资源简介

热机
【教学目标】
1、知识与技能
●了解四冲程内燃机的基本构造和工作原理。
●知道四冲程内燃机的工作过程和能量转化情况。
●知道柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。
2、过程与方法
●通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功。
●利用动画、图片或模型讲解四冲程内燃机的基本结构和工作过程。
●通过分析汽油机和柴油机的构造及工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法。
3、情感态度与价值观
●通过阅读“科学世界” ，了解现代汽车的一些常识，扩展学生的知识面，养成学生的环保意识。
●了解这些内燃机在生产和生活中的应用，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。?
【教学重点】热机的工作原理和汽油机的工作过程
【教学难点】汽油机和柴油机的异同点和能量转化
【教学准备】
教师准备：PPT课件、四冲程汽油机模型（J2255型）和柴油机模型等。
【教学过程】
教 学 过 程
教学内容 教 师 活 动 学生活动
一、创设情境，激趣导入
【创设情境】同学们，汽车已经是我们现代生活中不可缺少的交通工具，18世纪第一辆汽车问世时，速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经是声速的几倍，达到了1678千米每小时。
世界上第一辆汽车
世界上最快的汽车
你想知道汽车是如何获得这么大的机械能的吗？我们这节课要学习的知识——热机，将会揭开它神秘的面纱。
板书课题：§14.1热机
（设计意图：设置问题悬念，让学生感受热机的威力，诱发学生强烈的探索欲望，由生活走向物理。） 倾听讲述。
听讲，愉快地进入新课学习。
二、探究过程： （一）热机
1、热机的原理
2、热机种类及发展史
3、内燃机
【演示实验】如图：在试管内装少许水，用一层红色塑料薄膜裹着棉花塞在试管中上部，利用点燃的酒精灯对封闭试管中的水加热一段时间，当水沸腾时，水蒸汽会慢慢推动塞子向试管口运动，让学生观察现象。
（提示：为节约时间，可用热水或提前加热；试管口对着空处，塞子不要塞得太紧，以防危险。）
出示问题让学生思考：
（1）看到什么现象？

（2）棉花塞被顶向管口，推动塞子的能量来自哪里？
（3）水蒸气具有的内能从何得到？

总结：在这个实验中，酒精燃烧的化学能→水和水蒸气的内能→塞子的机械能，这个实验虽然简单，我们也可以从中发现，利用内能可以做功，人们由此发明了利用内能做功的机械——热机。
（设计意图：通过图片的展示，简单的小实验，引发学生的思考，调动学习的兴趣，活跃课堂气氛。体现从生活走向物理。）
【列举实例】热机的发明和广泛使用，使人类迈入了工业化社会，热机的种类很多，它们都是把内能转化为机械能的，有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，你知道哪些地方用到了热机吗?
鼓励学生大胆回答，并出示图片，简单介绍热机发展过程。

蒸汽机 喷气发动机
汽轮机
（设计意图：讲述热机的发展历程，了解这些内燃机在生产和生活中的应用，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。）
【过渡问题】在上面的演示实验中用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，内能的利用率较低。为获得更大的动力，怎么办？哪种热机能够做到？
【认识内燃机】什么是内燃机？内燃机分为几类？
总结并展示汽油机、柴油机图片。
汽油机 柴油机 仔细观察现象。
结合看到的现象讨论交流，回答问题：
塞子慢慢向试管口运动。
水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
酒精燃烧的化学能转化为水蒸汽的内能。
理解热机的原理：内能转化为机械能。
结合生活经验回答：飞机、火箭、汽车、摩托车、拖拉机等。
倾听老师的讲述，了解热机的分类和热机的发展过程。
思考讨论：将燃料在封闭的环境下燃烧，利用内燃机可以获得更大的动力。
回答：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机。内燃机按照所需燃料的不同分为汽油机和柴油机两类。
（二）汽油机
1、汽油机构造
2、汽油机工作原理
【过渡】内燃机是现代社会中最常见的一种热机，目前人们生活中重要的交通工具——汽车，其动力机械多数就是汽油机，我们重点学习汽油机的工作原理。
【认识构造】展示汽油机模型，指导学生认识构造，并简要介绍其作用。

【演示冲程】转动汽油机的手柄，让学生观察活塞在汽缸内的运动情况，向学生介绍冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
【自学工作原理】要使汽油机连续工作，活塞必须能在汽缸内往复运动，提问：
1、四冲程汽油机的一个工作循环包括哪四个冲程?
2、这几个冲程的工作过程是怎样的？有没有能量的转化？


吸气冲程 压缩冲程
做功冲程 排气冲程
让学生自学教材，利用汽油机模型进行操作，再结合汽油机工作的flash动画，仔细观察四个冲程的工作过程，并完成下表
冲程
名称
进气门开闭情
况
排气门开闭情况
活塞
运动
方向
冲程
的作
用
能量
的转
化
吸气
冲程
压缩
冲程
做功
冲程
排气
冲程
巡视学生自学情况，提示注意观察的问题。
【归纳总结】学生展示自己的表格完成情况，教师引导学生进行评价、补充。
适时点拨：可根据汽油机活塞运动方向和进气门、排气门的开闭情况来判断汽油机的四个冲程。
【反馈练习】提出以下问题，让学生结合汽油机的工作过程回答：
在四个冲程中，哪些冲程发生了能量转化？如何转化的？
哪个冲程使汽车获得动力？其它几个冲程中活塞的运动是靠什么来完成的？四个冲程顺序能否颠倒？

③哪个冲程排出了汽车的废气？
④一个工作循环有 个冲程，曲轴（或飞轮）转 圈，活塞往复 次，做 次功。
师生交流矫正，加深对汽油机工作原理的理解。
强调：一个工作循环，“四冲二转一做功”
（设计意图：运用模型演示和学生模型操作，让学生自主学习，主动得出结论，调动了学生学习的积极性，既有利于学生对知识的理解，又培养了学生观察和分析问题的能力。）
【典例精炼】四冲程汽油机进排气门都关闭、
活塞向下运动的是_____冲程，若其转速为1800r/min，每秒钟经过 个冲程, 做功___次。
组内同学互指帮助，认识各个组成部分。
观察活塞的运动情况，理解冲程的概念。
阅读课本，操作汽油机模型，仔细观察气门的开闭情况和活塞、曲轴的工作情况，自主学习汽油机的工作过程，完成表格。
小组代表积极发言，其余同学纠正、补充别的同学的答案，最后较完整的描述出汽油机的四冲程工作过程，并知道能量的转化情况。
组内讨论交流，回答：
①压缩冲程是把内能转化为机械能；做功冲程是把机械能转化为内能。
②做功冲程使汽车获得动力，其他冲程靠飞轮的惯性完成，顺序不能颠倒。
③排气冲程排出了汽车的废气。
④四个冲程，转2周，往复2次，对外做功1次。

结合所学知识讨论回答：做功冲程；60个冲程；做功15次。
（三）柴油机 1、柴油机构造
2、柴油机工作原理
3、内燃机的应用 【过渡】柴油机也是内燃机，那么，它又是怎么工作的呢？
【认识构造】把汽油机模型和柴油机模型的构造进行对比，你有什么发现？

【工作原理】让学生阅读课本，动手操作柴油机模型，接着播放柴油机工作过程的flash动画，让学生仔细观察后思考下列问题：
（1）你能描述柴油机的工作过程吗？先让学生描述，再引导学生纠正补充。
（2）柴油机和汽油机除了在构造上的区别外，还有什么异同？请完成下表
汽油机
柴油机
构造
不
同
点
吸气
冲程
压缩
冲程
点火
方式
效率
应用
相
同
点
【提出问题】提出以下问题让学生思考：
(1)从柴油机的工作过程，你能说出柴油机的功率为什么更大吗？
(2)汽油机轻巧但效率较低，柴油机笨重但效率较高，各有优点，它们在生活中各应用在哪些地方？
（设计意图：利用实物演示与动画模拟，对比汽油机学习柴油机，增加知识的趣味性，加深对知识的理解记忆，有效地解决了重点。）
仔细对比后回答：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
仔细阅读课本，动手操作柴油机模型，认真观看动画。
组内讨论，根据汽油机的工作过程描述柴油机的工作过程。
思考，组内交流比较两者的不同之处，然后代表展示，其余同学进一步完善，得出异同之处，完成表格。
回忆柴油机的工作过程，回答：由于柴油机对空气的压缩程度比汽油更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。
汽油机主要应用在汽车、飞机、摩托车等；柴油机主要应用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船、重型机械等。
（四）科学世界：现代汽车 引导学生阅读科学世界“现代汽车”。

汽车动力系统
（设计意图：扩大学生视野，让学生了解物理知识的应用，体现了从物理到社会，同时也提高学生节约能源和保护环境的意识。）
阅读科学世界，了解现代汽车，拓展视野。
三、盘点收获 引导学生总结收获：
1、热机的原理是什么？
2、四冲程汽油机的工作过程是怎样的？
3、柴油机和汽油机有何异同点？
师生共同解决存在的问题。 学生讨论发言，梳理本节知识要点。
四、课堂检测 老师巡视、讲评反馈 完成检测题。
五、布置作业 出示作业题　 课下完成。
【板书设计】
热机
一．热机
1．定义：利用内能做功的机械
2．热机的工作原理:把内能转化为机械能
二．汽油机
1．构造：
2．工作原理：
吸气冲程:
压缩冲程: 机械能→内能
做功冲程: 内能→机械能
排气冲程:
三．柴油机
柴油机与汽油机的异同点

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