14.1熱機

教學(xué)目標(biāo)

▲知識與技能

1.知道什么是熱機。

2.了解四沖程內(nèi)燃機的基本構(gòu)造和工作原理。

3.知道四沖程內(nèi)燃機的工作過程和能量轉(zhuǎn)化情況。

4.知道柴油機與汽油機在構(gòu)造和工作過程中的異同點。

5.了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義。

▲過程與方法

1.通過演示實驗使學(xué)生了解可以利用內(nèi)能來做功。

2.利用動畫、圖片或模型講解四沖程內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)和工作過程。

3.通過分析汽油機和柴油機的構(gòu)造及工作過程的異同，學(xué)習(xí)分析和比較的研究方法。

▲情感、態(tài)度與價值觀

1.通過演示實驗養(yǎng)成學(xué)生觀察和分析問題的能力。

2.通過閱讀“科學(xué)世界”，了解現(xiàn)代汽車的一些常識，擴(kuò)展學(xué)生的知識而，養(yǎng)成學(xué)生的

環(huán)保意識。

3.了解這些內(nèi)燃機在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活和社

會的意識。

教學(xué)重點

熱機的工作原理和汽油機的工作過程。

教學(xué)難點

汽油機和柴油機的異同點和能量轉(zhuǎn)化。

一、新課導(dǎo)入

［課件展示］

汽車已經(jīng)是現(xiàn)代生活中不可缺少的交通工具.18世紀(jì)第一輛汽車向世時，速度很小，而

目前最快的汽車速度已經(jīng)是聲速的1.37倍.達(dá)到了1678km/h.

想知道汽車是如何獲得這么大的機械能的嗎？我們這節(jié)課學(xué)習(xí)熱機的知識。

二、推進(jìn)新課

（一）熱機

在試管內(nèi)裝少許水，用一層紅色塑料薄紙裹著棉花塞塞在試管中上部，利用點燃的酒

精燈對封閉試管中的水加熱一段時間，當(dāng)水沸騰時，水蒸氣會慢慢推動塞子向試管口運動，

讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。

注意事項：為節(jié)約時間，可用熱水或提前加熱；試管口對著空處，塞子不要塞得太緊,

以防發(fā)生危險。

問題：塞子被頂向試管口，推動塞子的能量來自哪里？

答案點撥：酒精燃燒的化學(xué)能水和水蒸氣的內(nèi)能〉塞子的機械能。

［過渡問題］

在上面的演示實驗中用酒精燈給試管中的水加熱，由于燃料在試管外燃燒，熱量損失

較大，內(nèi)能的利用率較低。為了提高內(nèi)能的利用率，應(yīng)該怎么辦？

答案點撥：將燃料在封閉的環(huán)境下燃燒，利用內(nèi)燃機可以提高效率。

［過渡問題］

在上面的演示實驗中用酒精燈給試管中的水加熱，由于燃料在試管外燃燒，熱量損失

較大，內(nèi)能的利用率較低。為了提高內(nèi)能的利用率，應(yīng)該怎么辦？

答案點撥：將燃料在封閉的環(huán)境下燃燒，利用內(nèi)燃機可以提高效率。

（設(shè)計意圖：通過簡單的小實驗，引發(fā)學(xué)生的思考，調(diào)動學(xué)習(xí)的興趣，活躍課堂氣氛。）

［列舉實例］

利用內(nèi)能可以做功，人們由此發(fā)明了利用內(nèi)能做功的機械熱機。熱機的發(fā)明及廣泛使

2

用，使人類邁人了工業(yè)化社會，熱機的種類很多，它們都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的，有蒸汽

機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等，你知道哪些地方用到熱機了嗎？

鼓勵學(xué)生大膽回答，利用多媒體課件展示圖片，并簡單介紹熱機的發(fā)展過程。

（設(shè)計意圖：講述熱機的發(fā)展歷程，提高學(xué)生將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活和社會的意

識。）

［自主學(xué)習(xí)］

閱讀課本P18,了解什么是內(nèi)燃機？內(nèi)燃機分為哪幾類？

歸納總結(jié)：

L燃料直接在發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機，叫做內(nèi)燃機。

2.內(nèi)燃機分為汽油機和柴油機兩大類，分別用汽油和柴油作為燃料。

（二）汽油機

［課件展示］

內(nèi)燃機是現(xiàn)代社會中最常見的一種熱機，目前人們生活中重要的交通工具一汽車，其動力機

械多數(shù)就是汽油機，我們重點學(xué)習(xí)汽油機的工作原理。展示汽油機模型，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識構(gòu)造,

并簡要介紹其作用。

［演示過程］

轉(zhuǎn)動汽油機的手柄，演示活塞在汽缸內(nèi)的運動情況?；钊谄變?nèi)往復(fù)運動時，從汽

缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。

3

吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程

利用汽油機模型進(jìn)行操作，再結(jié)合汽油機工作的視頻資料，仔細(xì)觀察汽油機四個沖程的工作

過程，并完成下表。

次序12

沖程名吸氣沖程壓縮沖程

稱

閉

活塞運

向下向上向下向上

動方向

火花塞

熄滅熄滅點燃熄滅

4

在壓縮沖程結(jié)束后，

火花塞產(chǎn)生電火花，

沖程的吸入汽油和空氣的壓縮空氣和汽油使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)排出廢氣

作用混合物的混合物，使其內(nèi)生高溫高壓氣體，高

能增加、溫度升高溫高壓氣體推動活塞

向下運動，帶動曲軸

轉(zhuǎn)動，對外做功

能的轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能

化能

1個工作循環(huán)，包含4個沖程，活塞往復(fù)運動2次，曲軸和飛輪運X轉(zhuǎn)2周，對外

說明

做功1次

［重點點撥］

可根據(jù)汽油機活塞運動方向和進(jìn)氣門、排氣門的開閉情況來判斷汽油機的四個沖程。

［提出問題］

(1)在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化？

(2)哪個沖程使機械獲得動力？其他幾個沖程中活塞的運動是靠什么來完成的？

(3)哪個沖程排出了廢氣？

答案點撥：

(1)壓縮沖程是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：做功沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

(2)做功沖程使機械獲得動力，其他沖程靠飛輪的慣性完成。

(3)排氣沖程排出廢氣。

［反饋練習(xí)］

四沖程汽油機進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉、活塞向下運動的是沖程，若其轉(zhuǎn)速為1800r/min,

每秒鐘經(jīng)過個沖程，做功次。

(設(shè)計意圖：運用模型演示和學(xué)生模型操作，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動得出結(jié)論，調(diào)動

了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，既有利于學(xué)生對知識的理解，又培養(yǎng)了學(xué)生觀察和分析問題的能力。)

(三)柴油機

5

把汽油機模型和柴油機模型的構(gòu)造進(jìn)行對比，你會發(fā)現(xiàn)汽油機汽缸頂部有火花塞，而

柴油機汽缸頂部有噴油嘴。

［工作原理］

引導(dǎo)學(xué)生動手操作柴油機模型，利用多媒體播放柴油機工作過程的視頻。

問題：

（1）你能描述柴油機的工作過程嗎？

（2）請分析汽油機和柴油機的區(qū)別完成下表。

比較柴油機汽油機

噴汕嘴

y排氣門汽缸Q多花塞

進(jìn)氣門一^進(jìn)氣門書

羅

活塞一F

上

構(gòu)造活塞一

連桿-----r

曲軸一1

yPC—曲軸1

燃料柴油汽油

吸氣沖只吸入空氣吸入汽油和空氣的混合物

一個程

工作壓縮沖壓縮程度較大壓縮程度較小

機械能一內(nèi)能機械能f內(nèi)能

循環(huán)程

做功沖壓燃式（柴油遇到高溫高壓的熱空氣而燃點燃式（火花塞點火）（內(nèi)能

程燒）f機械能）

6

排氣沖排出廢氣排出廢氣

程

主要特點笨重、效率高輕巧、但效率低

效率30%-45%20%-30%

適用范圍載重汽車、火車等小汽車等

①都是燃料在汽缸中燃燒;②汽油機的火花塞與柴油機的噴油嘴的工作時

相同點刻都是壓縮沖程結(jié)束時；③都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構(gòu)成

一個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)兩周，對外做功一次；③排氣沖程排出廢氣的過程

相同；④啟動時都是靠外力先使曲軸轉(zhuǎn)動起來

答案點撥:

(1)柴油機的工作過程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。在吸氣沖程里吸進(jìn)

汽缸里的只有空氣。在壓縮沖程中，活塞把空氣的體積壓縮得非常小，使得空氣的溫度很高。

在壓縮沖程結(jié)束時，汽缸內(nèi)空氣的溫度已經(jīng)超過了柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴

油遇到熱空氣便立刻燃燒起來。在做功沖程中，燃燒放出的熱使得氣體的壓強和溫度急劇升

高，從而推動活塞對外做功。在排氣沖程中，曲軸推動活塞向上運動，把產(chǎn)生的廢氣排出汽

缸。

［自主學(xué)習(xí)］

引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P19-P20。柴油機”的內(nèi)容，學(xué)習(xí)有關(guān)的知識。

1.由于柴油機對空氣的壓縮程度比汽油機更高，因此在做功沖程中氣體的壓強也大于

汽油機中氣體的壓強，因而可以輸出更大的功率。

2.由于柴油機工作的過程中壓強較大，要求各有關(guān)零件具有較高的結(jié)構(gòu)強度，因此柴

油機比較笨重。

［科學(xué)世界］

引導(dǎo)學(xué)生閱讀P20?！翱茖W(xué)世界”，了解“現(xiàn)代汽車”。

三、課堂小結(jié)

四、課堂檢測

五、課后反思

14.2熱機的效率

7

教學(xué)目標(biāo)

▲知識與技能

1.理解燃料的熱值的定義，會描述熱值的物理意義。

2.知道熱值是燃料的一種特性，反映的是燃料的放熱本領(lǐng)大小，僅取決于燃料的種類。

3.知道熱機的效率及定義，并能提出提高熱機效率的方法與措施。

▲過程與方法

1.通過查表，知道熱值是燃料的一種特性。

2.了解熱機的效率，感悟到效率是評價投人產(chǎn)出比的基本方法，并了解不同熱機的效

率值。

▲情感、態(tài)度與價值觀

了解熱機的使用對社會的貢獻(xiàn)與帶來的問題，感受到自然科學(xué)的發(fā)展和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)

用在推進(jìn)社會發(fā)展的同時，也造成了環(huán)境污染等問題，激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感。

教學(xué)重點

燃料的熱值、熱機效率的理解與應(yīng)用.

教學(xué)難點

熱機效率的理解和環(huán)境保護(hù)。

一、導(dǎo)入新課

(-)燃料的熱值

［課件展示］

火的利用給人類社會帶來了進(jìn)步。無論是燒菜做飯，還是奔馳的火車，乃至直人蒼穹的火箭

等都離不開燃料。人們使用的能量絕大部分是通過燃料燃燒獲得的。你知道蒸汽火車和火箭

使用的燃料有什么不同嗎？不同的熱機對燃料的利用效率一樣嗎？我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)熱

機的效率。

8

問題：生活中我們可以使用哪些燃料？這些燃料如何分類？

固體燃料有木柴、煤等，液體

答案點撥：生活中經(jīng)常使用的燃料有很多可以按狀態(tài)分類。

燃料有汽油、柴油等，氣體燃料有煤氣、天然氣等。

［思考討論］

(1)1kg的干術(shù)柴和10kg的干木柴在完全燃燒時，放出的熱量是否相同？

(2)相同條件下，1kg干木柴和1kg煤，哪種燃料能燒開更多的水？

(3)燒開同壺水，用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質(zhì)量一樣嗎？

(4)1kg的干木柴完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱量是否相同？

答案點撥：

(1)干術(shù)柴在完全燃燒時，木柴的質(zhì)量越大，燃燒放出的熱量越大。

(2)1kg煤燃燒后能燒開更多的水。

(3)燒開同一壺水，用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質(zhì)量不同.用干木柴的質(zhì)量大,

用天然氣的質(zhì)量小。

(4)干木柴燃燒得越充分放出的熱量就越大，完全燃燒比未完全燃燒放出的熱量大。

總結(jié)：影響燃料燃燒放出熱量的因素：燃料的質(zhì)量、燃料的種類、燃料燃燒的狀況。

［自主學(xué)習(xí)］

引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P22-P23”燃料的熱值”的內(nèi)容，學(xué)習(xí)有關(guān)的知識。

1.某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。

2.物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。

3.國際單位：焦每千克，符號是J/kg.

4.固體或液體燃料完全燃燒放出熱量的計算公式為Q-qm.氣體燃料完全燃燒放出熱量

的計算公式為Q=qV.

(二)熱機的效率

［思考討論］

(1)用煤燒水時，煤能完全燃燒嗎？

9

(2)煤燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎？

答案點撥：

(1)煤不能完全燃燒。

(2)爐灶本身吸收一部分熱量；高溫的煙氣帶走了一部分熱量；一部分熱量直接散

失掉了。

水吸收的熱量只占煤燃燒放出熱量的一部分。

［類比分析］

在內(nèi)燃機中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？

思路點撥：熱機是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，燃料燃燒釋放的能量只有一部分用來

做有用功，還有相當(dāng)一部分能量散失掉了。

［自主學(xué)習(xí)］

引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P23-P24”熱機的效率”的內(nèi)容，學(xué)習(xí)有關(guān)的知識。

1.提高燃料的利用率可以有效地做到節(jié)約能源。

2.用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。

［思考討論］

為了合理利用能源，人們一.直都在努力地提高熱機的效率，汽油機的效率為20%-30%,

柴油機的效率為30245%,都比蒸汽機的效率高，那么如何提高熱機的效率呢？

思路點撥：

(1)使燃料充分燃燒，節(jié)約能源、減少污染；

(2)改進(jìn)熱機，減少各種能量損失，提高效率；

(3)利用廢氣的能量，提高燃料的利用率。

三、課堂小結(jié)

四、課堂檢測

五、課后反思

10

14.3能量的轉(zhuǎn)化和守恒

教學(xué)目標(biāo)

▲知識與技能

1.知道能量守恒定律的內(nèi)容。

2.能舉出日常生活中能量守恒的實例。

3.能用能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象。

▲過程與方法

1.通過學(xué)生做小實驗，發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象之間的內(nèi)在聯(lián)系，體會各種形式能量之間的相互

轉(zhuǎn)化。

2.通過學(xué)生討論，體會能量不會憑空消滅，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或從一

個物體轉(zhuǎn)移到其他物體。

▲情感、態(tài)度與價值觀

1.通過學(xué)生自己做小實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.對能量的轉(zhuǎn)化和守恒有一個感性的認(rèn)識，為建立科學(xué)的世界觀和科學(xué)的思維方法打

基礎(chǔ)。

教學(xué)重點

分析各種能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的事例；能量守恒定律的內(nèi)容。

教學(xué)難點

運用能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進(jìn)行分析，說明能量是怎樣轉(zhuǎn)化的。

一、新課導(dǎo)入

新華網(wǎng)報道：“象山技工學(xué)校19歲學(xué)生朱振霖花1.5萬元錢，自行研制出-一輛太陽能

汽車，不需氣、不需油，每天曬曬太陽，能開70千米”。

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太陽能是如何驅(qū)動汽車前進(jìn)的呢？我們這節(jié)課學(xué)習(xí)能量的轉(zhuǎn)化和守恒。

二、推進(jìn)新課

（-）能量的轉(zhuǎn)化

［生活舉例］

除了太陽能，你還知道有哪些形式的能量?

答案預(yù)設(shè)：機械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、核能等。

難點點撥:

（1）燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，燃燒時產(chǎn)生的光和熱就來源于燃料儲存的化學(xué)能。

（2）食物也具有化學(xué)能，人們的生活、工作所消耗的能量就來源于食物里儲存的化學(xué)能。

［活動體驗］引導(dǎo)學(xué)生完成下面的小實驗，思考感悟其中的能量轉(zhuǎn)化。

（1）快速地摩擦雙手（圖甲）。（2）反復(fù)彎折一段鐵絲（圖乙）。

（3）點燃蠟燭（圖丙）。（4）手搖發(fā)電機發(fā)電（圖?。?。

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思考感悟：

(1)摩擦生