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第十三章 内能与热机
第3节 内燃机 教案
一、教学目标
1.知道热机中能量的转化
2.知道四冲程内燃机的构造和工作原理
3.了解汽油机和柴油机的主要区别
4.通过分析汽油机和柴油机的构造个工作过程的异同
二、教学重难点
重点：汽油机的工作过程
难点：汽油机和柴油机的做功冲程的认识
三、教学过程
【新课导入】
[情境导入]课件展示动态图片
[提出问题] 能量是怎么转化的呢？
学生回答：燃料的化学能 水的内能 机械能
通过以上现象，我们看到燃料燃烧时，燃料的化学能转化成了水的内能，水蒸气通过对外做功，又把内能转化成壶盖、限压阀的机械能。能否把这些机械能变得更实用呢？生活中有这样的机械吗？
学了这节内容,问题便会迎刃而解。板书课题第十三章内能与热机第3节内燃机。
【新知探究】
（一）热机
[课件展示]
两个概念
[提出问题]请同学们自主阅读课本，并且找到这两个概念。
[自主阅读]同桌之间交流讨论。得出结论：
1.热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。
2.内燃机：燃料直接在发动机气缸燃烧产生动力的热机。
最常见的内燃机有汽油机和柴油机
[提出问题]最常见的内燃机是汽油机和柴油机它们是怎么工作的？
工作的时候有什么不同？
（二）汽油机
[提出问题]汽油机利用_____作为燃料？
[课件展示]
[课件展示]汽油机的工作结构图
（边动作边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况）
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
[板书]吸气冲程
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
[板书]压缩冲程
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
[板书]做功冲程
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
[板书]排气冲程
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。
[提出问题]汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？
学生回答后总结：通过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，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。
[板书]在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成
（三）柴油机
[提出问题]柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。
[展示课件]
[师生总结]
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。
压缩冲程：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，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。
做功冲程：在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，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。
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
[教师补充]汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点
[解答]构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；
工作过程上：吸入的气体不同（汽油机吸入的是什么？柴油机吸入的只是空气）；
压缩情况不同（问：汽油机压缩冲程末温度、压强多大？柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度更高，这个温度早已超过了柴油的燃点）；
点火方式不同（汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式）；
用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。
【课堂小结】
一、热机
把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置
二、汽油机
用汽油做燃料的内燃机
三、柴油机
用汽油做燃料的内燃机
【课堂训练】
1.（2021秋 顺平县期末）下列机械应用了热机的是（　A　）
A、农用三轮车上的柴油机
B、电脑工作一会儿后主机变热
C、电动自行车
D、洗衣机内部的电动机
2.（2021秋 朝阳县期末）下列关于热机的说法中，错误的是（　B　）
A、热机是把内能转化为机械能的装置
B、热机是把机械能转化为内能的装置
C、只要对内燃机不断革新，也不能把气体的内能全部转化为机械能D、即使没有漏气、也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能
3.（2022 宁波模拟）如图是生活中常用的高压锅。当高压锅内的气压达到一定值时，限气阀会被高压蒸汽顶起。这一过程高压锅内气体内能会发生变化。选项是四冲程汽油机的工作示意图，其中图（选填符号）所示的冲程也发生同样的能量变化（　B　）
4.（2022 顺德区一模）如图是单缸四冲程内燃机某个冲程的示意图，下列分析正确的是（　A　）
A、内燃机在该冲程获得动力
B、该冲程靠飞轮的惯性完成
C、该冲程的能量转换过程为机械能转换为内能
D、内燃机可以通过使燃料充分燃烧的方法提高燃料的热值
5.（2022 广西模拟）随着人们环保意识的提高和全球要求加强环保呼声的日益高涨，汽车发动机生产在环保方面的要求更高。以四冲程内燃机为动力的汽车中，热机工作时提供动力的是（　C　）
A、吸气冲程 B、压缩冲程
C、做功冲程 D、排气冲程
【布置作业】
【板书设计】
第十三章 内能与热机
第3节 内燃机
1.热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。
内燃机：燃料直接在发动机气缸燃烧产生动力的热机。
最常见的内燃机有汽油机和柴油机
汽油机：燃料在气缸内燃烧的热机
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
四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3.柴油机：用柴油作燃料的内燃机
构造方面：
工作过程上：
压缩情况不同：
点火方式不同：
用途方面：
【教学反思】
一、案例的“亮点”
1.教材利用图例说明了汽油机的结构，并用四个参考图详细分析了汽油机的四个冲程，指出汽油机实际工作时，是靠外力使曲轴和飞轮先转动起来，带动活塞运动后汽油机才自己工作．柴油机教学比较简单，只是说明了其工作过程，并分析了和汽油机的区别，指出了柴油机的应用．动画模拟图能够帮助学生生动形象的理解工作过程。要求学生能说出汽油机和柴油机在工作过程中的相同点和不同点．本节教学中要注重培养学生的观察能力和分析总结能力，培养学生的比较能力。所以在教法上有演示、引导学生观察、分析讨论、比较、联系实际这些方法．
2.本节课充分利用信息技术对物理教学的辅助作用，通过多媒体的视频创设情景，跟学生一起相互讨论得出结论，再引发出新的问题，加深学生对知识的理解和掌握，通过直观的多媒体手段，让学生能够了解内燃机4个冲程工作过程以及和柴油机的区别，这不仅仅能够提高学生的知识面，还能够激发学生学习物理的兴趣。
二、教学中易出现的问题
热机的工作过程讲解比较详细，如果利用传统的教学模式，学生只能够记忆和初步的了解，不利于学生的创新能力培养，在日记的应用上，如果老师只是举课本上的几个例子，会限制孩子的发散思维。

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