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12.4 课时1 做功、热机 学案
一、学习目标
1. 通过实验探究，知道做功是改变物体内能的另一种方式，理解做功改变内能的实质是其他形式的能与内能相互转化的过程。
2. 了解热机的工作原理，知道热机是将内能转化为机械能的装置。
3. 了解四冲程汽油机的基本结构（气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆），知道汽油机的一个工作循环由四个冲程组成。
4. 掌握汽油机四个冲程中气门状态、活塞运动方向和能量转化，理解一个工作循环中飞轮转2圈、活塞往复2次、对外做功1次的数量关系。
二、知识预习
1. 做功改变内能的方式
对物体做功，物体的内能__________（填"增加"或"减少"），温度__________（填"升高"或"降低"）。这是__________能转化为__________能的过程。
物体对外做功，物体的内能__________（填"增加"或"减少"），温度__________（填"升高"或"降低"）。这是__________能转化为__________能的过程。
改变物体内能的两种方式：__________和__________。热传递的实质是__________的转移，做功的实质是__________与其他形式能的__________。
2. 热机的基本概念
热机是__________的简称，它是将燃料燃烧产生的__________转化为__________的装置。
常用的内燃机有__________和__________。
3. 汽油机的主要构造
汽油机由__________、__________、__________、__________、__________、__________和__________组成。
活塞从气缸的__________运动到__________的过程，称为一个__________。汽油机的一个工作循环分为__________个冲程。
4. 汽油机四个冲程
吸气冲程：进气门__________，排气门__________，活塞向__________运动，__________和__________的混合物被吸入气缸。
压缩冲程：进气门和排气门都__________，活塞向__________运动，燃料混合物被__________，压强__________，内能__________，温度__________。能量转化：__________能转化为__________能。
做功冲程：__________产生电火花点燃燃料，产生高温高压气体，推动活塞向__________运动，通过连杆带动__________转动，对外做功。能量转化：__________能转化为__________能。
排气冲程：进气门__________，排气门__________，活塞向__________运动，把__________排出气缸。
一个工作循环中，有__________个冲程，活塞往复运动__________次，飞轮（曲轴）转动__________周，对外做功__________次。
三、对比归纳表
表1：改变物体内能的两种方式对比
对比项目 热传递 做功
实质 __________ __________
条件 __________ __________
能量形式变化 __________ __________
生活实例 __________ __________
表2：汽油机四个冲程对比
冲程 进气门 排气门 活塞运动方向 能量转化
吸气冲程 __________ __________ __________ __________
压缩冲程 __________ __________ __________ __________
做功冲程 __________ __________ __________ __________
排气冲程 __________ __________ __________ __________
四、课堂探究
探究1：弯折铁丝实验
实验操作：将铁丝快速弯折__________次，用手指触摸__________处。
实验现象：弯折处感觉__________，温度__________。
实验结论：铁丝的内能__________（填"变大"或"变小"），说明对物体__________，内能__________。
探究2：空气压缩引火实验
实验操作：在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的__________，用力将活塞迅速__________。
实验现象：硝化棉发生__________。
实验分析：活塞快速下压时，筒内空气被__________，温度急剧__________，达到硝化棉的__________。
实验结论：活塞对空气__________，空气的内能__________，这是__________能转化为__________能的过程。
探究3：水蒸气做功实验
实验现象：水蒸气把__________弹飞，同时瓶口出现了__________。
实验分析：瓶内水蒸气推动瓶塞__________，水蒸气对瓶塞__________，水蒸气的内能__________，温度__________，水蒸气遇冷__________成小液滴，形成白雾。
实验结论：物体对外__________，内能__________，这是__________能转化为__________能的过程。
探究4：点火爆炸实验
实验现象：塑料盒盖被__________。
实验分析：酒精燃烧后的__________推动盒盖做功，将__________能转化为__________能。
五、课堂练习
练1：改变内能方式判断题
图中两名儿童的取暖方式是（　　）
A．两人都是通过做功取暖
B．两人都是通过热传递取暖
C．男孩通过热传递取暖，女孩通过做功取暖
D．男孩通过做功取暖，女孩通过热传递取暖
两名儿童取暖方式对比图
练2：热机应用判断选择题
热机的发明及广泛使用，对人类社会的发展起到了重要的作用，下列不属于热机应用的是（　　）
A．喷气式飞机
B．柴油拖拉机
C．纯电动汽车
D．燃油摩托车
练3：汽油机冲程能量转化选择题
四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（　　）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
六、解题脚手架
汽油机冲程判断方法
第一步：观察__________状态——哪扇门打开是关键线索。
第二步：判断__________运动方向——活塞向上还是向下。
第三步：判断是否有__________转化——压缩冲程（机械能→内能），做功冲程（内能→机械能）。
记忆口诀：一吸二压三做功四排，压缩机械变内能，做功内能变机械。
七、自我评价
1. 本节课我学会了：__________________________________________________
2. 我还不太理解的地方：__________________________________________________
3. 我觉得这节课最有意思的是：__________________________________________________
参考答案
一、知识预习答案
1. 做功改变内能的方式：增加，升高，机械，内。减少，降低，内，机械。热传递，做功，内能，内能，转化。
2. 热机的基本概念：热力发动机，内能，机械能。汽油机，柴油机。
3. 汽油机的主要构造：气缸，火花塞，进气门，排气门，活塞，曲轴，连杆。一端，另一端，冲程，四。
4. 汽油机四个冲程：打开，关闭，下，汽油，空气。关闭，上，压缩，增大，增加，升高，机械，内。火花塞，下，曲轴，内，机械。关闭，打开，上，废气。4，2，2，1。
二、对比归纳表答案
表1：热传递实质：内能的转移；做功实质：内能与其他形式能的转化。热传递条件：存在温度差；做功条件：不需要温度差。热传递能量形式变化：不发生能量形式转化；做功能量形式变化：发生能量形式转化。热传递生活实例：烤火取暖、热水泡脚；做功生活实例：摩擦生热、搓手取暖。
表2：吸气冲程：打开，关闭，向下，无能量转化。压缩冲程：关闭，关闭，向上，机械能→内能。做功冲程：关闭，关闭，向下，内能→机械能。排气冲程：关闭，打开，向上，无能量转化。
三、课堂探究答案
探究1：十余，弯折。烫手，升高。变大，做功，增加。
探究2：硝化棉，下压。燃烧。迅速压缩，升高，燃点。做功，增加，机械，内。
探究3：橡皮塞，白雾。做功，做功，减少，降低，液化。做功，减少，内，机械。
探究4：弹飞出去。高温高压燃气，内，机械。
四、课堂练习答案
练1：D。男孩在搓手，通过摩擦做功使手的内能增加，属于做功改变内能；女孩在烤火，内能从火焰转移到手上，属于热传递改变内能。
练2：C。喷气式飞机、柴油拖拉机、燃油摩托车都是利用燃料燃烧产生内能，再转化为机械能，属于热机；纯电动汽车依靠电动机驱动，电能直接转化为机械能，不属于热机。
练3：C。吸气冲程和排气冲程没有明显的能量转化；压缩冲程是机械能转化为内能；做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞做功，是内能转化为机械能。

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