第2章改变世界的热机第1节热机 导学案 -2026-2027学年教科版物理九年级上册

第 2 章 改变世界的热机 第 1 节 热机 （导学同步练习） 学习目标 1.知道什么是热机以及热机工作时的能量转化。 2.了解从蒸汽机到内燃机的发展历程，知道常见的内燃机的应用。 3.知道汽油机的工作原理，了解内燃机的工作过程。 课堂导学 情境导入 如图所示，将试管中的水加热至沸腾，产生的水蒸气通过玻璃管可以推动风车转动。 设想一下：水蒸气携带的能量如果足够大，是否能够帮助我们从事生产活动？ 任务一 利用内能做功 上图中，推动风车转动的能量来源于什么呢？请回答下列问题。 问题 1：酒精燃烧时将____能转化为____能。 问题 2：酒精灯通过________的方式提高了试管中水的内能。 问题 3：水不断吸收热量，温度升高最后沸腾，水蒸气推动风车做功，将____能转化为____能。 知识归纳 1.热机：通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的装置。 2.最早应用于工业生产的热机是蒸汽机。 应用迁移 【应用 1】下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是（） 特别提醒：热机工作时，将化学能最终转化为机械能。 任务二 内燃机 阅读课本 P24，回答下列问题。 问题 1：如图甲所示，透明塑料盒内滴入几滴酒精，让火花发生器点火后，塑料盒会向外运动出去。请分析原因。 问题 2：如图乙所示是常见汽油机的构造。将汽油与空气混合后，放在汽油机的________内点燃，产生________的燃气推动活塞________，而活塞通过连杆、曲轴与飞轮相连，从而使活塞的移动带动飞轮转动。 知识归纳 1.应用最广泛的一种热机是活塞式内燃机。 2.常见的活塞式内燃机有汽油机和柴油机。 应用迁移 【应用 2】某位老师设计了如图所示的 “做功冲程演示器”。他利用塑料管把电子式火花发生器与一个小瓶紧紧地连在一起，并在瓶内注入少许酒精，盖紧瓶盖，然后按动电火花发生器按钮，随着 “砰” 的一声响，瓶盖飞了出去。下列说法错误的是（） A. 瓶盖被酒精燃烧后产生的燃气做功后，机械能增加 B. 瓶口有少量白气生成，这是液化现象 C. 根据此原理制造了内燃机等机器 D. 酒精燃烧后产生的燃气对瓶盖做功后，内能减少，温度升高 任务三 汽油机的工作过程 （一）汽油机是一种常见的活塞式内燃机，它运用于摩托车和小轿车上，汽油机的工作原理和工作过程是怎样的呢？阅读课本 P24 “汽油机的工作过程” 第一段，回答下列问题。 问题 1：冲程：________在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫作一个冲程。 问题 2：多数汽油机是由吸气、________、做功和________四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 （2） 如图所示是四冲程汽油机的工作过程，请回答下列问题。 问题 3：吸气冲程中，进气门________，排气门________，活塞向________运动，将________吸入气缸。 问题 4：压缩冲程中，进气门________，排气门________，活塞向________运动，混合燃料被压缩，压强________，温度升高，将________能转化为________能。 问题 5：做功冲程中，进气门________，排气门________，活塞向________运动，将________能转化为________能。 问题 6：排气冲程中，进气门________，排气门________，活塞向____运动，将废气排出气缸。 知识归纳 1.汽油机的一个工作循环包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性完成。 2.压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能。 3.汽油机的一个工作循环包括四个冲程，对外做功一次，曲轴转动两周，活塞往复两次。 应用迁移 【应用 3】如图所示是一台单缸四冲程汽油机工作时的四冲程示意图，下列说法正确的是（） A. 甲冲程中具有很明显的机械能转化为内能的过程 B. 丁冲程中空气从进气门进入气缸，汽油从喷油嘴进入气缸 C. 该汽油机在一个工作循环中工作过程依次为丁、丙、甲、乙 D. 在汽油机的四个冲程中，靠飞轮的惯性完成的冲程只有乙、丁 特别提醒：汽油机依靠做功冲程产生的机械能为装置提供强大的动力，这依赖于其他三个辅助冲程。 课堂小结 热机 利用内能做功：化学能转化为内能再转化为____能 内燃机：____能转化为机械能 汽油机的工作过程 ____冲程 压缩冲程：____能转化为____能 做功冲程：____能转化为____能 ____冲程 当堂巩固 1. 如图所示，“脚踏冲天炮” 是一种户外玩具，通过脚踩踏板压缩空气的方式发射小火箭。空气推动小火箭升空的过程相当于图中的哪个冲程（） 2. 喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶身（如图乙）；拧松瓶盖（如图丙）；瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丁）。图乙和图丁所示的过程，分别与四冲程内燃机两个冲程类似，下列说法正确的是 （） A. 图乙相当于压缩冲程，将内能转化为机械能 B. 图丁相当于排气冲程，将机械能转化为内能 C. 图乙相当于做功冲程，将机械能转化为内能 D. 图丁相当于做功冲程，将内能转化为机械能 3. 如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是 （） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 B. 做功冲程 D. 排气冲程 4. 生活中偶有车主误给汽油机加柴油的情况，会导致发动机无法正常工作。这源于汽油机与柴油机的核心结构和工作原理存在差异，下列关于 “两机” 描述正确的是 （） A. 汽油机吸入的是汽油，柴油机吸入的是柴油 B. 汽油机气缸顶部有火花塞，柴油机气缸顶部有喷油嘴 B. 汽油机通过压燃式点火，柴油机通过点燃式点火 D. 汽油机适用于大型载重汽车，柴油机适用于小型轿车 5. 跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，随后，蒸汽从管口喷出使风车转动。下列关于该简易汽轮机的说法正确的是 （） A. 酒精燃烧时，内能转化为化学能 B. 管口喷出的 “白气” 是水蒸气 C. 蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 D. 蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 6.世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如蒸汽机和汽油机，它们工作时，由____能转化为____能，图____（选填 “甲” 或 “乙”）是汽油机的原理图。一台四冲程内燃机飞轮转速为 3 600 r/min，在 1 s 内内燃机的活塞做功 次。 答案解析 【课堂导学】 [任务一] 问题 1 化学 内 问题 2 热传递 问题 3 内 机械 应用迁移 应用 1 C 解析：C919 客机、载重汽车、远洋货轮工作时都要使用化石能源作燃料，都是使用热机工作的。纯电动汽车工作时是通过电动机工作的，没有使用热机。故选 C。 [任务二] 问题 1 酒精被点燃后产生高温高压气体，推动塑料盒做功，将内能转化为机械能，因此塑料盒会向外运动出去。 问题 2 气缸 高温高压 做功 应用迁移 应用 2 D 解析：酒精燃烧后产生的燃气对瓶盖做功，燃气的内能减少，转化为瓶盖的机械能，温度降低；并且酒精是在瓶内燃烧、燃气膨胀做功，与内燃机的原理最为接近；瓶口有少量白气是瓶内水蒸气液化产生的小水滴；综上所述，D 错误。故选 D。 [任务三] 问题 1 活塞 问题 2 压缩 排气 问题 3 打开 关闭 下 汽油和空气的混合物 问题 4 关闭 关闭 上 增大 机械 内 问题 5 关闭 关闭 下 内 机械 问题 6 关闭 打开 上 应用迁移 应用 3 A 【课堂小结】 机械 内 吸气 机械 内 内 机械 排气 【当堂巩固】 1.A 2.D 解析：如题图乙，扭转瓶子时，施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似，故 A、C 错误；如题图丁，当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似，故 B 错误，D 正确。故选 D。 3.B 4.B 5.C 6.内 机械 乙 30 学科网（北京）股份有限公司 $