2022年人教版九年级上册物理同步教案第十四章内能的利用 第1节热机

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第十四章 内能的利用

第1节 热 机

◇教学目标◇

【知识与技能】

(1)了解汽油机和柴油机的基本构造和工作原理。

(2)了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。

【过程与方法】

(1)通过观察汽油机、柴油机的工作过程,能够简单地描述它们的主要特征,培养和提高学生的观察能力。

(2)通过对汽油机、柴油机结构的观察,具有对观察到的现象作出判断的意识。

【情感·态度·价值观】

通过对本节课的学习,培养学生乐于探究机械中的物理学道理的良好习惯。

◇教学重难点◇

【教学重点】

热机的工作原理,四冲程内燃机的工作过程。

【教学难点】

四冲程内燃机工作冲程的异同点和能量转化。

◇教学过程◇

一、新课导入

物体吸收的热量与物体的质量、物体本身和升高的温度有关,烧水时需要热量,这些热量是怎么得到的?为什么水烧开了,茶壶还会报警?为什么哨子会响?这些能量从哪里来的?

二、教学步骤

探究点1 热机

[阅读课本]P17“热机”

[演示实验]在试管内装入少量水,用橡胶塞轻轻塞住试管口,用酒精灯对试管进行加热。

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[小组讨论]观察实验所产生的现象,并分析实验过程中能量是怎样转化的?

[分析]酒精燃烧把化学能转化为内能,放出热量;热量通过试管传递给水使其内能增加,温度升高,汽化形成大量水蒸气;试管内压强增大,气体将橡胶塞推出试管口,气体的内能转化为橡胶塞的机械能。

[注意](1)橡胶塞不要塞太紧,否则塞子不容易冲出,可能导致试管炸裂而伤到人

(2)为了避免水蒸气和沸腾的水随塞子冲出时伤到人,试管口不能对着人。

[归纳提升]这个实验虽然简单,却基本展示了蒸汽机的工作原理,人们据此制造了热机。

[思考](1)什么是热机?热机的种类有哪些?

(2)什么是内燃机?内燃机分为哪两类?分别按照什么标准来分的?

[提示](1)热机:利用内能做功的机械。热机可分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

(2)内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。

内燃机分为汽油机和柴油机,按照所用燃料的种类不同来分类。

探究点2 汽油机

[阅读课本]P18“汽油机”

[思考]汽油机的主要构造是什么?

[提示]汽油机主要由进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴组成。

[思考]什么是冲程?一个工作循环包括几个冲程?汽油机在工作过程中是如何运作的?

[提示]活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。

一个工作循环包括四个冲程:吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程。

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1.吸气冲程特点:

活塞:向下运动

进气门:打开

排气门:关闭

吸入:汽油和空气的混合物

2.压缩冲程特点:

活塞:向上运动

进气门:关闭

排气门:关闭

机械能转化为内能

3.做功冲程特点:

活塞:向下运动

进气门:关闭

排气门:关闭

内能转化为机械能

4.排气冲程特点:

活塞:向上运动

进气门:关闭

排气门:打开

排出:燃烧后的废气

[归纳提升]内燃机完成一个工作循环活塞往复两次,曲轴转动两周,飞轮转两周,向外输出一次功。除做功冲程,其他三个冲程都是由飞轮的惯性来完成的。

压缩冲程:机械能转化为内能。

做功冲程:内能转化为机械能。

探究点3 柴油机

[阅读课本]P19“柴油机”

[思考]柴油机的主要构造是什么?

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[提示]柴油机主要由进气门、排气门、喷油嘴、汽缸、活塞、连杆、曲轴组成。

[思考]柴油机在工作过程中是如何运作的?

[提示]开始工作前,活塞位于汽缸上端,进气门、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,空气被吸入汽缸。这是第一个冲程,吸气冲程;进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,活塞把空气压缩得很小,空气的压强变大,温度升高,在压缩冲程末,缸内空气温度已超过柴油的着火点。这是第二个冲程,压缩冲程;在压缩冲程末,从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即剧烈燃烧,产生高温高压的燃气,推动活塞向下运动,并通过连杆带动曲轴转动。这是第三个冲程,做功冲程;进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸。这是最后一个冲程,排气冲程。此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环。

[小组讨论]汽油机和柴油机的异同点。

[归纳提升]

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、板书设计

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热机{ 原理:燃料的燃烧把化学能转化为气体的内能,又通过做功把内能转化为机械能概念:利用内能做功的机械汽油机{ 构造:进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴工作原理{ 吸气冲程压缩冲程:机械能→内能做功冲程:内能→机械能排气冲程柴油机与汽油机的异同点

◇教学反思◇

本节的教学内容属于应用性的知识,与生产、生活有密切的关系。热机本质上是将化学能转化为内能,再将内能转化为机械能的能量转化器。就其相关知识的延伸来说,热机的教学可以和人类社会生产力的发展、环境保护和人类的可持续发展等相联系,可拓展的范围相当广泛。

在教学中可以改进的措施:

(1)多联系实际,多给学生展示热机的有关模型。

(2)多做实验,体验实验的魅力。

(3)适当增加练习题,巩固所学知识。

努力方向:在今后的教学中,努力增加课堂容量,提高教学效果,以适应中考的需要。