区分汽油机和柴油机在构造、吸气冲程和点火方式上的不同。 教学 器材 铁架台、水、试管、橡皮塞、汽油机模型、柴油机模型等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 如图：在一个试管里装一些水，用橡胶塞塞住管口。用酒精灯对试管底部加热，随着温度升高，塞子被冲出，这个简单装置与热机类似。那么热机是怎样工作的？ 本节课我们将一起来探究这个问题。 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、热机的种类 实验探究：利用内能可以做功 【做一做】在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾，观察现象。分析实验中的能量是怎样转化的？ 观察到的现象有：①瓶塞被冲出来；②管口附近出现“白雾”。 【分析归纳】 ①酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为水的内能； ②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能. 【结论】利用内能可以做功。 1.热机：各种利用内能做功的机械叫做热机. 2.热机工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能. 3.热机种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等. （1）蒸汽机：是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。 （2）内燃机：是一种将燃料的化学能转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、农业机械和发电设备等领域，在人们的生产和生活中发挥着重要作用。 （3）汽轮机：是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。 （4）喷气发动机：是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。喷气发动机包括空气喷气发动机和火箭发动机两类。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。在现代航空运输飞机上使用最多的空气喷气发动机是涡轮风扇发动机。 【播放视频】——《热机的发展过程》 【例题1】如图所示的是热机的能量转化过程，其中虚线椭圆内应该填（　　） A．内能 B．电能 C．动能 D．势能 【例题2】（25-26九年级上·河北沧州·期末）近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪。如图所示，装备的动力装置不是使用热机的是（     ） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．100坦克 D．长征五号火箭 以烧水为例，讨论总结热机工作时的能量转化。 观看教学视频，介绍热机的种类和发展过程。 做例题1，知道热机的工作原理。 做例题2，会判断是不是热机。 学习新课 二、汽油机 1.汽油机定义：燃烧汽油的内燃机。 2.结构：主要由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和火花塞组成。 3.冲程：活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程。 4.工作过程：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。 （1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭。活塞向下运动，汽油和空气的混合物被吸入气缸。 （2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，内能增加，温度升高。机械能转化为内能。 （3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞做功，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。内能转化为机械能。 （4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 总结：汽油机一个工作循环情况 汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 5.汽油机应用：汽油机转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车、飞机、快艇、赛车、小型农机、园林机械甚至航模等都大量采用。 【例题3】（25-26九年级上·广东湛江·期末）关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（     ） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低 C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能 【例题4】如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，下列描述错误的是（     ） A．甲做功冲程燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙排气冲程活塞向上运动，把废气排出气缸 C．丙吸气冲程活塞向下运动，空气进入气缸 D．丁压缩冲程活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能 直接引入汽油机的概念。 观察图片，了解汽油机的工作原理、主要构造。 播放视频，观察四冲程汽油机工作示意图。了解各个冲程进、排气门的关闭、打开情况，分析压缩和做功冲程能量的转化情况。 做例题3、例4并回答，了解汽油机的四个工作冲程及能量转化情况。 学习新课 三、柴油机 1. 工作原理 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。 2. 柴油机的构造 与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。 3. 工作过程 【出示图片，与汽油机对比讲解】 （1）柴油机的工作过程与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 （2）柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点： ①汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体（俗称“点燃式”）；柴油机汽缸顶部没有火花塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“压燃式”）。 ②汽油机吸气冲程吸入空气和汽油的混合物；柴油机吸入气缸内的物质只有空气。 4. 汽油机与柴油机的优缺点 （1）汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便.汽油机在摩托车、汽车上特别是小型汽车上大量使用。 （2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车和轮船上。 （3）柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高。因此从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机在小汽车上的推广使用具有更重大的意义。 【例题5】（25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测）柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） 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气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 通过与汽油机对比，分析柴油机和汽油机在构造上和工作过程中有哪些不同之处，从而了解柴油机的工作过程。 观看视频，知道柴油机和汽油机在生活中的应用。 做例题5并回答，知道柴油机与汽油机构造及工作过程的不同点。 学习新课 四、火箭 1.组成：我国古代最早的火箭由箭头、箭杆、箭羽和火药筒四部分组成，是现代火箭的雏形。 2.现代火箭：现代火箭使用的是喷气发动机。 3.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。 4.能量转化：燃料的化学能转化为内能，进而转化为火箭的机械能。 5.现代火箭优点：功率巨大、可在高空飞行、可飞出大气层。多级火箭可以作为星际航行的运载工具。 6.我国航天事业发展：2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞成功，标志着我国运载火箭实现升级换代，是我国由航天大国迈向航天强国的关键一步。 【例题6】（2025·广东肇庆·二模）2024年9月25日，中国成功发射一枚洲际弹道导弹，飞行距离约1.2万公里，精确命中预定海域。该洲际弹道导弹点火后的情景如图所示，其发动机是__________（选填“电动机”或“热机”），工作时主要将化学能转化为______能再转化为______能。 观看视频，知道火箭的组成、发展历史、能量转化，特别是了解我国航天事业的发展。 做例题6并交流讨论，知道火箭的发动机属于热机以及其能量转化。 课 堂 练 习 1．下图是小明同学在家中制作的热机模型。酒精燃烧时，将化学能转化为内能。喷出的高温水蒸气推动风车的叶片转动，将内能转化为________，此过程的能量转化与四冲程汽油机的_________冲程相同。 2．宇航员操纵着月球车在月球上行驶时，月球车的动力是由蓄电池提供的，月球车不用内燃机来驱动的根本原因是______；单缸四冲程汽油机，三个辅助冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的______来完成的。 3．随着科技的发展，热机已经被应用到了不同的领域。下列设备工作过程中使用了热机的是（     ） A．歼-20战斗机 B．奥运会比赛帆船 C．山地自行车 D．无轨电车 4．下列关于汽油机和柴油机的说法不正确的是（     ） A．汽油机和柴油机都属于内燃机 B．早期的柴油机比汽油机笨重 C．柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 D．柴油机对气体的压缩程度比汽油机的高 5．大多数汽车的内燃机采用的都是汽油机，关于以下汽油机的四个冲程，说法正确的是（     ） A．依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中的工作过程依次是丁、丙、乙、甲 C．为汽车提供动力的冲程是乙 D．甲冲程中汽缸内气体的温度会下降 6．某汽油机曲轴转速是，则1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（     ） A．60次，120个 B．40次，160个 C．80次，240个 D．30次，120个 7．2025年12月20日，长征五号火箭在文昌发射场将通信技术试验卫星二十三号卫星送入太空，火箭升空时燃料燃烧推动火箭加速。与这一能量转化相似的是（   ） A．热机的压缩冲程 B．风力发电过程 C．火力发电过程 D．钻木取火过程 板 书 设 计 第四节 热机 1.热机种类 · （1）定义：将燃料内能转化为机械能的机器 · （2）种类：蒸汽机、内燃机（汽油机/柴油机）、汽轮机、喷气发动机（空气喷气/火箭） 2.汽油机 · （1）构造：气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞 · （2）工作循环：吸气冲程（吸入混合气）压缩冲程（压缩混合气）做功冲程（火花塞点火）排气冲程（排出废气） 3.柴油机：（1）特点：无火花塞，有喷油嘴 · （2）工作差异：吸入纯空气、压缩后喷油自燃（压燃式） · （3）应用：重型机械、船舶等 4.火箭发动机 · （1）原理：燃料燃烧产生反冲推力 · （2）特点：自带氧化剂，可太空飞行 · （3）我国成就：长征系列运载火箭 课 堂 小 结 第4节 热机 作 业 1. 完成课后作业：“自我检测”。 2. 配套同步分层作业。 教学反思 本节课围绕热机种类展开，通过对比蒸汽机、内燃机（汽油机与柴油机）、喷气发动机及火箭的构造、工作原理与能量转化，落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念；教学基本达成课标要求，学生能辨识常见热机类型并理解其能量转化本质，成功之处在于结构图示清晰、冲程动态演示直观、联系我国航天成就激发民族自豪感；不足在于对柴油机压燃原理的微观解释不足，四冲程时序逻辑训练欠缺，学生对“飞轮惯性辅助”等关键概念理解浮于表面，需强化模型建构与类比推理活动。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 热机（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第4节 热机 教学 目标 物理观念 知道热机的定义及种类，理解热机的能量转化；掌握汽油机、柴油机的主要区别；了解火箭喷气发动机的工作原理及能量转化。 科学思维 通过对比汽油机和柴油机的异同，培养比较分析能力；从热机工作过程梳理能量转化逻辑，提升逻辑推理能力。 科学探究 通过分析汽油机、柴油机工作冲程示意图，提升观察与归纳能力。 科学态度 与责任 体会热机在生产生活的应用价值；了解我国航天成就，增强民族自豪感和科学探索热情。 教材 分析 本节围绕热机展开，是能量转化与守恒在工程中的典型应用，衔接内能、做功与机械能等核心概念，体现“从生活走向物理”的课程理念。知识体系涵盖热机定义、分类及汽油机、柴油机、火箭的工作原理，突出能量转化（化学能→内能→机械能）等定量主线。教材以图示+流程描述呈现四冲程循环，直观但抽象，学生易混淆吸气/排气门开闭时机及点火方式差异（点燃式vs压燃式）。 教学应通过模型演示、动画模拟和对比表格突破难点，引导学生归纳共性（四冲程、飞轮惯性）与特性（燃料、点火、吸入物）。目标定位为理解热机本质、辨析主要类型及能量转化路径，达成度可通过冲程排序、能量流向图等任务检验 学情分析 学生此前已学过内能的概念、改变内能的方式及能量转化的基本规律，具备一定的能量认知基础。此阶段学生逻辑思维正从具象向抽象过渡，能理解机械结构与能量转化的关联，但对循环工作的机械流程易混淆，对反冲推力这类抽象原理的直观感知较弱。教材重难点是汽油机、柴油机的工作冲程及能量转化，两类内燃机的区别，火箭的反冲原理及能量转化，要求学生能区分不同热机的工作特点，理清各冲程的能量变化，建立热机与生活应用的联系。 教学重点 1.知道热机的种类及能量转化。 2.结合示意图，掌握汽油机和柴油机的工作过程。 教学难点 1.通过分析四冲程工作循环，理解只有做功冲程对外做功及飞轮惯性作用。 2.通过对比，区分汽油机和柴油机在构造、吸气冲程和点火方式上的不同。 教学 器材 铁架台、水、试管、橡皮塞、汽油机模型、柴油机模型等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 如图：在一个试管里装一些水，用橡胶塞塞住管口。用酒精灯对试管底部加热，随着温度升高，塞子被冲出，这个简单装置与热机类似。那么热机是怎样工作的？ 本节课我们将一起来探究这个问题。 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、热机的种类 实验探究：利用内能可以做功 【做一做】在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾，观察现象。分析实验中的能量是怎样转化的？ 观察到的现象有：①瓶塞被冲出来；②管口附近出现“白雾”。 【分析归纳】 ①酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为水的内能； ②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能. 【结论】利用内能可以做功。 1.热机：各种利用内能做功的机械叫做热机. 2.热机工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能. 3.热机种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等. （1）蒸汽机：是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。 （2）内燃机：是一种将燃料的化学能转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、农业机械和发电设备等领域，在人们的生产和生活中发挥着重要作用。 （3）汽轮机：是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。 （4）喷气发动机：是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。喷气发动机包括空气喷气发动机和火箭发动机两类。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。在现代航空运输飞机上使用最多的空气喷气发动机是涡轮风扇发动机。 【播放视频】——《热机的发展过程》 【例题1】如图所示的是热机的能量转化过程，其中虚线椭圆内应该填（　　） A．内能 B．电能 C．动能 D．势能 【答案】A 【详解】热机工作时，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，然后内能再通过做功转化为机械能，所以虚线椭圆内应该填内能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【例题2】（25-26九年级上·河北沧州·期末）近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪。如图所示，装备的动力装置不是使用热机的是（     ） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．100坦克 D．长征五号火箭 【答案】A 【详解】A．玉兔号月球车是将电能转化为机械能，不是用热机来驱动的，故A符合题意； BCD．福建号航母、100坦克、长征五号火箭都是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，属于热机，故BCD不符合题意。 故选 A。 以烧水为例，讨论总结热机工作时的能量转化。 观看教学视频，介绍热机的种类和发展过程。 做例题1，知道热机的工作原理。 做例题2，会判断是不是热机。 学习新课 二、汽油机 1.汽油机定义：燃烧汽油的内燃机。 2.结构：主要由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和火花塞组成。 3.冲程：活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程。 4.工作过程：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。 （1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭。活塞向下运动，汽油和空气的混合物被吸入气缸。 （2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，内能增加，温度升高。机械能转化为内能。 （3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞做功，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。内能转化为机械能。 （4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 总结：汽油机一个工作循环情况 汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 5.汽油机应用：汽油机转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车、飞机、快艇、赛车、小型农机、园林机械甚至航模等都大量采用。 【例题3】（25-26九年级上·广东湛江·期末）关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（     ） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低 C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．在压缩冲程，活塞对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能变大，温度升高，故B错误； C．做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，故C正确； D．排气冲程中没有能量的转化，故D错误。 故选C。 【例题4】如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，下列描述错误的是（     ） A．甲做功冲程燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙排气冲程活塞向上运动，把废气排出气缸 C．丙吸气冲程活塞向下运动，空气进入气缸 D．丁压缩冲程活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能 【答案】C 【详解】A‌．甲图中进气门和排气门都关闭，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，是做功冲程。做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，将燃气的内能转化为活塞的机械能，故A正确，不符合题意； B‌．乙图中进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，是排气冲程。排气冲程时，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸，故B正确，不符合题意； C‌．丙图，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程。吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸，而不是只有空气进入气缸，故C错误，符合题意； D‌．丁图，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，是压缩冲程。压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能，故D正确，不符合题意。 故选C。 直接引入汽油机的概念。 观察图片，了解汽油机的工作原理、主要构造。 播放视频，观察四冲程汽油机工作示意图。了解各个冲程进、排气门的关闭、打开情况，分析压缩和做功冲程能量的转化情况。 做例题3、例4并回答，了解汽油机的四个工作冲程及能量转化情况。 学习新课 三、柴油机 1. 工作原理 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。 2. 柴油机的构造 与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。 3. 工作过程 【出示图片，与汽油机对比讲解】 （1）柴油机的工作过程与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 （2）柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点： ①汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体（俗称“点燃式”）；柴油机汽缸顶部没有火花塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“压燃式”）。 ②汽油机吸气冲程吸入空气和汽油的混合物；柴油机吸入气缸内的物质只有空气。 4. 汽油机与柴油机的优缺点 （1）汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便.汽油机在摩托车、汽车上特别是小型汽车上大量使用。 （2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车和轮船上。 （3）柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高。因此从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机在小汽车上的推广使用具有更重大的意义。 【例题5】（25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测）柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） 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气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 【答案】D 【详解】A．汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴，A的说法刚好相反，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，只吸入空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸的，故B错误； C．四冲程汽油机的吸气冲程中，进气门是打开的，排气门关闭，故C错误； D．柴油机的压缩冲程中，活塞对密闭空气做功，将机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，故D正确。 故选D。 通过与汽油机对比，分析柴油机和汽油机在构造上和工作过程中有哪些不同之处，从而了解柴油机的工作过程。 观看视频，知道柴油机和汽油机在生活中的应用。 做例题5并回答，知道柴油机与汽油机构造及工作过程的不同点。 学习新课 四、火箭 1.组成：我国古代最早的火箭由箭头、箭杆、箭羽和火药筒四部分组成，是现代火箭的雏形。 2.现代火箭：现代火箭使用的是喷气发动机。 3.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。 4.能量转化：燃料的化学能转化为内能，进而转化为火箭的机械能。 5.现代火箭优点：功率巨大、可在高空飞行、可飞出大气层。多级火箭可以作为星际航行的运载工具。 6.我国航天事业发展：2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞成功，标志着我国运载火箭实现升级换代，是我国由航天大国迈向航天强国的关键一步。 【例题6】（2025·广东肇庆·二模）2024年9月25日，中国成功发射一枚洲际弹道导弹，飞行距离约1.2万公里，精确命中预定海域。该洲际弹道导弹点火后的情景如图所示，其发动机是__________（选填“电动机”或“热机”），工作时主要将化学能转化为______能再转化为______能。 【答案】 热机 内 机械 【详解】热机是利用内能来做功的机器，洲际弹道导弹的发动机通过燃烧燃料，将燃料的化学能转化为内能，产生高温高压气体，然后这些气体膨胀对外做功，将内能转化为导弹的机械能，推动导弹飞行。而电动机是将电能转化为机械能的装置，不符合导弹发动机的工作原理。所以该洲际弹道导弹发动机是热机，工作时主要将化学能转化为内能再转化为机械能。 观看视频，知道火箭的组成、发展历史、能量转化，特别是了解我国航天事业的发展。 做例题6并交流讨论，知道火箭的发动机属于热机以及其能量转化。 课 堂 练 习 1．下图是小明同学在家中制作的热机模型。酒精燃烧时，将化学能转化为内能。喷出的高温水蒸气推动风车的叶片转动，将内能转化为________，此过程的能量转化与四冲程汽油机的_________冲程相同。 【答案】 机械能 做功 【详解】高温水蒸气推动风车叶片转动时，水蒸气的内能对外做功，使叶片获得了运动的能量，也就是将内能转化为机械能； 汽油机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞运动，将内能转化为活塞的机械能，对外做功，和该模型的能量转化过程完全一致。 2．宇航员操纵着月球车在月球上行驶时，月球车的动力是由蓄电池提供的，月球车不用内燃机来驱动的根本原因是______；单缸四冲程汽油机，三个辅助冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的______来完成的。 【答案】 月球上没有空气，内燃机燃料无法燃烧 惯性 【详解】因内燃机工作时燃料燃烧需要助燃的氧气，月球为真空环境没有氧气，故无法使用内燃机驱动； 由单缸四冲程汽油机的工作原理可知，只有做功冲程中燃气主动推动活塞对外输出动力，三个辅助冲程依靠安装在曲轴上的飞轮的惯性完成。 3．随着科技的发展，热机已经被应用到了不同的领域。下列设备工作过程中使用了热机的是（     ） A．歼-20战斗机 B．奥运会比赛帆船 C．山地自行车 D．无轨电车 【答案】A 【详解】A．歼-20战斗机采用航空内燃机，通过燃料燃烧获得内能并转化为机械能做功，使用了热机，故A符合题意； B．比赛帆船依靠风能驱动，把风能转化为机械能，未使用热机，故B不符合题意； C．山地自行车依靠人力驱动，未使用热机，故C不符合题意； D．无轨电车依靠电动机驱动，未使用热机，故D不符合题意。 故选A。 4．下列关于汽油机和柴油机的说法不正确的是（     ） A．汽油机和柴油机都属于内燃机 B．早期的柴油机比汽油机笨重 C．柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 D．柴油机对气体的压缩程度比汽油机的高 【答案】C 【详解】A．汽油机和柴油机的燃料都在气缸内部燃烧，均属于内燃机，故A正确； B．早期柴油机为了实现更高的压缩比，结构强度要求更高，整体比同功率的汽油机更笨重，故B正确； C．柴油机吸气冲程仅吸入空气，汽油机吸入的才是汽油和空气的混合物，故C错误； D．柴油机的压缩冲程仅压缩空气，压缩程度远高于汽油机，以此让气缸内温度超过柴油的燃点，实现压燃点火，故D正确。 本题要求选择说法不正确的，故选C。 5．大多数汽车的内燃机采用的都是汽油机，关于以下汽油机的四个冲程，说法正确的是（     ） A．依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中的工作过程依次是丁、丙、乙、甲 C．为汽车提供动力的冲程是乙 D．甲冲程中汽缸内气体的温度会下降 【答案】D 【详解】由图可知：甲图两气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程；乙图进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程；丙图两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；丁图排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程。 A．依靠飞轮惯性完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程，即乙、丙、丁，甲是做功冲程，靠燃气推动，故A错误； B．四冲程汽油机一个工作循环的顺序是吸气、压缩、做功、排气，即乙、丙、甲、丁，故B错误； C．为汽车提供动力的冲程是做功冲程，即甲，故C错误； D．甲是做功冲程，汽缸内气体对外做功，内能减小，温度下降，故D正确。 故选D。 6．某汽油机曲轴转速是，则1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（     ） A．60次，120个 B．40次，160个 C．80次，240个 D．30次，120个 【答案】B 【详解】曲轴1s内转动的转数 四冲程汽油机完成一个工作循环时曲轴转动2r，内能转化为机械能1次，并完成4个冲程。因此1s内汽油机内能转化为机械能的次数为 1s内完成的冲程个数为 故选B。 7．2025年12月20日，长征五号火箭在文昌发射场将通信技术试验卫星二十三号卫星送入太空，火箭升空时燃料燃烧推动火箭加速。与这一能量转化相似的是（   ） A．热机的压缩冲程 B．风力发电过程 C．火力发电过程 D．钻木取火过程 【答案】C 【详解】A．题目中描述的是"燃料燃烧推动火箭加速"，这是一个化学能转化为内能，再转化为机械能的过程。具体来说：火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能，通过喷出的高温气体产生推力，内能进一步转化为火箭的机械能。热机的压缩冲程是机械能转化为内能的过程，与题目中的能量转化过程不同，故A不符合题意； B．风力发电过程是风的动能转化为电能的过程，没有燃料燃烧，能量来源不同，故B不符合题意； C．火力发电过程是燃料的化学能转化为内能，内能通过推动汽轮机转化为机械能，机械能再通过发电机转化为电能。其包含的化学能→内能→机械能的转化过程与火箭升空时相似，故C符合题意。 D．钻木取火过程是机械能转化为内能的过程，与题目中的能量转化方向相反，故D不符合题意。 故选C 。 板 书 设 计 第四节 热机 1.热机种类 · （1）定义：将燃料内能转化为机械能的机器 · （2）种类：蒸汽机、内燃机（汽油机/柴油机）、汽轮机、喷气发动机（空气喷气/火箭） 2.汽油机 · （1）构造：气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞 · （2）工作循环：吸气冲程（吸入混合气）压缩冲程（压缩混合气）做功冲程（火花塞点火）排气冲程（排出废气） 3.柴油机：（1）特点：无火花塞，有喷油嘴 · （2）工作差异：吸入纯空气、压缩后喷油自燃（压燃式） · （3）应用：重型机械、船舶等 4.火箭发动机 · （1）原理：燃料燃烧产生反冲推力 · （2）特点：自带氧化剂，可太空飞行 · （3）我国成就：长征系列运载火箭 课 堂 小 结 第4节 热机 作 业 1. 完成课后作业：“自我检测”。 2. 配套同步分层作业。 教学反思 本节课围绕热机种类展开，通过对比蒸汽机、内燃机（汽油机与柴油机）、喷气发动机及火箭的构造、工作原理与能量转化，落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念；教学基本达成课标要求，学生能辨识常见热机类型并理解其能量转化本质，成功之处在于结构图示清晰、冲程动态演示直观、联系我国航天成就激发民族自豪感；不足在于对柴油机压燃原理的微观解释不足，四冲程时序逻辑训练欠缺，学生对“飞轮惯性辅助”等关键概念理解浮于表面，需强化模型建构与类比推理活动。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $