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第十四章 内能的利用
第一节 热机
一、教学目标
1.通过实验探究及阅读教材，了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种，体会现代化交通工具对人们生活的巨大影响；
2.通过模型或挂图了解四冲程汽油机和柴油机的构造；
3.通过阅读材料，能用文字或口头表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
二、教学重难点
重点：汽油机的工作原理及能的转化过程。
难点：内燃机的工作原理。
三、教学过程
【新课导入】
[情境导入]课件展示图片
飞驰的汽车 高速的列车
飞行的客机 航行的舰船
[提出问题]汽车、列车、客机、舰船等在各自领域大显神威，它们是如何获得机械能的呢？
学了这节内容,问题便会迎刃而解。板书课题第十四章 内能的利用 第1节 热机。
【新知探究】
（一）热机
[演示实验]在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，用酒精灯将水加热，观察现象。课件播放该演示实验视频。
[提出问题]你看到了什么现象，该过程中涉及到哪些形式的能量之间的转化和转移？
[现象分析]酒精燃烧时化学能转化为内能，传递给水，使水的内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
[总结说明]这个演示实验说明内能可以做功。
[知识板书]教师总结出热机的定义。[板书]热机：利用内能做功的机械。
展示热机的种类及应用，加深学生对热机的认识和理解：
热机的种类有很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。热机的发明和使用，对人类社会的发展起到了重要作用。
蒸汽机 蒸汽机车
内燃机 汽油机 柴油机
汽轮机 火电站的汽轮机
喷气发动机 喷气发动机
火箭发动机
[知识板书]重点介绍内燃机。
[板书]1.内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
2.内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
（二）汽油机
[展示]四冲程汽油机的剖面图：
[介绍说明]汽油机的构造：汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞用连杆跟曲轴相连。
[总结展示]工作原理：汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。
[提出问题]汽油机是怎样实现连续工作的？
[播放视频]播放汽油机的工作原理。
[介绍说明并板书]四汽油机通过活塞在汽缸内往复运动，实现连续工作。【板书】：
1.冲程：活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
2.工作过程：汽油机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作。
[展示]汽油机的工作示意图：汽油机的一个工作循环有四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
[师生讨论]根据工作示意图分析各冲程，并讨论：
1.在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？
压缩冲程：机械能转化为内能；做功冲程：内能转化为机械能
2.哪个冲程使汽车获得动力？ 做功冲程
3.哪个冲程排出了汽车的废气？ 排气冲程
[展示]总结汽油机的一个工作循环，并课件展示：
1.汽油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四冲程，活塞往复2次，曲轴转动2圈，与曲轴相连的飞轮也转2圈，做功1次，有2次能量转化。
2.汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
3.板书：四个冲程比对：
工作过程 进气门 排气门 活塞运动方向 说明
一个循环 吸气冲程 打开 关闭 向下 把汽油和空气混合物吸入汽缸
压缩冲程 关闭 关闭 向上 能量转化：机械能转化为内能
做功冲程 关闭 关闭 向下 能量转化：内能转化为机械能
排气冲程 关闭 打开 向上 把废气排出汽缸
（三）柴油机
[展示]四冲程汽油机的剖面图及构造：
剖面图 构造图
[展示]柴油机的工作过程：
[工作循环介绍]柴油机结构和汽油机相似，一个工作循环也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。它们的主要区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸气冲程吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。
[总结板书]对比汽油机和柴油机的异同，并板书：
汽油机和柴油机的异同及应用：
项目 汽油机 柴油机
相同点 是内燃机，一个工作循环包含四个冲程。
不同点 构造 火花塞 喷油嘴
燃料 汽油 柴油
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气
压缩冲程 压缩程度较小 压缩程度较大
做功冲程（点火方式） 点燃式 压燃式
特点 轻巧、效率较低 笨重、效率较高
用途 汽车、飞机和小型农业机械等 载重汽车、拖拉机、坦克、轮船等
[展示：科学世界]汽车已称为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸或六缸等多港发动机，每个汽缸都进行这种四冲程循环。由于各个汽缸交替做功，所以发动机转动比较平稳。
汽车的动力系统
随着电子技术的发展，许多汽车已经采用了电子燃油喷射系统，提高了燃料的燃烧效率，降低了燃料的消耗，减少了有害气体的排放，同时提高了发动机的效率。
[展示]【课堂小结】
1.热机：利用内能做功的机械。
2.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
3.内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
4.汽油机的结构、四个冲程及能量转化。
5.柴油机的结构、四个冲程、能量转化及与汽油机的异同。
[展示]【课堂训练】
1.我国将面向2030年部署一批与国家战略长远发展和人民生活紧密相关的重大科技项目和重大工程。其中，航空发动机和燃气轮机专项已经启动，下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机（利用内能做功的机械）的是（　A　）
A．中国高铁交流异步牵引电动机
B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机
C．歼20战机涡扇15煤油发动机
D．长征五号火箭液氢液氧发动机
2.如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（　D　）
A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁
B．甲图冲程能获得动力
C．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
D．丁图冲程存在内能转化为机械能的过程
3.下图是内燃机的某个冲程。下列情况与该冲程能的转化方式一致的是 （　A　）
A.瓶塞冲出 B.搓手取暖 C.压缩气体 D.钻木取火
4.下列关于汽油机和柴油机的主要区别，错误的是（　A　）
A．柴油机的汽缸顶部是火花塞，汽油机的汽缸顶部是喷油嘴
B．柴油机的点火方式为压燃式，汽油机的点火方式为点燃式
C．一般情况下，柴油机比汽油机效率高
D．柴油机与汽油机的工作过程基本相同
5.（双选）如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，下列判断正确的是（　BD　）
A．图甲中活塞向下运动使汽缸内压强增大
B．图乙中，是把机械能化为内能
C．图丙中，汽缸内的气体压强比外界的小
D．这三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的
6.汽油机吸气冲程时，吸入汽缸里的物质是空气和汽油的燃料混合物。如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，此时它正处在压缩冲程，若汽油机飞轮转速2400r/min，则该汽油机1s完成80个冲程，对外做功20次。
【布置作业】
【板书设计】
第十四章 内能的利用
第1节 热机
一、热机
1.热机：利用内能做功的机械。
2.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
3.内燃机的分类：汽油机和柴油。
二、汽油机
1.汽油机的结构：
2.汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3.能量转化：（1）压缩冲程：机械能转化为内能；（2）做功冲程：内能转化为机械能。
4.汽油机的应用。
三、柴油机
1.柴油机的结构、冲程、能量转化及与汽油机的异同。
2.柴油机的应用。
【教学反思】
一、案例的“亮点”
1.本节课通过生活中常见的情境导入、播放视频动画和实物模型、交流讨论等环节，激发了学生学习的兴趣，活跃了课堂气氛，启发式教育培养了学生发散思维及分析归纳的能力。
2.体现新课程理念，将课堂还给学生，创设民主、合作、探究的课堂氛围，教师以组织者、引导者和合作者参与到课堂中去。在学习过程中，充分调动学生的学习积极性，注重学生的体验感知，实验观察。在教师引导的基础上，通过学生自主学习、分析讨论、交流总结有效地完成了既定的学习目标。学生逻辑思维能力和归纳总结的能力得到了一定提高。
3.视频、模型和课件相结合的方式，帮助学生对汽油机的构造和原理有充分的认识和理解,效果相当不错。
喷油嘴

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