第三節(jié)：熱機十四章內(nèi)能與熱機滬科版2024物理觀念知道熱機的概念，初步了解熱機的工作原理；知道內(nèi)燃機是熱機的一種；了解四沖程內(nèi)燃機的構(gòu)造及工作過程。科學(xué)思維知道內(nèi)燃機各沖程的工作狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化；體會內(nèi)能的利用對人類發(fā)展的重要作用。科學(xué)探究通過演示實驗了解可以利用內(nèi)能做功；通過實物模型結(jié)合課堂活動，自主探究學(xué)習(xí)理解四沖程內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)和原理?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過演示實驗培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析問題的能力；通過閱讀“科學(xué)世界——現(xiàn)代汽車”擴展學(xué)生的知識面。核心素養(yǎng)它們有什么共同特點？情境導(dǎo)入情境導(dǎo)入汽車汽車是常見交通工具，能在城市道路自由穿梭。它動力強勁，方便人們?nèi)粘３鲂?。飛機飛機能翱翔天空，快速抵達遠方。它大大縮短了城市間的距離，讓出行更高效?！鞣N利用內(nèi)能做功的機械叫做熱機。熱機火箭火箭能突破地球引力，探索宇宙奧秘。它代表著人類對未知的勇敢探索。輪船輪船在江河湖海航行，可運輸大量貨物和乘客。它是水上運輸?shù)闹匾ぞ摺！鞣N利用內(nèi)能做功的機械叫做熱機。熱機動力來源■汽車：靠內(nèi)燃機燃燒汽油產(chǎn)生動力。■飛機：噴氣發(fā)動機燃燒燃料推動飛行。■輪船：柴油機或汽輪機提供動力。■火箭：火箭發(fā)動機燃燒燃料產(chǎn)生推力。能量轉(zhuǎn)化■汽車：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機械能?！鲲w機：燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能?！鲚喆夯瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能?！龌鸺夯瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能。12熱機加熱①原理：內(nèi)能可用于加熱物體，實現(xiàn)能量的傳遞。②例子：燒水時，火焰的內(nèi)能傳遞給壺中的水，使水溫升高。③應(yīng)用：在日常生活中，做飯、取暖等都離不開內(nèi)能的加熱利用。④內(nèi)能加熱是一種常見且實用的能量利用方式做功①原理：內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能，對外做功。②例子：水蒸氣推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動，就是內(nèi)能做功的體現(xiàn)。③應(yīng)用：熱機就是利用內(nèi)能做功的典型設(shè)備。④內(nèi)能做功為我們的生活帶來了諸多便利34熱機①現(xiàn)象展示：如蒸汽頂起壺蓋，這是內(nèi)能做功的直觀體現(xiàn)。②能量轉(zhuǎn)化：燃料燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能再推動物體運動，轉(zhuǎn)化為機械能。③重要意義：這種能量轉(zhuǎn)化為熱機的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。了解內(nèi)能做功的能量轉(zhuǎn)化過程至關(guān)重要熱機1.定義：通過長期的經(jīng)驗積累，人們發(fā)現(xiàn)內(nèi)能可以做功，由此制造了各種利用內(nèi)能做功的機械——熱機。2.工作原理：熱機利用內(nèi)能做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。3.種類：蒸氣機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。熱機現(xiàn)象：①

;②

。瓶塞被沖出來管口出現(xiàn)“白霧”蒸汽機模型基本展示了蒸汽機的工作原理實驗中的能量轉(zhuǎn)化過程為：①酒精燃燒放出熱量，酒精的_______能轉(zhuǎn)化為水的

能；②水吸熱沸騰，產(chǎn)生大量水蒸氣，氣體膨脹對瓶塞做功，氣體的

能轉(zhuǎn)化為瓶塞的

能.化學(xué)內(nèi)內(nèi)機械利用內(nèi)能做功的機械熱機①定義：燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機，叫作內(nèi)燃機。內(nèi)燃機是現(xiàn)代社會中最常見的一種熱機。②分類：汽油機和柴油機汽油機以汽油為燃料柴油機以柴油為燃料內(nèi)燃機利用汽油在汽缸內(nèi)燃燒，生成高溫高壓的燃氣,燃氣推動活塞做功。1.工作原理2.汽油機的構(gòu)造由氣缸、火花塞、進氣門、排氣門、活塞、曲軸、連桿等組成?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能四沖程汽油機剖面圖3.汽油機的工作過程要使汽油機連續(xù)工作，活塞必須能在氣缸內(nèi)往復(fù)運動。①沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫作一個沖程。②多數(shù)汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的。汽油機③汽油機的工作過程分析【吸氣沖程】·進氣門

，排氣門

?！せ钊?/p>

運動。·汽缸內(nèi)氣體的體積

，氣壓

?！て秃涂諝獾幕旌衔飶倪M氣門進入

?！でS轉(zhuǎn)動：

圈。打開關(guān)閉向下汽缸半增大減小內(nèi)燃機【壓縮沖程】·進氣門

，排氣門

。·活塞

運動。·汽缸內(nèi)氣體的體積

，溫度

。·活塞的

能轉(zhuǎn)化為燃料混合物的

能?！でS轉(zhuǎn)動：

圈。關(guān)閉關(guān)閉向上機械半壓縮升高內(nèi)內(nèi)燃機【做功沖程】·進氣門

，排氣門

?！せ鸹ㄈa(chǎn)生電火花點燃燃料，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣?！と細馔苿踊钊?/p>

運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功。·燃氣的

能轉(zhuǎn)化為活塞的

能。·曲軸轉(zhuǎn)動：

圈。關(guān)閉關(guān)閉向下內(nèi)機械半內(nèi)燃機【排氣沖程】·進氣門

，排氣門

?！せ钊?/p>

運動，將廢氣排出汽缸。·由于安裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動具有的動能，可以帶動活塞繼續(xù)運動，再次進入到吸氣沖程，這樣汽油機就實現(xiàn)了連續(xù)工作?！でS轉(zhuǎn)動：

圈。打開關(guān)閉半向上內(nèi)燃機沖程名稱進氣門排氣門活塞運動沖程的作用能量轉(zhuǎn)化吸氣沖程開閉向下吸入燃料和空氣的混合物壓縮沖程閉閉向上壓縮燃料和空氣的混合物，使其內(nèi)能增大，溫度升高機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能做功沖程閉閉向下火花塞產(chǎn)生電火花，點燃燃料，高溫高壓的燃氣推動活塞做功，通過連桿、曲軸帶動飛輪轉(zhuǎn)動內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能排氣沖程閉開向上排出廢氣4.汽油機四個沖程工作情況總結(jié)汽油機內(nèi)燃機的工作循環(huán)內(nèi)燃機工作時，四個沖程周而復(fù)始在內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)中活塞來回往復(fù)兩次,曲軸轉(zhuǎn)動兩周對外做功一次汽油機通過壓縮空氣直接點燃柴油，生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功。1.工作原理：2.柴油機的構(gòu)造與汽油機大致相同，不同的是柴油機氣缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。3.柴油機的工作過程柴油機的工作過程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。柴油機項目汽油機柴油機構(gòu)造氣缸頂部有一個火花塞氣缸頂部有一個噴油嘴燃料汽油柴油吸氣沖程吸入汽油與空氣的混合物只吸入空氣壓縮沖程壓縮程度較小4----6壓縮程度較大15-----18做功沖程點燃式，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能壓燃式，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能排氣沖程排出廢氣特點與應(yīng)用輕巧、功率??；小汽車、摩托車等.笨重、功率大；載重汽車、輪船等.相同點一個工作循環(huán)均有四個沖程組成，活塞往復(fù)運動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次。壓縮沖程把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能.汽油機、柴油機的異同點■熱機定義：熱機是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，實現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化?！鰺釞C分類：有蒸汽機、汽輪機、內(nèi)燃機、噴氣發(fā)動機和火箭發(fā)動機等?！稣羝麢C原理：燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再推動活塞運動轉(zhuǎn)化為機械能。※這些知識是熱機學(xué)習(xí)的關(guān)鍵知識回顧應(yīng)用場景■工業(yè)領(lǐng)域：汽輪機用于發(fā)電廠發(fā)電，為生產(chǎn)提供動力?！鼋煌I(lǐng)域：汽車、飛機等交通工具依靠熱機提供動力。■能源領(lǐng)域：熱機在能源轉(zhuǎn)換和利用中發(fā)揮重要作用。意義闡釋■推動發(fā)展：熱機的發(fā)明和應(yīng)用推動了工業(yè)革命和社會進步?！龃龠M交流：使交通更加便捷，促進了地區(qū)間的交流和合作。■能源利用：提高了能源的利用效率，滿足了社會需求。12知識拓展內(nèi)能利用與熱機定義■內(nèi)能利用：內(nèi)能有加熱和做功兩種利用方式，加熱是常見的能量傳遞，做功則是能量轉(zhuǎn)化?！駸釞C定義：熱機利用內(nèi)能做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，是基于內(nèi)能做功發(fā)展而來的裝置。熱機分類與工作原理■熱機分類：熱機分為蒸汽機、汽輪機、內(nèi)燃機、噴氣發(fā)動機、火箭發(fā)動機等。不同類型熱機應(yīng)用場景不同?！窆ぷ髟恚阂哉羝麢C為例，燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為機械能，各類型熱機原理有相似也有不同。34知識拓展熱機總覽熱機是核心概念，包含內(nèi)能利用、定義、分類和工作原理等方面。它是整個知識體系的基礎(chǔ)，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供框架。內(nèi)能利用內(nèi)能利用是熱機的基礎(chǔ)，分為加熱和做功。加熱是能量傳遞，做功是能量轉(zhuǎn)化，為熱機工作提供能量來源。熱機分類熱機分為蒸汽機、汽輪機、內(nèi)燃機、噴氣發(fā)動機、火箭發(fā)動機。不同類型熱機有各自特點和應(yīng)用場景，是熱機知識的重要分支。課堂總結(jié)課堂總結(jié)工作原理以蒸汽機為例，展示燃料化學(xué)能→內(nèi)能→機械能的轉(zhuǎn)化過程。各類型熱機工作原理有共通也有差異，是深入理解熱機的關(guān)鍵。課堂總結(jié)熱機內(nèi)能的利用

加熱

做功熱機定義

內(nèi)能→機械能熱機分類

蒸汽機

汽輪機

內(nèi)燃機

噴氣發(fā)動機

火箭發(fā)動機蒸汽機工作原理