19（九年级）热机（教案3）

skybamboo · 发表于 2026-4-6 04:34:34

第14.1节《热机》教学设计

【教学目标】
知识与技能
1.知道什么是热机。
2.了解四冲程内燃机的基本构造和工作原理。
3.知道四冲程内燃机的工作过程和能量转化情况。
4.知道柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。
5.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
过程与方法
1.通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功。
2.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。
3.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。
情感、态度与价值观
1.通过演示实验养成学生观察和分析问题的能力。
2.通过阅读“科学世界”，了解现代汽车的一些常识，扩展学生的知识而，养成学生的环保意识。
3.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。
【新课导入】
[课件展示]

汽车已经是现代生活中不可缺少的交通工具.18世纪第-辆汽车向世时，速度很小，而目前最快的汽车速度已经是声速的1.37倍.达到了1 678 km/h.
想知道汽车是如何获得这么大的机械能的吗？我们这节课学习热机的知识。
【推进新课】
（一）热机

在试管内装少许水，用一层红色塑料薄纸裹着棉花塞塞在试管中上部，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，水蒸气会慢慢推动塞子向试管口运动，让学生观察现象。
注意事项：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，以防发生危险。
问题：塞子被顶向试管口，推动塞子的能量来自哪里？
答案点拨：酒精燃烧的化学能水和水蒸气的内能>塞子的机械能。
[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。为了提高内能的利用率，应该怎么办？
答案点拨：将燃料在封闭的环境下燃烧，利用内燃机可以提高效率。
[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。为了提高内能的利用率，应该怎么办？
答案点拨：将燃料在封闭的环境下燃烧，利用内燃机可以提高效率。
（设计意图：通过简单的小实验，引发学生的思考，调动学习的兴趣，活跃课堂气氛。）
[列举实例]
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。热机的发明及广泛使用，使人类迈人了工业化社会，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热机了吗？

鼓励学生大胆回答，利用多媒体课件展示图片，并简单介绍热机的发展过程。
（设计意图：讲述热机的发展历程，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。）
[自主学习]
阅读课本P18，了解什么是内燃机？内燃机分为哪几类？
归纳总结：
1.燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
2.内燃机分为汽油机和柴油机两大类，分别用汽油和柴油作为燃料。
（二）汽油机
[课件展示]
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一汽车，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。展示汽油机模型，指导学生认识构造，并简要介绍其作用。

[演示过程]
转动汽油机的手柄，演示活塞在汽缸内的运动情况。活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程
利用汽油机模型进行操作，再结合汽油机工作的视频资料，仔细观察汽油机四个冲程的工作过程，并完成下表。

次序	1	2	3	4
冲程名称	吸气冲程	压缩冲程	做功冲程	排气冲程
工作示意图
气门开闭	进开、排闭	进闭、排闭	进闭、排闭	进闭、排开
活塞运动方向	向下	向上	向下	向上
火花塞	熄灭	熄灭	点燃	熄灭
相同原理的实验
冲程的作用	吸入汽油和空气的混合物	压缩空气和汽油的混合物，使其内能增加、温度升高	在压缩冲程结束后，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功	排出废气
能的转化		机械能转化成内能	内能转化成机械能
说明	1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2周，对外做功1次

[重点点拨]
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。
[提出问题]
（1）在四个冲程中，哪些冲程发生了能量转化？
（2）哪个冲程使机械获得动力？其他几个冲程中活塞的运动是靠什么来完成的？
（3）哪个冲程排出了废气？
答案点拨：
（1）压缩冲程是把机械能转化为内能；做功冲程是把内能转化为机械能。
（2）做功冲程使机械获得动力，其他冲程靠飞轮的惯性完成。
（3）排气冲程排出废气。
[反馈练习]
四冲程汽油机进气门和排气门都关闭、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。
（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。）
（三）柴油机

把汽油机模型和柴油机模型的构造进行对比，你会发现汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
[工作原理]
引导学生动手操作柴油机模型，利用多媒体播放柴油机工作过程的视频。
问题：
（1）你能描述柴油机的工作过程吗？
（2）请分析汽油机和柴油机的区别完成下表。

比较	柴油机	汽油机
构造
燃料	柴油	汽油
一个工作循环	吸气冲程	只吸入空气	吸入汽油和空气的混合物
	压缩冲程	压缩程度较大机械能→内能	压缩程度较小机械能→内能
	做功冲程	压燃式（柴油遇到高温高压的热空气而燃烧）	点燃式（火花塞点火）（内能→机械能）
	排气冲程	排出废气	排出废气
主要特点	笨重、效率高	轻巧、但效率低
效率	30%-45%	20%-30%
适用范围	载重汽车、火车等	小汽车等
相同点	①都是燃料在汽缸中燃烧；②汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程结束时；③都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴转两周，对外做功一次；③排气冲程排出废气的过程相同；④启动时都是靠外力先使曲轴转动起来

答案点拨：
（1）柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在吸气冲程里吸进汽缸里的只有空气。在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高。在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过了柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高，从而推动活塞对外做功。在排气冲程中，曲轴推动活塞向上运动，把产生的废气排出汽缸。
[自主学习]
引导学生阅读课本P19-P20。“"柴油机”的内容，学习有关的知识。
1.由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机中气体的压强，因而可以输出更大的功率。
2.由于柴油机工作的过程中压强较大，要求各有关零件具有较高的结构强度，因此柴油机比较笨重。
【课堂小结】

【课堂检测】
1．关于柴油机和汽油机，下列说法错误的是（　　）
A．柴油机以柴油为燃料
B．汽油机以汽油为燃料
C．柴油机顶部有一个喷油嘴
D．汽油机对环境没有污染
【解析】A、柴油机使用的燃料是柴油，故A正确；
B、汽油机的使用的燃料是汽油，故B正确；
C、柴油机气缸顶端有个喷油嘴，汽油机气缸顶端有个火花塞，故C正确；
D、汽油机排放出的SO2和CO2，污染环境，还会形成酸雨，故D错误。
故选：D。
2．如图是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图，符合内燃机的工作循环顺序的是（　　）

A．丙、丁、乙、甲 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、丁、甲、丙 D．甲、乙、丙、丁
【解析】甲图中两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；
乙图中进气门开启，活塞下移，气体流入汽缸，是吸气冲程；
丙图中排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；
丁图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；
所以正确的排序是乙、丁、甲、丙。
故选：C。
3．如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于利用机械能转化内能冲程的是（　　）
A．

B．

C．

D．

【解析】
A、进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，此冲程无能量转化，故A不符合题意；
B、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程机械能转化为内能，故B符合题意；
C、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程内能转化为机械能，故C不符合题意；
D、排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，此冲程无能量转化，故D符合题意。
故选：B。
4．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是（　　）

A．①做功冲程  ②内能转化为机械能  ③压缩冲程  ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程  ②内能转化为机械能  ③做功冲程  ④机械能转化为内能
C．①压缩冲程  ②机械能转化为内能  ③做功冲程  ④内能转化为机械能
D．①做功冲程  ②机械能转化为内能  ③压缩冲程  ④内能转化为机械能
【解析】
根据内燃机的工作过程可知，第二个冲程是压缩冲程，在此过程中活塞压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，气缸内的气体温度升高。
第三个冲程是做功冲程，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能。
故选：C。
5．一项被命名为“原子自组装纳米球固体润滑剂”的新型节能产品，在30辆汽车的测试中表明，这种新型润滑剂105m平均节省燃油量1.405L，平均节油率为20.18%，说明我国在合金基成分润滑添加剂方面达到了国际领先水平。若某台测试车为单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机活塞ls对外做功　30　次。使用该润滑剂可　减小　额外功，起到　提高效率　的作用。
【解析】（1）已知飞轮转速为3600r/min，即：60r/s，一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，60r/s即每秒做功30次；
（2）使用该润滑剂可减小额外功，提高机械效率。
故答案为：30；减小；提高效率。
6．内能有不同的用途，题图甲和乙共同之处都是通过燃烧酒精获得内能，不同之处在于图甲中烧杯中的水获得的内能用来对试管　加热　。图乙中试管中的水获得了内能变为水蒸气用来对瓶塞　做功　，这与内燃机的　做功　冲程类似。

【解析】图甲中烧杯中的水获得的内能用来对试管加热。
图乙中试管中的水获得了内能变为水蒸气用来对瓶塞做功，这与内燃机的做功冲程类似。
故答案为：加热；做功；做功。
7．老师用如图1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。

（1）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？　丁　
（2）若某四冲程汽油机的功率为36千瓦，做功冲程每次对外做功800焦耳，则在1秒钟内该汽油机能完成　180　个冲程，此汽油机飞轮的转速为　5400　转/分。
（3）如图3所示的是等质量两种液体吸收的热量与温度变化情况的图象。根据图中提供的信息判断，这两种液体中，选择　乙　液体作为汽车冷却液效果会更好。
【解析】
（1）由图1知，加热试管使水沸腾，水蒸气推动小风车做功，使之不停地转动；这一过程中内能转化为机械能。
图2中：
甲、两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
乙、一个气门关闭，一个气门打开，活塞向上运动，属排气冲程，没有能量转化；
丙、一个气门关闭，一个气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；
丁、两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
可见，图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的丁冲程相同；
（2）某四冲程汽油机的功率P＝36kW＝36000W，每秒做功36000J，
每秒做功次数n＝＝45次，则每秒完成45个循环，飞轮转动90转，有45×4＝180个冲程；
1min转90×60＝5400R，故该汽油机工作时飞轮的转速为5400R/min。
（3）根据比热容的概念可知，比热容大的物体每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量就大，根据图象判断甲、乙液体，每升高1℃，哪一个需要吸收的热量多，吸收热量多的比热容就大；可以看出乙比热容大；
根据Q＝cm△t，吸收相同的热量，比热容大的，温度升高的就小，就更适合做冷却液。故乙做冷却液更好。
故答案为：（1）丁；（2）180；5400；（3）乙。
【课后反思】

		自动登录	找回密码
密码			立即注册

[人教版] 19（九年级）热机（教案3）