九年级物理全册 14_1 热机导学案 (新版)新人教版
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第14章第1节热机导学案学习目标:1.了解四冲程汽油机的基本工作原理;2.知道热机工作过程中的能量转化情况,知道四冲程内燃机的工作过程。
学案导学知识点一:热机1.什么是热机?热机是利用内能来做功的机械,在工作时,它把内能转化成机械能。
内能的利用有两个方向:利用内能来加热,利用内能来做功。
炉子是利用内能来加热的设备,工作时是把内能转移,能量形式没有发生变化;热机是利用内能来做功的设备,在工作时把内能转化成机械能。
以下两个实验中塞子都被推出,其能量转化过程都与热机相同。
2.热机的种类实际上,燃放的烟花爆竹,火箭,以及正在烧水的水壶,都可以看作是热机。
在生产和生活中,热机的种类很多:蒸汽机、汽轮机、喷气发动机、内燃机等都属于热机。
其中的内燃机是现代社会最常见的一种热机,内燃机的燃料直接在汽缸内燃烧,产生高温高压的燃气,燃气推动活塞对外做功。
内燃机又包括汽油机和柴油机。
【典型例题】下列机械属于内燃机的是()A.喷气发动机 B. 蒸汽机 C. 汽轮机 D. 柴油机【答案】D【解析】热机包括蒸汽机、汽轮机、喷气发动机、内燃机等,其中内燃机又有汽油机和柴油机,所以D属于内燃。
知识点二:汽油机1.汽油机的工作过程:2.汽油机的一个工作循环包括:四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴转动两周,对外做功一次。
【典型例题1】下图表示的是汽油机工作的哪一个冲程()A.吸气B.压缩C.做功D.排气【答案】A【解析】图中活塞向下运动,一个气门开,一个气门关,是吸气冲程。
【典型例题2】一台四冲程汽油机工作时,曲轴转速是1800r/min,则它每秒完成_____个做功冲程,曲轴转动______周。
【答案】15;30【解析】曲轴转速为1800r/min,则每秒转动30圈,一个工作循环曲轴转两圈,转30圈完成15个工作循环,每个工作循环对外做功一次,15个工作循环对外做功15次。
【针对训练1】如图为汽油机的气缸,画出吸气冲程进气门、排气门的开关情况、曲轴、连杆、活塞的运动方向。
人教版九年级全一册物理 14.1热机导学案一、学习目标1.了解热机的定义和分类;2.掌握热机对外界做功、吸收热量和排放热量的特点;3.理解热机效率的概念和计算方法。
二、学习重点1.热机的特点;2.热机效率的计算方法。
三、学习难点1.热机效率的概念理解;2.分类和特点的理解和归纳。
四、课前预习通过预习,先了解热机的基本定义和特点。
1.阅读教材【人教版九年级全一册物理】第14章第1节《热机》的相关内容,了解热机的定义和分类,并思考热机的特点和作用;2.预习教材中热机效率的计算方法,了解其概念和应用场景;3.查找相关资料,了解热机的历史背景和现实应用。
五、课堂活动活动一:热机的定义和分类1.通过组内讨论,在白板上梳理热机的定义和分类;2.各小组派代表介绍所归纳的热机分类,并进行简要解释;3.整合各小组的归纳结果,共同总结热机的定义和分类。
活动二:热机的特点分析1.将学生分为小组,每组选择一种热机进行研究;2.使用教材或其他参考资料,调查所选热机的特点,例如吸热量、排热量和对外界做功的方式等;3.每个小组进行简要汇报,讨论并比较各种热机的特点。
活动三:热机效率的计算1.引导学生理解热机效率的概念和意义;2.根据教材中的计算公式,引导学生思考如何计算热机的效率;3.通过例题和练习,巩固学生对热机效率计算方法的理解。
活动四:热机的应用1.分组讨论,收集并总结日常生活中常见的热机应用;2.各小组进行简要汇报,分享所收集的热机应用;3.全班讨论热机应用的特点和优缺点,并提出改进意见。
六、课后作业1.阅读课本相关内容,复习和巩固本节课所学的内容;2.完成课后习题,巩固热机效率的计算方法;3.自主拓展,了解热机在工业生产和能源利用中的应用,并写一篇小论文总结所了解的内容。
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九年级物理科导学案课型:新授课设计:何杰审核:审批:班级:小组:姓名:使用时间:月日星期第课时累计课时学习过程流程及学习内容学习要求和方法一、目标解读(3分钟)学习目标:1、了解四冲程汽油机的基本工作原理。
2、知道四个冲程中能量的转化关系。
3、了解柴油机与汽油机的异同。
学习重点:内燃机的四个冲程的理解。
学习难点:内燃机的工作原理。
二、夯实基础(12分钟)1、图14.1-1的实验观察并思考酒精灯对试管中水加热时,水的内能变化。
思考:(1)看到什么现象?(2)在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的?(3)木塞被顶开,是谁对它做了功?(4)水蒸气既然能够对木塞做功,说明水蒸气具有能,它具有的是什么能?上面的装置就是一个简单原始的热机。
热机是把转化为的机器。
2、内燃机(汽油机和柴油机)(1)汽油机是利用作燃料来工作的。
(2)工作过程:学生依据课本中的结构图自学,交流、填写。
第一冲程:吸气冲程中,燃气为什么会进入汽缸?汽缸中活塞由哪端向哪端运动?第二冲程:压缩冲程中,活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化?汽油机是利用什么方式点火的?第三冲程:做功冲程中,为什么能做功?是什么能向什么能转化?第四冲程:排气冲程有什么作用?排除废气的温度如何?独学:要求保持安静,独立完成,记下心中的疑问。
注意观察实验现象。
阅读教材17-19页,依据图自学并填写、汇报三、能力提升(12分钟)1、单汽缸汽油机一个工作循环有几个冲程?2、单汽缸汽油机一个工作循环曲轴和飞轮转动几周?3、单汽缸汽油机一个工作循环对外做功几次?4、单汽缸汽油机一个工作循环活塞往复几次?5、柴油机与汽油机有哪些区别?四、总结梳理(10分钟)热机的原理五、过关检测(8分钟)1、如图是内燃机的某一个冲程的工作情况,可以断定是()A、吸气冲程B、压缩冲程C、做功冲程D、排气冲程先独立思考,与同桌相互交流尽可能解决心中疑惑。
学法指导:归纳总结热机的能量转化和汽油机的四个冲程。
word第十四章内能的利用三环:自学展示反馈本章教材打破了传统的力学和热学的界限,注重学科内各部分知识之间的联系,将机械能、内能和热机几部分内容整合在一起,通过对热值、热机工作原理的学习,进一步突出了化学能、内能和机械能的相互转化及应用.在本章的教学中始终贯穿着能量的转化与应用这一主线,通过逐步学习各种不同形式的能量之间的相互转化,可以使学生逐步认识到世界是物质的,物质是运动的,物质之间是相互联系的,也是可以相互转化的,有利于培养学生辩证唯物主义的科学世界观.本章共分3节:1.第1节“热机”,本节通过四冲程内燃机工作原理的学习,使学生了解内燃机的主要结构;大致了解内燃机工作时,能量的转化与转移情况,了解汽油机与柴油机的区别;了解内燃机在现代生活,特别是交通方面的应用. 2.第2节“热机的效率”,本节主要的教学内容有两个:一是燃料的热值;二是热机的效率(或燃料的利用率).教学时可先从生活中常见的燃烧现象中引入热值的概念,要求学生掌握热值的计算公式Q = mq,知道热值是燃料的一种性质,而“热机效率”的引出可以通过类比“机械效率”来帮助学生认识到燃料燃烧释放的内能不可能全部转化为有用的机械能,要求学生掌握热机效率的公式η100%WW=⨯有总,能大致说出提高热机效率的途径,以及热机工作时燃料释放的能量的主要流向.3.第3节“能量的转化和守恒”,“能量守恒定律”是对本章及以前所学物理知识从能量角度进行的一次综合.通过学生自己动手做实验,向学生初步揭示了能量概念的物理实质.接着通过学生讨论、分析,了解能量不能凭空消灭和产生,只能相互转化和转移,并给出能量守恒定律..【教学目标】1.在知识与技能方面:①知道热机中的能量转化,知道四冲程内燃机的构造和工作原理;②知道燃料燃烧过程中能的转化是化学能转化为内能,知道燃料的热值及其单位,能通过能量的转化和转移认识热机效率;③知道能量守恒定律,能举出日常生活中能量守恒的实例,培养学生具有利用能量守恒的观点分析物理现象的意识.2.在过程与方法方面:①通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功;利用挂图或模型讲解四冲程汽油机和柴油机的基本结构和工作原理.②从生活中体会不同燃料燃烧释放热能的本领不同,建立燃料热值的概念,能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量;对热机效率有初步认识,能大致说出提高热机效率的途径.③通过学生讨论体会各种形式的能量之间的相互转化,并进一步理解能量守恒定律.3.在情感、态度与价值观方面:①通过演示培养学生观察、分析问题的能力,通过阅读“科学、技术、社会”扩展学生的知识面;②通过对热机效率的学习,激发学生开发新技术、提高燃料利用率的意识.【教学重点】汽油机的工作原理及能量的转化过程,燃料的热值,汽油机与柴油机的区别.【教学难点】热机效率,热机中的能量转化及损失,能量的转化与守恒定律.【课时建议】本章共有3节,建议5课时.第1节热机…第3节能量的转化和守恒…………………1课时本章复习和总结……………………………1课时1.比较法:例如:通过比较柴油机和汽油机的异同点,能简化柴油机的学习过程,进一步加深对四冲程内燃机的了解.2.分析法:例如:在解答复杂的计算题时,可以从要求的问题出发,先找过渡量,再由过渡量逐一找到已知条件.3.综合法:例如:在解答复杂的计算题时,可以从已知条件出发,先找过渡量,再由过渡量逐一找到要求的问题.第1节热机教学难点汽油机与柴油机之间的区别.教学课时课前预习:将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机械(即利用内能做功的机械).热机的常见种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机.内燃机是现代社会中最常见的一种热机.生活中,汽车的动力机械就是内燃机.内燃机可以分为汽油机和柴油机两大类,它们分别用汽油和柴油作为燃料.:①四冲程汽油机的工作过程由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成,其中真正把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的是做功冲程,其他三个冲程不仅不能向外输出机械能,反而要依靠贮存在飞轮上的机械能来运行,即靠飞轮的惯性来完成.②分辨内燃机的四个冲程主要看活塞的上、下运动情况及进气门和排气门的开闭情况.:①柴油机的构造和汽油机相似,但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油,因此柴油机汽缸顶部没有火花塞,而有一个喷油嘴;②柴油机对空气的压缩程度比汽油机高,因此可以输出更大的功率,但是柴油机比较笨重.备课笔记课外拓展:内燃机的起源第一台实际使用过的内燃机,是1859年法国工程师勒努瓦制造的.这是一台煤气机,效率极低.1876年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的煤气机,称为奥托循环机,这是内燃机划时代的进步.1892年,德国工程师狄塞尔提出了压缩点火式内燃机的设计原理,经过多次试验和改进,于1897年制成第一台压燃式内燃机,使用液体燃料,热效率比以前的内燃机都高.内燃机的发明,使热机的效率由蒸汽机的10%左右,提高到了40%左右.而且由于内燃机轻巧,适于用在交通工具上,对促进交通运输业的发展起了关键的作用.巩固复习教师引导学生复习上一节所学内容,并讲解课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.新课导入教师利用音像资料,展示汽车运动,坦克前进的画面,然后设问:你知道汽车、坦克为什么会运动起来吗?汽车、坦克的发动机是怎么获得能量的?学生思考、讨论、发表各自的看法.师汽车、坦克的发动机其实是个内燃机,它通过将燃料燃烧时产生的内能转化成机械能,从而使汽车、坦克运动起来.下面我们就一起来学习吧.备课笔记课外拓展:几种发动机原理蒸汽轮机利用锅炉产生的高温、高压蒸汽从喷嘴高速喷出,冲击叶轮,使叶轮与机轴一同旋转.蒸汽轮机的输出功率很大,大型的蒸汽轮机输出功率可达几十万千瓦.燃气轮机基本原理与蒸汽轮机相似,但工质不是蒸汽,而是燃料燃烧后生成的烟气.中国民间工艺品“走马灯”即是一种原始简单的燃气轮机,早在800年前就已在我国出现.燃气轮机不仅输出功率大(可达十几万千瓦),而且效率高,可达50%~60%.空气喷气发动机燃料在发动机的燃烧室内燃烧,生成的烟气从喷口高速喷出,根据反冲原理,发动机机身将向反方向运动.火箭发动机其结构与原理和喷气发动机相似.区别是空气喷气发动机燃料燃烧时的氧化剂(氧气)取自空气,因此空气喷气发动机只能在大气层内工作,主要用在飞机上;火箭发动机则自带氧化剂,燃料燃烧时不依赖于空气,因此可在大气层外工作,是发射人造卫星和宇宙飞船的动力源.中国在节日放的“起花”也即是火箭的原型,中国是火箭的故乡.进行新课板书:(1)内燃机:凡燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,叫做内燃机.(2)内燃机主要分为汽油机和柴油机两大类,它们分别用汽油和柴油作为燃料.【例1】如图所示,在试管内装些水,用橡皮塞塞住,用酒精灯加热一段时间后,会观察到的现象有:①____________________________;②________________________________.实验中的能量转化过程为:①酒精燃烧放出热量,酒精的______能转化为水的______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______能转化为瓶塞的______能.答案:现象:①瓶塞被冲出来(向上跳起来)②管口附近出现白雾过程:①化学内②内机械汽油机师在现代社会中,汽缸内燃烧汽油或柴油油的,也叫汽油机.下面教师展示汽油机的实图),引导学生了解汽油板书:汽油机的构造师从汽油机的实物呢?下面我们观看一个动教师用多媒体播放汽时生成高温高压的燃气,作,活塞必须能在汽缸内另一端的过程,叫做一个不断循环来保证连续工作板书:(1)冲程:活程叫做一个冲程.(2)汽油机的四个教师再次播放汽油机(1)四个冲程中气(2)吸气冲程中为(3)压缩冲程中压(4)四个冲程中哪(5)哪个冲程使机学生看完视频后分组生1:①吸气冲程:混合物进入汽缸.备课笔记特别提醒:内能的两种应用1.利用内能加热物体.2.利用内能做功.进行新课③做功冲程:进气门和排气门都关闭.在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体.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.④排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸.生2:吸气冲程中当活塞向下运动时,汽缸内气体的体积增大,压强变小,大气压将油气混合物吸进汽缸.生3:压缩冲程中,活塞对油气混合物进行压缩做功,结果是使油气混合物的内能增加,温度升高.生4:四冲程中“压缩冲程”和“做功冲程”中发生了能量转化,其中“压缩冲程”中是将机械能转化为内能;“做功冲程”中,燃料燃烧,燃料的化学能转化为燃气的内能,产生高温高压气体,推动活塞运动,又使燃气的内能转化为机械能.生5:做功冲程中机器获得动力,排气冲程中排出了汽车的尾气.教师鼓励学生的回答,然后用多媒体展示“四冲程汽油机的工作循环示意图”(如图),并进行比较,强调压缩冲程和做功冲程中的能量转化.规律总结:可根据汽油机活塞运动方向、进气门和排气门的开闭情况判断汽油机处于什么冲程.程内燃机在一个工作循环中,活塞往复运动两次,曲轴、飞轮转动两周,对外做功一次.解:将油管的喷嘴安装在进气管的狭窄处,是因为进气管狭窄处的空气流速较大,压强较小(小于油箱内油面的大气压),汽油才能在气压的作用下流出喷嘴,在高速气流的冲击下变成雾状,与空气混合.柴油机师坦克和轮船上使用的是柴油机,柴油机是如何工作的?它的构造又如何呢?下面我们就一起来学习“柴油机”.柴油机是利用汽缸内燃烧柴油所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功的热机.它的构造和汽油机的构造大致相同,所不同的是柴油机的汽缸顶部无火花塞而有喷油嘴.(教师可展示柴油机的实物模型,也可以展教师用多媒体播放课备课笔记1.柴油机的构造与汽油机有什么不同?2.柴油机的工作过程与汽油机有什么不同?3.跟汽油机比起来,柴油机有什么优点和缺点?备课笔记进行新课补充说明:(1)汽油容易雾化并汽化,柴油不易雾化,所以汽油机是通过雾化汽油与空气混合后从进气道吸入汽缸,柴油机采用在压缩冲程结束时从汽缸顶部喷入的方式.(2)汽油的燃点高但挥发性强,易于点火,故采用电火花点燃式点火;柴油的燃点低但挥发性差,不易点燃易压燃,故采用压燃式点火,即利用压缩冲程将密闭空气温度压缩到柴油的燃点以上,喷入的柴油遇高温立即燃烧.(3)由于柴油机的压缩程度高于汽油机,燃烧生成的燃气的温度和压强都高于汽油机,从做功的角度来看,在柴油机里作用在活塞上的压力较大,做的功也较多;从能量的转化角度来看,柴油机燃气的温度较高,内能较大,转化成的机械能也较多,单位时间里做功较多.板书:在一个工作循环中,柴油机的四个冲程和汽油机一样,曲轴转两周,活塞上下往复运动两次,对外做功一次,且开始时都需要外力启动.【例5】下列关于柴油机的叙述中,正确的是()B.四冲程柴油机每经过一个工作循环,曲轴就要转动四周C.汽油机有喷油嘴,柴油机有火花塞D.汽油机用压燃式点火,柴油机用点燃式点火解析:由热机的概念知,把内能转化为机械能的装置称为热机,柴油机属于热机,故A是正确的;四冲程内燃机每经过一个工作循环,有四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴转动两周,对外做功一次,故B错误;在做功冲程中,汽油机是通过火花塞产生电火花点燃高温高压的油气混合物,是点燃式,而柴油机是用喷油嘴向远高于柴油燃点的空气喷射雾状柴油而使柴油燃烧的,称之为压燃式,故C、D选项错误.答案:A师请大家阅读教材P20《科学世界》——“现代汽车”.(扩大学生视野,激发学生兴趣,培养学生创教学板书备课笔记课堂小结同学们,我们通过这和原理,知道了内能的利们就学到这,谢谢.教材习题解答(3)启动与动力方有做功冲程对外提供动力造不同:柴油机汽缸顶部柴油机在吸气冲程中,吸状汽油的混合物.(3)点缩程度不同:柴油机对空难题解答【例6】某单缸四汽缸中移动的距离是50m (不计摩擦),求:(1)做功冲程中燃(2)一个做功冲程(3)柴油机的功率分析:本题综合考查理等知识.(1)已知压强直接求出;(2)根据求出做的功;(3)柴油机工作速求出飞轮1s做功的次解:(1)做功冲程燃(2)一个做功冲程(3)因为飞轮的转油机的功率135=nWPt备课笔记。
热机一、教学目标1.知识与技能A、了解四冲程汽油机的基本工作原理.B、从能量转化的角度认识燃料的热值.C、了解内能的利用在人类发展史上的重要意义.D、通过能量的转化和转移,认识热机效率.2.过程与方法A、通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功.B、利用动画、图片或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理.C、通过阅读“科学世界”了解现代汽车的一些常识.D、通过学生讨论了解燃料的热值和热机效率.3.情感态度与价值观通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力.教学重点与难点重点:汽油机的工作原理及能的转化过程,燃料的热值.难点:热机中的能量转化及损失,了解热机效率。
二、导入新课演示实验:从老师的实验得到什么启示,猜想可能是由于水烧开后,产生大量高温的水蒸气在试管内膨胀对塞子,从而将壶盖顶起,实现了内能向机械能的转化。
从而导入新课?二、自学教材回答下列的问题1、热机是将能转化为能的机械。
2、内燃机是由、、、四个冲程组成的。
3、1kg的某种燃料燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值,煤的热值是3×107 J/kg,其物理意义是,某种燃料的热值与其质量。
4、与之比叫做热机的效率,热机的效率总是。
三、进行新课1、汽油机结合自学热机的构造①构造进气门,排气门,火花塞,气缸,活塞,连杆,曲轴。
(介绍名称的同时,介绍各部分的功能)冲程:活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程②工作原理。
观看汽油机的模型,了解它的工作原理。
小组共同完成下列填空内燃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,打开,仍关闭。
由于缸内体积增大,压强减小,混合气体被吸入气缸。
这是第一个冲程冲程。
活塞运动到最下端,就开始转为向上运动。
这时都关闭,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。
该冲程结束时虽然温度较高,但未能达到燃料的燃点。
在该结束的瞬间,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。
【学习目标】1、知道热机的工作原理及其种类。
2、利用图片、模型及动画了解四冲程汽油机的基本结构和工作原理.3、理解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。
4、知道汽油机、柴油机的异同。
【课前预习案】使用说明&学法指导:1先通读教材,勾画出本节内容的基本知识点:热机的概念,热机的种类,内燃机的概念,内燃机的种类。
再完成教材助读设置的问题,依据发现的问题,然后再读教材或查阅资料,解决问题。
2.预习案完成时间15分钟。
Ⅰ.知识准备xK b1.C om1.对物体做功,物体的内能增加,从能量转化的角度上我们说,机械能转化为了物体的内能(p9图甲);物体对外做功,内能减少,物体的内能转化为机械能(p9图乙)。
一定条件下,内能可以与机械能之间互相转化。
Ⅱ.教材助读1、热机①、热机是将能转化为能的机械。
②、热机的种类有、、、等。
其中_________是现代社会最常见的一种热机。
2、内燃机③、燃料在燃烧的热机叫内燃机。
④、内燃机的种类有机和机。
他们分别用_______和_______作为燃料。
3、汽油机的结构与工作原理⑤参照p18页图14.1-3在右图中填写汽油机各构成部分的名称。
【我的收获】反思静悟,体验成功【当堂检测】1.汽油机的一个工作循环是排气,吸气,压缩,_______这四个冲程组成的,其中能将机械能转化为内能的冲程是_________冲程。
2.汽油机吸入气缸的物质是: ( )A.汽油B.空气C.汽油与空气混合物D.柴油3.克服摩擦力做功,或压缩气体做功而使物体的内能增加,这时是将_________能转化为_________能。
气体膨胀对外做功使物体的内能减少,这时是将_________能转化为_________能。
新|课|标| 第|一| 网4.汽油机在某个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程是()A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程5.在图所示的内燃机工作的一个循环中,其四个冲程的顺序应当是()6.一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是1800转/分钟,该汽油机没秒内完成_______个工作循环,对外做功________次,完成能量转化_________次。
14.1 热机导学案2022-2023学年人教版九年级物理全一册本节课的学习目标:1.了解热机的定义和主要组成部分;2.掌握热机的工作原理和基本性能指标;3.理解热机的分类以及其在生活和工业中的应用。
一、导入热机是我们日常生活中经常接触到的一种设备。
请思考以下问题:1.你能说出一些常见的热机吗?2.热机在我们日常生活中起到了什么作用?请用几分钟时间思考并记录你的答案。
二、热机的定义和组成部分热机是一类能够将热能转化为机械能或者将机械能转化为热能的设备。
它主要由两部分组成:1.热源:提供热能的地方,通常是燃烧矿物燃料、化石燃料或者核燃料的燃烧室;2.工作物质:接收热能并进行功的物质,常见的工作物质有空气、水蒸气等。
热机的工作原理基于热能和机械能之间的相互转化。
三、热机的工作原理和基本性能指标热机的工作原理可简述如下:1.热机通过燃烧燃料或者其他方式获得热能;2.热能使工作物质发生膨胀或者受热,从而产生机械能;3.机械能被传递到外部,用于推动其他机械装置或者进行其他工作。
热机的基本性能指标包括输出功、效率和热效率。
1.输出功:热机从热源获得的热能转化为的机械功;2.效率:输出功与热源供给的热能之比,常用百分比表示;3.热效率:输出功与耗入热能之比,也用百分比表示。
热机的性能表现为输出功越大、效率越高,热效率也越高。
四、热机的分类和应用根据热机的工作原理和应用领域,热机可以分为多种类型。
常见的热机分类有:1.蒸汽机:利用蒸汽的膨胀产生动力的热机,广泛应用于电力和交通等领域;2.内燃机:利用燃料燃烧产生高温高压气体推动活塞运动的热机,广泛应用于汽车和发电机等领域;3.风力机:利用风力驱动装置旋转并产生机械能的热机,广泛应用于农业和发电等领域;4.水力机:利用流体压力产生机械能的热机,广泛应用于水电站和水泵等领域。
热机在生活和工业中有着广泛的应用。
比如,汽车发动机、火力发电站和水泵等都是热机的典型应用。
五、小结本节课我们学习了热机的定义和组成部分,了解了其工作原理和基本性能指标,并对热机的分类和应用进行了介绍。
人教版九年级全册第14章第1节《热机》导学案一、学习目标1.了解热机的概念和基本原理;2.掌握热机的分类和工作原理;3.能够应用热机的原理解释日常生活中的现象。
二、重点内容1.热机的概念和基本原理;2.热机的分类;3.热机的工作原理。
三、学习要点1.了解热机的定义和基本原理;2.掌握热机的分类和特点。
四、学习导入导入活动1:思考问题1.你知道什么是热机吗?它有什么特点?2.你能举出几个常见的热机的例子吗?导入活动2:观察实验现象1.看图1中的实验装置,当烧杯中的水温升高时,温度计的指针会有什么变化?图12.实验中,哪些因素会影响温度计指针的变化?为什么?五、新课讲解1. 热机的概念和基本原理热机是利用热量将热能转化为机械能的一种装置。
热机根据工作原理的不同,可以分为两类:热力热机和内燃热机。
热力热机是通过工作物质(如蒸汽、气体等)在搬运热量的过程中,产生的压力差,从而驱动机械运动。
常见的热力热机有汽车发动机、蒸汽机等。
内燃热机则是通过可燃物质在氧气的作用下燃烧,产生高温高压气体,将其推动活塞做机械运动。
常见的内燃热机有汽车发动机、火箭发动机等。
2. 热机的分类热机可以按照工作原理的不同进行分类。
常见的热机分类如下:•根据工作物质的不同:蒸汽机、燃气轮机、内燃机等。
•根据热循环的不同:循环热机、非循环热机等。
3. 热机的工作原理热机的工作原理是热力学的基本原理,即热量从高温物体传递到低温物体的过程中,会产生能量的转化。
热力热机的工作原理热力热机的工作过程一般包括以下几个步骤:1.吸热过程:工作物质从低温热源吸收热量,温度升高。
2.膨胀过程:工作物质经过某种途径膨胀,从而产生机械能。
3.排热过程:工作物质向高温热源排放热量,温度下降。
4.压缩过程:工作物质经过某种方法压缩,准备下一个循环。
内燃热机的工作原理内燃热机的工作过程可以简化为以下几个步骤:1.燃料燃烧:可燃物质在氧气的作用下燃烧,产生高温高压气体。
热机【学习目标】1.了解四冲程汽油机的基本工作原理.2.从能量转化的角度认识燃料的热值.3.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义.4. 通过能量的转化和转移,认识热机效率.重点:汽油机的工作原理及能的转化过程,燃料的热值.难点:热机中的能量转化及损失,了解热机效率.【学习过程】一、自主学习,合作探究:1、观察图16.4-1的实验并思考酒精灯对试管中水加热时,水的内能变化情况。
思考:(1)看到什么现象?(2)木塞被顶开,是谁对它做了功?(3)水蒸气既然能够对木塞做功,说明水蒸气具有能,它具有的是什么能?(4)在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的?(5)在这个过程中,有没有不同形式能量的相互转化?上面的装置就是一个简单原始的热机。
热机是把转化为的机器,如:、、等。
2、汽油机(1)汽油机是利用作燃料来工作的。
(2)了解内燃机的构造(3)工作过程依据柴油机模型,观察、填写、汇报,并找出不同之处:(1)柴油机是利用作燃料来工作的。
(2)构造的不同之处。
(3)工作过程的不同之处:吸入气体的不同汽油机柴油机点燃方式汽油机柴油机;柴油机比汽油机压缩气体的程度(高或低)。
小结:一个工作循环有个冲程,飞轮转动周,对外做功次,活塞往复次,第个冲程对外做功,其他冲程靠飞轮的惯性完成。
看课本P18\19页研究内燃机结构及工作原理(1)汽油机(最常见的内燃机,以汽油或柴油为燃料,分别叫做汽油机和柴油机)①构造:进气门,排气门,火花塞,气缸,活塞,连杆,曲轴。
冲程:活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程②工作原理。
内燃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。
第十四章 内能的利用第1节 热机❦自主预习1.阅读课本第17页图14.1-1(图1)的实验,观察并思考酒精灯对试管中水加热时,水的内能变化.思考:(1)木塞被顶开,是谁对它做了功?(2)水蒸气既然能够对木塞做功,说明水蒸气具有哪种形式的能量? 图1(3)在加热过程中能量是如何转化的?2. 下面的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况,请将其补充完整.❦A级1.在汽油机工作的四个冲程中,实现内能转化为机械能的冲程是( ) A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程2.汽油机吸入汽缸的物质是( ),柴油机吸入汽缸的是( ). A.汽油 B.空气 C.燃料与空气混合物 D.燃气3. 四冲程单缸内燃机飞轮转速为3 000 r/min ,那么,每秒钟燃气推动活塞做功的次数为( ) A.50次 B.25次 C.100次 D.200次4.汽油机在某个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,如图2所示此冲程是( )A.吸气冲程B.压缩冲程 图2C.做功冲程D.排气冲程5.关于柴油机和汽油机,下列说法错误的是( )A.柴油机以柴油为燃料B.汽油机以汽油为燃料C.柴油机顶部有一个喷油嘴D.汽油机对环境没有污染 B 级6. 5.如图4是内燃机的某冲程工作示意图,以下改变内能方式与此相同的是( ) A.烤火取暖 B.搓手取暖 C.向手“呵气”取暖 D.用热水袋取暖❦当堂达标A级1.下列设备不属于热机的是( )A.蒸汽机B.内燃机C.汽轮机D.电动机2.单缸四冲程内燃机在工作过程中,将机械能转化为内能的是( )A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程B级3.在图3所示的内燃机工作的一个循环中,其四个冲程的顺序应当是)图3A.乙、甲、丁、丙B.甲、乙、丙、丁C.乙、丁、甲、丙D.甲、乙、丁、丙❦课后提升A级1.在汽油机压缩冲程中,气缸内气体的( )A.温度降低B.密度变小C.热量增多D.内能增加2.摩托车上的热机工作时提供动力的是( )A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程3.关于压缩冲程的作用,下列说法正确的是( )A.将废气排出缸外B.完成对外做功C.吸进汽油和空气的混合物D.压缩燃料和空气的混合物4.如图4所示是内燃机的四个冲程,其中属于压缩冲程的是( )图45.在汽油机的一个工作循环中,内能转化为机械能的是______冲程,其他三个冲程都是靠飞轮的______来完成的.6.如图5所示,是世界上早期的蒸汽汽车模型.燃料燃烧使水温升高,水的______增加,再转化为汽车的______能,使汽车前进.图5 图67.如图6表示的是汽油机的______冲程;在压缩冲程中,是通过______方式增加气体内能的8.一台单缸四冲程汽油机,它的转速是1 200 r/min,则其每秒做功______次.若其做功冲程工作时推动活塞一次做功1 500 J,则其功率为______W.9.汽油机的压缩冲程中,气缸内汽油和空气的混合物的压强(),温度()。
10.在汽油机的一个工作循环中,内能转化为机械能的是()冲程,其它三个冲程都是靠飞轮的()来完成的。
B级11.一台内燃机的转速是1440转/分,那么在每秒钟内()A.转轴转动24转,燃气对活塞做功12次,活塞完成48个冲程B.转轴转动1440转,燃气对活塞做功720次,活塞完成2880个冲程C.转轴转动1440转,燃气对活塞做功1440次,活塞完成1440个冲程D.转轴转动24转,燃气对活塞做功24次,活塞完成24个冲程12.四冲程汽油机做功冲程中,汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。
在活塞向下运动的过程中,汽缸内气体的()A.内能减少B.温度升高C.密度增大D.分子热运动加快A级1.C 2.C B 3.B 4.B 5.DB级5. BA级1.D2.BB级3.AA级1.D 2.C 3.D 4.B 5.做功惯性 6.内能动 7. 压缩做功 8. 10 15000 9. 增大升高 10. 做功惯性B级11. A 12.A第2节热机的效率❦自主预习1.阅读课本有关热机效率部分,回答以下问题:(1)热机的能量来源是什么?(2)热机的能量都到那里去了?为什么热机的效率很低?(3)如何提高热机效率?2.氢的热值的物理意义是什么?❦即学即练A级1.燃料燃烧,燃料的______能转化为______能.2.用来____________的那部分能量,与燃料____________放出的能量之比,叫做热机的效率,热机的效率总是______1(大于、等于、小于).3.现在火箭中用液态氢作燃料,是因为它具有( )A.较小的密度B.较小的比热容C.较低的沸点D.较大的热值4.酒精的热值是3.0×107 J/kg,酒精灯里装有20 g酒精,若燃烧掉一半,放出的热量是__________J,剩余部分酒精的热值是_____________.5.柴油的热值是4.3×107J/kg,它的物理意义是____________________________,完全燃烧3 kg柴油能释放出____________J热量.B级6.某同学在实验室用酒精灯把0.1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃.求:(1)水吸收的热量.(2)如果这些热量由酒精燃烧提供,至少要完全燃烧多少千克酒精? [水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃);酒精的热值q酒精=3.0×107 J/kg]7.利用天然气灶烧水,燃烧0.5m3的天然气,使100kg的水从20℃升高到70℃。
已知水的比热容为c=4 .2×103J/(kg•℃),天然气的热值为q=7.0×107J/m3。
求:(1)0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放;(2)水吸收的热量Q吸;(3)天然气灶的效率η。
❦当堂达标A级1.三口之家分别单独使用不同燃料的平均月消耗量分别为:干木柴约150 kg,无烟煤约50 kg,煤气约30 kg,天然气约15 kg,这四种燃料中热值最高的是( )A.干木柴B.无烟煤C.天然气D.煤气2.关于燃料的热值,以下说法中正确的是( )A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关B.燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大图1D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小3.如图1所示为某品牌内燃机工作过程中能量流向扇形图,则该热机的效率为( )A.38%B.30%C.22%D.8%B级4.天然气、煤气的热值和价格如表所示,在相同条件下使用____________(填“天然气”或“煤气”)更经济.小明家一个月用去70元的煤气费,则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为____________ J.❦课后提升A级1.甲内燃机比乙内燃机的效率高,表示().A.甲的功率比较大 B.甲燃烧需要的燃料较少C.工作时间相同,甲耗油较少 D.甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大2.柴油机效率比汽油机效率高,是因为().A.柴油的燃烧值较大 B.柴油机点火方式为压燃式C.柴油机内压缩空气的压强和温度比较高D.柴油机的构造所决定3.为了提高热机效率,应尽可能做到().A.采用优质燃料 B.降低热机功率C.减少热机的各种热损失,保持良好的润滑 D.避免使用热机4.热机的效率高,它表明这台热机( )A.燃料燃烧放出的热量多B.做的功多C.做功快些D.用来做有用功的热量跟燃料完全燃烧放出热量的比值大5.下列提高热机效率的措施中,可行的是( )①改进结构,尽量使燃料完全燃烧②合理使用,尽量减少输出功率③加强保养,尽量减小摩擦④设法利用废气的能量A.①③B.①②C.②④D.③④6.在研究和学习物理学的过程中,方法是不可缺少的.比值法是对与多个因素有密切关系的某个物理量进行测量的思路和方法.我们学习过的速度和密度概念都是通过比值法建立起来的.下列物理量的建立与这种方法无关的( )A.热值B.功率C.功D.比热容7.近期煤价节节攀升,少数不法商贩将煤矿石破碎后掺在优质煤中高价销售,客户为了不上当受骗,最恰当的方法是检测下列物理量中的( )A.热值B.比热容C.温度D.质量8.天然气的热值为煤气热值的2倍,这表明( )A.产生相同的热量,使用天然气的成本为使用煤气成本的2倍B.产生相同的热量,完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质量的2倍C.产生相同的热量,完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质量的一半D.天然气火焰的温度为煤气火焰温度的2倍9.有经验的柴油机维修师,不用任何仪器,只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下,并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度,就能初步判断这台柴油机的节能效果.在同样负荷的情况下,关于柴油机的节能效果,下列判断中正确的是( )A.尾气的温度越高,柴油机越节能B.尾气的温度越低,柴油机越节能C.尾气的柴油味越浓,柴油机越节能D.尾气的颜色越发黑,柴油机越节能10.2011年9月29日,我国成功发射了“天宫一号”卫星.点火后燃气向后高速喷出,运载火箭腾空而起,燃气的______能转化为火箭的______能;运载火箭选用液态氢作燃料,主要是因为液态氢具有较大的______.B级11.如图2所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量也相同.图2(1)比较不同燃料的热值,应选择________两图进行实验;比较不同物质的比热容,应选择________两图进行实验.(2)水的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃),它的物理含义是_______________________________________________________.(3)酒精的热值为3.0×107 J/kg,完全燃烧10 g酒精放出的热量为________J.12.一台效率为40﹪的柴油机,当输出66000J的有用功时,消耗的柴油为______kg。
柴油的热值3.3×107J/kg13、邻居小许家用煤气把3kg的水从20℃加热到100℃消耗煤气约0.12m3 求煤气的热效率? (煤气的热值:3.9×107 J/m3)A级1.化学内 2.做有用功完全燃烧小于 3.D 4. 3.0×105J 3.0×107 J/kg 5.完全燃烧1kg柴油放出的热量是4.3×107 J 1.29×108 JB级6. (1)3.36×104J (2) 1.12×10-3kg7. (1)3.5×107J (2) 2.1×107J (3)60%A级1.C2.A3.AB级4.天然气 1.95×108JA级1.D 2.C 3.C 4.D 5.A 6.C 7.A 8.C 9.B 10. 内动热值B级11. (1)甲乙甲丙(2)水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103 J (3)3.0×105 J 12. 5×10-3 kg 13. 21.5%第3节能量的转化和守恒❦前知回顾汽车的诞生改变了人类的生活方式.事实上,人类很早就在探寻着更好的代步工具,法国人居纽于1769年制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮车.现在你看到的这幅漫画(如图1所示),据说是牛顿所设计的蒸汽汽车原理图,试就该原理图回答下列问题:(1)原理图中运用了哪些物理知识?(2)该原理图中涉及哪几种形式的能量?请简述对应的能量转化过程. 图1❦自主预习1.观察课本第27页图14.3-1,发现自然界中各种现象,完成填空.在下列现象中,能量是怎样转化的?锯条锯木头,过一会锯条变热了:②植物进行光合作用:③蓄电池放电:④对蓄电池充电:2. 可以从以下四个方面加以理解:(1)存在:能量既不会凭空______,也不会凭空________. .(2)转化或转移:从一种形式________为其他形式,或者从一个物体________到另一个物体.(3)结果:在转化和转移的过程中,能量的总量保持________,某种形式的能减少,一定转化为其他形式的能.(4)普遍性:能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一❦即学即练A级1.下列能量的转化中,属于机械能转化为内能的是( )A.点燃爆竹,爆竹腾空而起B.汽车紧急刹车,轮胎发热C.给生石灰加水,温度升高D.给电炉通电,电炉发热2.火箭在大气层里加速上升的过程中( )A.机械能减少,内能增加B.机械能增加,内能减少C.机械能与内能都增加D.机械能不变,内能增加3.各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化,指出下列情况下能量的转化.(1)气体膨胀做功:(2)硅光电池接收太阳光:(3)核电站发电:(4)正在工作的电饭锅:4.如图3所示,人们是在能的转移和转化过程中利用能量的,下列现象与对应的能的转化不正确的是( )图3A.汽艇在海上行驶——化学能转化为光能B.用电照明——电能转化为光能C.篝火燃烧——化学能转化为内能和光能D.原子弹爆炸——核能转化为机械能5.小华在做如图4所示的滚摆实验中,发现滚摆每次上升的高度逐渐减小.在这个过程中,机械能_______,总的能量_______,.(填“守恒”或“不守恒”)图4B级1.在一个密封的小房间里,放着一台开着门的电冰箱,给电冰箱通电,过一段时间后,房间的温度将( )A.升高B.降低C.不变D.无法确定2.用热传递的方法来改变物体的内能,实质上是能量的_______过程;用做功的方法来改变物体的内能,实质上是能量的________过程.3.焦耳是一位伟大的物理学家,他成功地发现了焦耳定律,测出了热量……但他在探索科学真理的道路上,也走过弯路.年轻的时候,焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供任何动力(即不消耗任何能源)就能自动工作起来的机械装置.他曾通宵达旦地冥思苦想,不断地设计、制作,但没有一次是成功的.接连的失败引起了焦耳的深思,他没有像有些人那样“执迷不悟”,而是反思原来的设想,重新确定新的探究课题.经过不懈地努力,他终于在新的研究领域中取得了成功,发现了科学真理.(1)“永动机”制造一直失败的原因是:它违背了 .(2)你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是:❦当堂达标A级1.下列关于能量转化、转移现象的说法中,错误的是( )A.电池充电,电能转化为化学能B.电动机工作,电能转化为机械能C.暖瓶塞被热气弹开,机械能转化为内能D.用热水袋取暖,内能发生了转移2.在能的转化的过程中( )A.机械能一定守恒B.各种形式的能都守恒C.各种形式的能量的总和一定守恒D.内能一定守恒3.如图5所示,小孩从滑梯上自由滑下的过程中,臀部有灼热的感觉,下列说法正确的是( )A.机械能一定变小B.机械能一定保持不变C.重力势能一定变大D.动能一定变小图5B级4.在学习了内能及能量的转化和守恒后,同学们在一起梳理知识时交流了以下想法,你认为其中不正确的是( )A.做功可以改变物体的内能B.热传递改变物体内能是不同形式的能量在相互转化C.在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化D.能量在转移和转化的过程中总会有损耗,但能量的总量总保持不变5.如图6是我国在宁夏建造的一座试验性发电站的示意图.阳光穿过透明的集热棚顶使棚内空气变热,热空气在烟囱中上冲,带动发电机发电.这种发电站利用的能源是_____能.这种发电站_____ (填“能”或“不能”)将获得的能量完全转化为电能.这种发电方式与火力发电相比优点是__________ (写出一条即可).图6图66.用绳子把一个铁锁悬挂起来,把铁锁拉到刚好贴着自己的鼻子,稳定后松手,头不动(如图7所示),铁锁由开始位置a沿弧线ac向另一侧的最高点c运动,然后再从c往回运动.(1)从a点到最低点b点的过程中,铁锁的动能、重力势能如何变化?(2)从能的转化和守恒角度分析铁锁摆回时能否碰到鼻子.图7❦课后提升A级1.自然界中能量展现的形式形形色色、多种多样,其中化学能是由于化学反应,物质的__________变化而产生的能量,而核能则是由于核反应,物质的__________发生变化而产生的能量。