江西省吉安县凤凰中学九年级物理全册 16.4 热机教案 新人教版
- 格式：doc
- 大小：87.50 KB
- 文档页数：5
第四节热机
教学目标：
（一）知识与技能
1、知道热机中能量的转化，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，认识热机的效率。
（二）过程与方法
1、通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功
2、通过观察热机课件或挂图，了解热机的结构和工作原理。
通过讨论了解燃料的认识和热机效率
3、通过阅读材料，了解热机的发展与未来社会发展的关系
（三）情感、态度与价值观
认识科学、社会和技术的相互影响，理解科学技术发展的整体、结合化特征，确立正确的科学观。
教学重点：四冲程内燃机的工作原理，燃料的热值，热机的效率
教学难点：四冲程内燃机的工作原理和燃料的热值
教学方法：探究式教学法
教学用具：挂图和课件
教学过程：
（一）引入新课
从热机的大规模应用是现代社会的重要特征引入新课，
（二）新课教学
1、热机
演示：在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾（会看到什么现象，引导学生观察）。
现象：橡皮塞被弹出。
分析：水蒸气膨胀对外做功，内能减少，橡皮塞获得机械能，内能转化为机械能。
内能又是如何来的？燃料的化学能通过燃烧转化为内能。
这一过程能量转化的情况是：燃料的化学能——内能——机械能
热机是把内能转化为机械能能的机器。
热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2、内燃机
内燃机是一种常见的热机。
内燃机因汽缸内的燃料不同，可以分为汽油机机和柴油机。
对照挂图讲解汽油机的工作原理。
冲程：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。
四冲程汽油机的一个工作循环包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
结合四冲程汽油机的模型演示，介绍其基本构造、工作过程，分析能量的转化情况。
按四个冲程的顺序，引导学生观察两个气门的开与关、活塞的运动方向、曲轴的转动情况等。
还应向学生说明：在汽油机的四冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。
开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后汽油机才能自行工作。
每个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两轴。
指导学生阅读科学世界，使同学们简单了解电喷汽车的优点，增强环保意识。
3、燃料的热值
人类获得内能的主要途径是燃烧燃料。
如一个四口人之家使用不同燃料时的月消耗量分别为：柴约200kg，家用煤约90kg，液化石油气约30kg。
为什么使用不同燃料时的月消耗量会有这么大的差别呢？
指导学生阅读教材，并投影需要思考的问题：
（1）、根据以上事例和生活经验可知，燃烧相同质量的不同燃料时，放出的热量。
也就是说，不同燃料燃烧时的放热本领。
为了表示燃料的这种性质，物理学中引入了这个物理量。
（2）、什么叫做燃料的热值？它的单位和符号分别是什么？
（3）、燃料可以分为体燃料、体燃料和体燃料。
（4）、酒精的热值是，表示的物理意义是。
（5）、煤气的热值是，表示的物理意义是。
（6）、什么叫做热机的效率？汽油机的效率为，柴油机的效率为。
（7）、在行驶的汽车后面，会感到汽车排出的尾气是热的，有时会排出黑烟并且闻到有汽油或柴油的味道，你能解释其中的原因吗？
（8）、试分析在内燃机中，燃气的内能损失主要有哪几个方面？提高燃料利用率的重要措施是什么？
阅读教材后，师生共同完成以上问题。
（1）、燃烧相同质量的不同燃料时，放出的热量不同。
也就是说，不同燃料燃烧时的放热本领不同。
为了表示燃料的这种性质，物理学中引入了燃料的热值这个物理量。
（2）、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。
它的单位是焦每千克，符号是J/kg。
（3）、燃料可以分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
（4）、酒精的热值是3.0×107J/kg，表示的物理意义是1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
（5）、煤气的热值约是3.9×107J/m3，表示的物理意义是1 m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
（6）、用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
汽油机的效率为20~30％，柴油机的效率为30~45％。
（7）、因为内燃机的排气冲程中，排出的废气温度还是很高的，故汽车排出的尾气是热的，有时会排出黑烟并且闻到有汽油或柴油的味道，这是因为汽缸里的汽油或柴油没有完全燃烧造成的。
（8）、在内燃机中，燃气的内能损失主要有：废气的温度很高带走很大一部分能量，还有机械的散热和克服摩擦做功所消耗的能量。
提高燃料利用率的重要措施是设法利用废气的能量，并且尽可能使燃料完全燃烧、减少散热克服摩擦做功所消耗的能量。
同时对学生进行节约能源教育和增强环境保护意识的教育。
三、课堂练习（中考链接）：
1. （07年南京市）汽
油机的一个工作循环是由四个
冲程组成的，右图中表示做功
冲程的是（）
2.（07年北京市）下
面是汽油机工作的四个冲程，
其中将机械能转化为内能的是（）
A.吸气冲程
B.排气冲程
C.做功冲程
D.压缩冲程
解析：根据示意图来判断汽油机的冲程要利用好两个关键特征：1是气门的开、闭情况；2是活塞的运动情况。
气门一开一闭时是吸气或排气冲程，如果活塞向下运动是吸气冲程，活塞向上运动则是排气冲程，这两个冲程没有能量转化。
气门都闭合时是压缩或做功冲程，如果活塞向上运动是压缩冲程，将机械能转化为内能，活塞向下运动则是做功冲程，将内能转化为机械能。
由以上分析不难判断出正确的答案分别是B和D
3.（07年贵阳市）热机发展和应用推动了社会发展，但同时又对环境造成了严重污染，还要消耗大量的不可再生能源，对此请你写出一条合理建议：。
4.（07年长春市）美国《大众科学》杂志评出06—07年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”，这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。
第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。
其中第五冲程相当于四冲程内燃机的_________冲程，在第六冲程中发生的物态变化是__________。
请你指出该“六冲程引擎”的一个优点：________________________________。
解析：热机的出现和使用极大地推动了社会发展，但也不可避免的带来了环境污染等问题，对此既不能漠然视之也不能因噎废食的不再使用热机，积极的态度应该是努力发展科技，改进热机的构造，提高其效率，改用清洁能源等。
参考答案：3.提高热机效率；以天然气或氢气作燃料；大力开发太阳能、水能、原子能的应用。
4.做功液化节约能源和提高效率
四、布置作业
1、实际上燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算的要，而且有效利用的热量又比放出的热量要。
因此，提高燃料是节约能源的
重要措施。
2、多数小轿车使用机，大型载重车使用机，轮船使用大型机。
3、现代航天器一般用液态氢作燃料，这是因为它具有[ ]
A、较小的比热容
B、较低的沸点较大的热值 D、较大的密度
4、判断
（1）火箭属于热机。
[ ]
（2）改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，可以使燃料的热值增大。
[ ]
（3）热机做的有用功越多，效率就一定越高。
[ ]
（4）热机的功率大，效率就一定高。
[ ]
5、质量为3kg的石油，用去1/3后，剩下的石油 [ ]
A、比热容变为原来的2/3，热值不变。
B、比热容不变，热值变为原来的2/3。
C、比热容和热值都变为原来的2/3。
D、比热容和热值都不变。
6、煤的热值是2.9×107J/kg,完全燃烧10t煤放出的热量是 [ ]
A、2.9×109J
B、 2.9×1010J
C、2.9×1011J
D、2.9×108J
7、已知某型号柴油机的效率为n, 柴油机的热值为q，则完全燃烧质量为m的柴油，能放出热量Q= ，这些热量通过柴油机的转化对外所在的有用功W= 。
