初中物理人教版九年级上册 教案：14.1 热机

14.1热机教学目标【知识与能力】1．了解四冲程内燃机的基本工作原理和工作过程。2．通过分析汽油机工作过程，知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化。3．通过观察、对比汽油机和柴油机的模型和工作过程，了解二者的异同。【过程与方法】1．通过分析汽油机和柴油机的构造和工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法。2．通过阅读“科学世界”，了解现代汽车的一些常识，培养自学能力。【情感态度价值观】1．通过对热机发展简史、汽油机的结构以及工作过程的学习，感受到人类对美好事物孜孜不倦的追求，逐步培养学生崇尚科学、爱科学、学科学的兴趣。2．了解生活中各种常见的热机工作时的利弊，唤起学生节约能源、保护环境的意识。教学重难点【教学重点】了解四冲程汽油机的基本工作原理。【教学难点】了解四冲程汽油机的基本工作原理。教学过程一、新课引入提问学生几个问题。 （1）我们曾经乘坐的交通工具有哪些？（2）当今社会主要的交通工具有哪些？（3）能说出它们的动力装置是什么吗？汽车是我们生活中不可缺少的交通工具，那么汽车在行驶过程中靠什么提供动力？火箭为什么又能上天呢？在这些过程中能量是如何转化的？二、新课教学（一）热机1．热机的原理（1）实验演示讨论：实验中能量转化的情况。结果：燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气膨胀做功，把塞子冲出去，内能转化为塞子的动能（机械能）。（2）热机：热机是指把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。2．热机的种类 迄今为止，已经出现的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。3.内燃机（1）定义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机；（2）分类：根据所使用燃料分为汽油机和柴油机两大类。（二）汽油机1.构造观看汽油机剖面图，介绍进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴等重点结构。2.工作过程（1）冲程的定义活塞在汽缸内从一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。（2）学生阅读课本，了解四冲程汽油机的工作过程。播放汽油机工作过程的动画，放慢播放速度，边放映，边请学生解说。吸气冲程：热机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。压缩冲程：活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。做功冲程：压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。排气冲程：做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。（3）讨论与分析①在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？答题要点：压缩冲程发生了机械能向内能的转化，获得了温度较高的混合气体；做功冲程发生了内能向机械能的转化，汽车从做功冲程中获得的机械能，远远超过了压缩冲程中消耗的机械能。②哪个冲程使汽车获得动力？答题要点：做功冲程获得了动力。③哪个冲程排出了汽车的尾气？答题要点：排气冲程。④老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？ 答题要点：提供第一次启动时的初动力，主要完成吸气和压缩冲程。当做功冲程如约发生后，其余的冲程就依靠飞轮的惯性完成了。依靠飞轮惯性完成的冲程是：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程。⑤现代汽车里的马达（motor）起什么作用？答题要点：是一个电动机，依靠电力转动的机器。当马达帮助发动机完成吸气和压缩冲程，假如做功冲程能如约完成，马达就完成启动任务了。过去的老式汽车都是靠手摇完成第一次启动的。现在，一些简单的农机，比如小拖拉机，在启动时，还有用手摇方式启动的。（4）总结①在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程称为辅助冲程，要靠飞轮的惯性来完成，所以汽油机在开始工作时要靠外力带动。 ②把四个冲程称为一个工作循环。③一个工作循环活塞往复两次，曲轴转动两转，对外做一次功，飞轮转动两圈。④压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能。（三）柴油机1.柴油机的工作过程播放动画，让学生看到柴油机和汽油机在构造、工作过程上是大致相同的。2.学生观察，柴油机在构造上的不同，会引起哪些变化？（1）柴油机燃烧室顶端有一个喷油嘴，柴油直接喷入。（2）吸入物质不同，吸气冲程只吸入空气。（3）没有火花塞，如何点燃？压缩点燃。3．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。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。（2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车、轮船上。（3）柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。4.分析汽油机和柴油机的异同点汽油机柴油机不同点燃料汽油柴油结构火花塞喷油嘴吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合气体吸入的是空气压缩冲程气压、温度相对较低气压、温度相对较高点火方式点燃式压燃式相同点工作循环都有四个冲程能量转化（1）压缩冲程：机械能转化成内能（2）做功冲程：内能转化成机械能活塞、曲轴运动每一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次。运动都需要外力优缺点汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。但两者都带来了废气和噪声污染。三、课堂练习1．常见汽油机工作时，一个工作循环有_________个冲程，包括；_________、_________、_________、_________。在一个工作循环中，活塞往复________次，曲轴转动________周，燃气做功_________次。2．一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1800r/min，则柴油机1s内（）A．完成30个冲程，做功30次B．完成60个冲程，做功60次C．完成60个冲程，做功15次D．完成120个冲程，做功30次3．如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（） ABCD