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(共30张PPT)
2.1热机
第二章 改变世界的热机
教科2024版物理九年级全册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
《热机》教案
一、教学目标
知识与技能
了解热机的基本概念，知道热机是将内能转化为机械能的装置。
掌握四冲程内燃机的基本构造和工作原理，能准确描述其工作过程及能量转化情况。
了解柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。
知道热机效率的概念，能说出提高热机效率的途径。
过程与方法
通过演示实验，培养学生观察和分析问题的能力，让学生了解利用内能做功的原理。
借助动画、图片、模型等多媒体资源，帮助学生理解四冲程内燃机的工作过程，提高学生的抽象思维能力和空间想象能力。
通过对汽油机和柴油机构造及工作过程异同点的分析，使学生学会运用分析和比较的研究方法。
情感态度与价值观
激发学生对科学技术的兴趣，培养学生热爱科学的情感。
使学生认识到科学技术对社会发展的巨大推动作用，增强学生将科学技术应用于实际生活的意识。
培养学生的环保意识，让学生关注热机对环境的影响，思考如何通过技术改进减少污染。
二、教学重难点
教学重点
热机的工作原理，尤其是四冲程内燃机的工作过程及能量转化。
汽油机的构造和工作原理。
教学难点
准确理解热机工作过程中能量的转化和损失，掌握热机效率的概念及其计算方法。
区分汽油机和柴油机在构造和工作过程中的异同点。
三、教学方法
讲授法：系统讲解热机的基本概念、工作原理、构造等知识，使学生形成清晰的知识框架。
演示法：通过演示实验，如利用试管、水、橡皮塞、酒精灯等展示内能做功的现象，以及使用四冲程汽油机和柴油机模型演示其工作过程，增强教学的直观性，帮助学生理解抽象的知识。
讨论法：组织学生讨论热机效率的影响因素、提高热机效率的方法、汽油机和柴油机的异同点等问题，激发学生的思维，培养学生的合作交流能力和创新意识。
自主学习法：引导学生阅读教材、查阅资料，自主学习热机的相关知识，培养学生的自主学习能力和独立思考能力。
四、教学过程
（一）导入新课（5 分钟）
展示图片和视频：播放汽车、火车、飞机等交通工具运行的视频，以及工厂中大型机械设备运转的图片。
提问引导：同学们，在日常生活中我们经常看到这些交通工具和机械设备，它们都能快速地运动或高效地工作，大家思考一下，它们的动力是从哪里来的呢？这些动力的产生又和我们之前学过的什么知识有关呢？
引出课题：这些交通工具和机械设备的动力都来源于热机，热机在我们的生活中应用非常广泛。今天，我们就一起来学习第十四章内能的利用第 1 节热机，揭开热机的神秘面纱。
（二）新课教学（30 分钟）
热机的原理（10 分钟）
演示实验：在铁架台上固定好试管，向试管中装入适量的水，用橡皮塞塞住试管口，然后用酒精灯对试管底部进行加热。提醒学生注意观察实验现象。
现象观察：随着加热的进行，试管中的水逐渐沸腾，产生大量水蒸气，橡皮塞被水蒸气顶出试管口，同时可以看到试管口出现 “白气”。
问题引导：同学们，在这个实验中，我们看到了橡皮塞被顶出，那推动橡皮塞的能量来自哪里呢？水蒸气具有的内能又是从何而来呢？
分析总结：在这个实验中，酒精燃烧将化学能转化为内能，传递给试管中的水，使水的内能增加，温度升高直至沸腾，产生大量水蒸气。水蒸气膨胀对橡皮塞做功，将水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能，所以我们看到橡皮塞被顶出。这个实验说明，利用内能可以做功，人们根据这个原理发明了热机，热机就是利用内能做功的机械。
热机的种类（5 分钟）
展示图片：通过多媒体展示蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等不同类型热机的图片。
讲解介绍：热机的种类繁多，它们都是把内能转化为机械能的装置。蒸汽机是最早出现的热机，它利用蒸汽的内能来推动活塞做功；内燃机是现代应用最为广泛的热机，像我们常见的汽车、摩托车等交通工具大多使用内燃机；汽轮机主要用于发电厂等大型场所；喷气发动机则常用于飞机等航空领域。
引导思考：同学们想一想，在我们的生活中还有哪些地方用到了热机呢？它们分别属于哪种类型的热机？
内燃机（15 分钟）
内燃机的概念：内燃机是燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。它按照所需燃料的不同，分为汽油机和柴油机两类。
汽油机的构造：展示汽油机模型，向学生介绍汽油机的主要构造，包括气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞等。结合模型，讲解各部分的作用，如气缸是燃料燃烧的空间，活塞在气缸内做往复运动，连杆和曲轴将活塞的往复运动转化为曲轴的转动，进气门和排气门分别控制气体的进出，火花塞用于点燃混合气体。
汽油机的工作原理
冲程概念：转动汽油机的手柄，让学生观察活塞在气缸内的运动情况，讲解冲程的概念：活塞在气缸内往复运动时，从气缸一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
四个冲程：利用动画演示汽油机的工作过程，详细讲解吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合气体被吸入气缸。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，对混合气体进行压缩，使其温度升高，内能增大，机械能转化为内能。
做功冲程：火花塞点火，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴转动，对外做功，内能转化为机械能。
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将燃烧后的废气排出气缸。
能量转化分析：在每个冲程中，引导学生分析能量的转化情况，重点强调做功冲程中内能转化为机械能，以及压缩冲程中机械能转化为内能。
互动提问：通过提问让学生巩固对汽油机工作过程的理解，如 “在汽油机的工作过程中，哪个冲程是将内能转化为机械能？”“在吸气冲程中，吸入气缸的是什么气体？” 等。
（三）课堂小结（5 分钟）
回顾知识点：和学生一起回顾本节课所学的重点内容，包括热机的定义、原理，热机的种类，内燃机的概念，汽油机的构造和工作原理（四个冲程及能量转化）。
强调重点难点：再次强调热机工作过程中能量的转化是重点，而理解热机效率的概念以及区分汽油机和柴油机的异同点是难点，希望同学们课后加强理解和思考。
（四）拓展延伸（5 分钟）
介绍柴油机：简单介绍柴油机的构造和工作原理，对比柴油机与汽油机在构造（如柴油机没有火花塞，有喷油嘴）和工作过程（吸气冲程吸入的是空气，压缩冲程压缩程度更大，做功冲程靠喷油嘴喷出雾状柴油遇高温空气自燃）上的不同点。
探讨热机的发展与环保：引导学生思考热机的发展对人类社会的影响，同时关注热机使用过程中带来的环境污染问题，如废气排放对大气的污染。让学生讨论如何通过技术改进提高热机效率、减少污染，培养学生的环保意识和创新思维。
（五）作业布置（5 分钟）
书面作业：完成教材上相关的练习题，巩固热机的基本概念、工作原理和能量转化等知识。
实践作业：观察身边的交通工具或机械设备，判断它们使用的是哪种热机，并了解其简单的工作原理，下节课和同学们分享。
五、教学反思
在教学过程中，学生对热机的基本概念和工作原理的理解情况如何，是否通过实验和多媒体演示达到了预期的教学效果，需要在课后通过学生的作业和课堂反馈进行评估。如果学生理解不够清晰，需要在后续的教学中加强相关内容的讲解和练习。
在讨论热机效率和柴油机与汽油机的异同等问题时，学生的参与度和思维活跃度是否达到预期，学生能否准确分析问题、提出自己的观点。若部分学生表现不佳，应思考如何改进教学方法，激发学生的学习兴趣和积极性。
对于实践作业，学生能否顺利完成观察和了解身边热机的任务，这可以检验学生将所学知识应用于实际生活的能力。通过学生的分享，了解学生对知识的掌握程度和实践能力的水平，以便在今后的教学中更好地培养学生的综合素养。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
1.知道热机的原理。（素养）
2.了解热机的能量转化过程。（重点）
3.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
改变物体内能的两种方式：
____________和___________。
热传递
做功
思考：减少物体的内能可以做功吗？
演示实验
利用内能来做功
观察：热机的原理
如图所示，在试管内装些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个用纸做成的小叶轮。加热试管使水沸腾，细心观察，会发生什么现象？
实验原理：燃料的化学能转化为内能，传给水，水沸腾变成水蒸气，水蒸气驱动叶轮转动。这样，内能转化成了叶轮的机械能。
热机的原理
1.热机:通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。
2. 热机的能量转换：
一、利用内能来做功
燃料的化学能
内能
机械能
燃烧
做功
◆蒸汽机
蒸汽机是最早的热机。利用蒸汽做功，可追溯到古希腊时期。直到1769年，瓦特改进、完善了蒸汽机，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。
二、蒸汽机
蒸汽机是最早的热机
蒸汽机是怎样工作的
观察上图，说明蒸汽是如何进入汽缸，推动活塞运动，带动轮子转动的。
1. 轮机
2. 内燃机
3. 喷气发动机
4. 火箭发动机
三、其他种类热机
◆轮机
水蒸气可以驱动叶轮转动，那是最简单的轮机。
轮机广泛应用在现代大型火力发电厂，这是生产蒸汽轮机的车间
◆内燃机
在机车、汽车、农用机械中，广泛使用着汽油机和柴油机等属于内燃机。
汽油机动力汽车是我们生活中主要的交通工具
大部分农业机械是靠柴油机工作的
在航空航天中已经使用更加高效的喷气发动机和火箭发动机。
涡轮（喷气）发动机
例1．如图所示，有关这个“小蒸汽轮机”的说法不正确的是( )
A.烧瓶内的水通过热传递的方式增加了自身的内能
B.酒精燃烧将内能转化为化学能
C.水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
D.内能的一个重要应用是可以用来做功
【答案】B
例2．关于热机的能量转化过程，下列说法正确的是（ ）。
A.将势能转化为动能
B.将机械能转化为化学能
C.将内能转化为机械能
D.主要目的是通过热传递改变物体的内能
【答案】C
例3．以下机械属于热机的是（ ）。
A.火箭发动机 B.柴油机
C.滑轮组 D.洗衣机
【答案】B
知识点1 利用内能做功
1. ［2025·岳阳月考］热机的出现改变了世界，最早的热机
是( )
B
A. 内燃机 B. 蒸汽机
C. 火箭发动机 D. 喷气发动机
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2. 如图所示是某科技小组制作的模拟热机中能量
转化的实验装置，将锥形瓶中的水加热使其沸腾后，水蒸气
从橡胶塞小孔冲出推动小风车转动，则热机中能量转化的基
本过程是：______能 内能 ______能。
化学
机械
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知识点2 汽油机的工作过程
3. ［2024·镇江］下列汽油机工作的四个冲程中，做功冲程
是( )
C
A. B. C. D.
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4. ［2025·无锡期中］汽油机的一个工作循环中，能
量转化方式与图示过程相同的是( )
B
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
5. 下面关于汽油机与柴油机的说法，错误的是( )
A
A. 柴油机与汽油机在构造上完全相同
B. 柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C. 柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞
D. 汽油机与柴油机在吸气冲程中吸进去的物质不同
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6. ［2025·洛阳期中］一台单缸四冲程内燃机的飞轮转速为
,那么每秒钟( )
B
A. 完成60个冲程 B. 燃气对活塞做功30次
C. 曲轴转动240转 D. 完成120个工作循环
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7. ［2024·广元］1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽
油机的某个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温
高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程( )
B
A. 是压缩冲程
B. 气体对外做功，内能转化为机械能
C. 活塞依靠飞轮的惯性而运动
D. 气体对外做功，气体的内能增加
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8. 光发动机可用于
卫星的能源补充，原理如图，
密闭化学反应室中 在光
照下会分解，使反应室气压增
B
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可
实现活塞往复运动。活塞左移过程相当于汽油机的( )
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（第9题）
9. 如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一
个小孔，往易拉罐里喷少量酒精，然后将一个空的
纸杯迅速套上易拉罐的另一端，并将易拉罐固定，
用手拿着点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸
杯就会“冲天”飞出去，下列说法正确的是 ( )
C
A. 酒精燃烧时，将化学能转化为机械能
B. 纸杯飞出去的过程的能量转化与内燃机的排气冲程相同
C. 纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小
D. 纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功
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（第10题）
10. 如图所示是演示点火爆炸的实
验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内
酒精，盒盖会飞出去。此过程中燃气的____能
内
做功
10
转化为盒盖的机械能，这与四冲程汽油机的______冲程的能
量转化相同。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外
做功____次。
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热机
利用内能做功
热机原理：
热机是通过燃料获取内能转化为机械能的装置
蒸汽机
种类
内燃机
蒸汽轮机
喷气发动机、火箭发动机
谢谢观看！

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