资源简介

14.1热机 教学设计
一、教学目标
1. 知识与技能
了解热机的工作原理及能量转化过程。
知道四冲程内燃机的构造和工作过程。
理解热机的效率及热值的概念，并能进行简单的计算。
2. 过程与方法
通过观察模型和动画，培养学生的观察能力和空间想象能力。
引导学生通过分析数据，归纳出热机的工作过程和能量转化的特点。
3. 情感态度与价值观
激发学生对热机技术的兴趣，培养探索精神。
使学生认识到热机在现代社会中的重要作用，以及提高热机效率的意义。
二、教学重难点
1. 重点：热机的工作原理和能量转化过程，四冲程内燃机的工作过程。
2. 难点：理解热机的效率和热值的概念，以及它们在实际中的应用。
三、教学准备
1. 内燃机模型、多媒体课件（包含内燃机工作过程的动画）。
2. 实验材料：酒精灯、试管、水等（用于演示能量转化实验）。
四、教学过程
1. 导入新课
提问：你们知道汽车、摩托车等交通工具的动力来源是什么吗？（引导学生回答：内燃机或热机）
引出新课：今天我们将学习热机的工作原理和能量转化过程。
2. 新课内容展开
介绍热机的定义和种类，说明热机是将内能转化为机械能的装置。
展示内燃机模型，讲解四冲程内燃机（汽油机和柴油机）的构造和工作过程。配合多媒体动画，让学生更加直观地理解。
a. 吸气冲程：进气门打开，活塞向下运动，吸入空气和汽油的混合物（或空气）。
b. 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩气体混合物（或空气），内能增加，温度升高。
c. 做功冲程：火花塞点火（或喷油嘴喷油并自燃），气体混合物燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动，内能转化为机械能。
d. 排气冲程：排气门打开，活塞向上运动，排出废气。
实验演示：利用酒精灯加热试管中的水，观察水蒸气的运动，说明内能可以转化为机械能。引导学生分析实验现象，得出能量转化的结论。
介绍热值和热机效率的概念，说明它们在实际中的应用。通过例题讲解，让学生掌握简单的计算方法。
3. 课堂练习与讨论
提出问题：为什么热机的效率不能达到100%？
小组讨论：如何提高热机的效率？
进行简单的热值和热机效率计算练习。
知识点总结
1.热机是利用 内能 做功的机械。热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2.内燃机的工作原理：将燃料的 化学能 通过燃烧转化为内能，再通过做功，把内能转化为机械能。按燃烧燃料的不同，内燃机可分为汽油机、柴油机等。
3.汽油机的四冲程
冲程 工作示意图 特点 能量转化（转移）
吸气冲程 （1）进气门打开，排气门关闭，活塞向 下 运动。 （2）吸入汽油和空气的混合物（柴油机只吸入空气）
压缩 冲程 （1）进气门、排气门都关闭。 （2）活塞向 上 运动，压缩汽油和空气的混合物（柴油机压缩空气） 机械 能转化为内能
做功 冲程 （1）进气门、排气门都关闭。 （2）活塞在高温高压的燃气作用下向 下 运动。 （3）点火方式：点燃式（柴油机为压燃式） 内 能转化为机械能
排气冲程 （1）进气门关闭，排气门打开。 （2）活塞向 上 运动，废气被排出汽缸。 （3）废气中含有大量有害气体 废气带走很多内能
温馨提示：
（1）汽油机和柴油机的汽缸内部结构不同，汽油机有火花塞（无喷油嘴），柴油机有喷油嘴（无火花塞）。
（2）单缸四冲程内燃机一个工作循环中飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次。
5. 布置作业
完成课后习题，巩固热机的工作原理和能量转化过程。
预习下一节内容。
五、板书设计
热机
一、热机的定义和种类
将内能转化为机械能的装置。
二、四冲程内燃机的工作过程
1. 吸气冲程
2. 压缩冲程
3. 做功冲程（内能 → 机械能）
4. 排气冲程
三、能量转化实验
内能 → 机械能
四、热值和热机效率
1. 热值：单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量。
2. 热机效率：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
六、教学反思
在教学过程中要注重通过实验和动画来帮助学生理解抽象的热机工作原理和能量转化过程。
引导学生通过分析数据和归纳总结的方法理解热机的效率和热值的概念。
注重课堂练习和讨论，提高学生的学习兴趣和物理思维能力，关注热机在现代社会中的重要性和提高效率的方法。

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