《熱機(jī)》精品教案教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：1.了解人類“利用內(nèi)能做功”的歷史發(fā)展進(jìn)程，了解四沖程內(nèi)燃機(jī)的基本工作原理和工作過程。2．通過觀察汽油機(jī)工作過程的動(dòng)畫，知道壓縮沖程和做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化。3．通過觀察、對(duì)比汽油機(jī)和柴油機(jī)的模型和工作過程，了解二者的異同。能力目標(biāo)：1．通過觀察演示實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫等活動(dòng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和表述能力。2．通過查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力。情感目標(biāo)：通過對(duì)熱機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史、汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)以及工作過程的學(xué)習(xí)，感受到人類對(duì)美好事物孜孜不倦的追求，逐步培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)、愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)：1．熱機(jī)的工作原理。2．四沖程汽油機(jī)的工作過程。教學(xué)難點(diǎn)：熱機(jī)工作過程中，能量的轉(zhuǎn)化。教學(xué)過程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(dòng)約6分鐘約12分鐘約2分鐘約1分鐘約2分鐘引入、蒸汽機(jī)原理及特點(diǎn)的學(xué)習(xí)內(nèi)燃機(jī)的原理、分類以及汽油機(jī)的四個(gè)沖程柴油機(jī)的工作過程以及與汽油機(jī)的主要區(qū)別熱機(jī)概念及分類小結(jié)及作業(yè)●我們先來看一個(gè)實(shí)驗(yàn)——【PPT視頻】在試管中，裝入一些水，將試管中的水加熱至沸騰，然后用橡膠塞塞緊管口，繼續(xù)加熱。請(qǐng)同學(xué)們注意觀察橡膠塞?！締枴磕憧吹搅耸裁船F(xiàn)象？【答】說得很好！橡膠塞被推出去了！【問】是誰把橡膠塞推出去的呢？【答】沒錯(cuò)！是水蒸氣！【問】在這個(gè)過程中發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化呢？【答】是的，在這個(gè)過程中，水蒸氣推動(dòng)橡膠塞做了功，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了橡膠塞的機(jī)械能?！襁@個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，但卻向我們展示了蒸汽機(jī)的工作原理。提到蒸汽機(jī)，你的腦海中是不是浮現(xiàn)出了“瓦特”“第一次工業(yè)革命”這樣的字眼呢？還是先讓我們來重溫一下那個(gè)流傳至今的經(jīng)典故事吧！——【PPT視頻】●怎么樣？是不是勾起了大家一些童年的回憶呢？其實(shí)蒸汽機(jī)并不是瓦特發(fā)明的，這只是后人一個(gè)善意的杜撰而已?！瘛闭羝麢C(jī)”的雛形，是在公元1世紀(jì)，由古希臘數(shù)學(xué)家希羅發(fā)明的“汽轉(zhuǎn)球”，但它在當(dāng)時(shí)只不過是一種玩具，并沒有什么實(shí)用價(jià)值。●第一臺(tái)實(shí)用型蒸汽機(jī)，是在1712年，由英國人紐可門發(fā)明的。但紐可門蒸汽機(jī)的效率很低，對(duì)燃料的消耗量很大，因此僅僅適用于煤礦等燃料充足的地方。●瓦特從1765年開始，在前人的基礎(chǔ)上，對(duì)蒸汽機(jī)進(jìn)行了一系列重大改進(jìn)，使其在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用?！裾羝麢C(jī)在之后的一百多年里，對(duì)工業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。瓦特開辟了人類利用能源的新時(shí)代，標(biāo)志著第一次工業(yè)革命的開始。圖中展示的是利用蒸汽機(jī)制造的蒸汽機(jī)車這是蒸汽火車●那么蒸汽機(jī)是如何工作的呢？下面我們就來了解一下——這是一個(gè)蒸汽機(jī)的模型。點(diǎn)燃燃料，將鍋爐內(nèi)的水加熱至沸騰，沸騰的水產(chǎn)生大量熱蒸汽，熱蒸汽通過管道被輸送到汽缸中，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過連桿曲柄機(jī)構(gòu)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)。在這個(gè)過程中，利用高溫水蒸氣的內(nèi)能對(duì)活塞做功，使機(jī)械獲得了機(jī)械能?！竦拇_，熱蒸氣可以為我們提供強(qiáng)大的推力，把人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來。●但同時(shí)我們也可以看到，蒸汽機(jī)車的鍋爐和汽缸是分離的，這就造成了蒸汽機(jī)車的體積太過龐大，車身太過笨重。而且它的熱量損失大，效率很低?！耠S著人類文明的進(jìn)步以及礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，蒸汽機(jī)逐漸不能滿足人們的生產(chǎn)生活需要了。交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展迫切需要比較輕便的發(fā)動(dòng)機(jī)，于是內(nèi)燃機(jī)應(yīng)運(yùn)而生了。●什么是內(nèi)燃機(jī)呢？簡(jiǎn)單說，內(nèi)燃機(jī)沒有外在的鍋爐，而是燃料直接在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力?！裣旅婢妥屛覀兺ㄟ^一段視頻來了解一下內(nèi)燃機(jī)的工作原理。——【PPT視頻】在注射器針管內(nèi)滴入少許酒精，裝好活塞，靜置片刻。按下電子打火器開關(guān)，注意觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象?！締枴颗?！發(fā)生了什么？【答】噢，活塞被崩出去了！【問】大家注意到針筒內(nèi)的變化了嗎？●我們?cè)倏匆槐?，這次請(qǐng)同學(xué)們注意觀察針筒部位?！翊蠹铱辞宄藛?？對(duì)，你們看到的火光就是酒精在針筒內(nèi)燃燒產(chǎn)生的！這就是一臺(tái)小小的“內(nèi)燃機(jī)”?！衿渲嗅樛彩撬钠祝凭撬娜剂??！窬凭谄變?nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞做功，將燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能?！裎覀儊砜偨Y(jié)一下：內(nèi)燃機(jī)指的就是燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)械。●由于它不再需要外置的鍋爐，因此具有體積小、重量輕、啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。●內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，解決了交通工具的發(fā)動(dòng)機(jī)問題，引起了這一領(lǐng)域的革命性變革。許多國家開始建立起汽車工業(yè)，并牽動(dòng)了遠(yuǎn)洋輪船、飛機(jī)等的制造和使用，也促使石油開采與煉制業(yè)迅速發(fā)展起來?！裼覉D展示的就是1886年所制造的最早的內(nèi)燃機(jī)汽車?！駜?nèi)燃機(jī)按照燃料的不同又可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。以汽油作為燃料的叫汽油機(jī)，多用于汽車、賽車、小型農(nóng)機(jī)等；●以柴油作為燃料的叫柴油機(jī)。多用于載重汽車、拖拉機(jī)、坦克、火車、輪船上?！衿蜋C(jī)的主要結(jié)構(gòu)有哪些，它又是如何工作的呢？●這是汽油機(jī)的剖面圖汽油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)有：汽缸，氣缸上部有進(jìn)氣門、排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞，這是曲軸，曲軸與活塞通過連桿相連。●下面我們通過一段動(dòng)畫來初步了解一下汽油機(jī)的工作過程。●我們可以看到，活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。我們把活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程叫一個(gè)沖程。多數(shù)汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的?！裎覀兿葋矸治鑫鼩鉀_程——進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)。【問】汽缸內(nèi)的氣體體積是增大還是減小呢？【答】對(duì)！氣缸內(nèi)氣體的體積增大了?！締枴磕瞧變?nèi)氣壓如何變化呢?！敬稹繘]錯(cuò)！汽缸內(nèi)氣壓變小。【問】汽缸內(nèi)的氣壓和外界大氣壓相比，誰更大呢？【答】外界大氣壓大于汽缸內(nèi)的氣壓，于是大氣壓就把汽油和空氣的混合物壓入汽缸中?！裎覀兺ㄟ^動(dòng)畫，來展示一下完整的吸氣沖程進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣的混合物進(jìn)入汽缸?！締枴课鼩鉀_程結(jié)束時(shí)，活塞在氣缸最底端，接下來活塞會(huì)向哪兒運(yùn)動(dòng)？【答】沒錯(cuò)！活塞會(huì)向上運(yùn)動(dòng)。汽油機(jī)的第二個(gè)沖程，即壓縮沖程開始?！襁M(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，此時(shí)汽缸內(nèi)形成一個(gè)密閉空間。隨著活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物會(huì)被壓縮，【問】在這個(gè)過程中是否伴隨著能量的轉(zhuǎn)化呢？【答】同學(xué)們說得很好！在這個(gè)過程中，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為燃料混合物的內(nèi)能。燃料混合物的內(nèi)能增加，溫度會(huì)升高。●我們來回顧壓縮沖程的全過程，進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為燃料混合物的內(nèi)能，燃料混合物溫度升高。在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料燃燒。汽油機(jī)進(jìn)入第三個(gè)沖程——做功沖程?！褡龉_程，進(jìn)氣門排氣門依然關(guān)閉，●火花塞產(chǎn)生電火花，燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。【問】高溫高壓的燃?xì)?，?huì)對(duì)活塞有什么作用呢？【答】沒錯(cuò)！高溫高壓的燃?xì)鈺?huì)推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外做功，【問】做功沖程中是否發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化呢？【答】是的，燃?xì)獾膬?nèi)能會(huì)轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能。這個(gè)沖程正是使內(nèi)燃機(jī)獲得動(dòng)力的沖程。●我們來重溫一下做功沖程：在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功。【問】做功沖程結(jié)束后，燃燒產(chǎn)生的廢氣如何排出呢？汽油機(jī)進(jìn)入排氣沖程——●排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，就像推動(dòng)注射器一樣，將廢氣排出汽缸。●我們來看一看排氣沖程的全過程進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出汽缸?！締枴科蜋C(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)后，活塞會(huì)不會(huì)立刻就靜止不動(dòng)了呢？【答】不會(huì)的！活塞會(huì)在飛輪慣性的帶動(dòng)下繼續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣汽油機(jī)就可以連續(xù)工作了?！裣嘈磐瑢W(xué)們已經(jīng)對(duì)汽油機(jī)的四沖程有了一定的了解。老師在整理四沖程圖片的時(shí)候，忘記粘貼它們的名稱了。同學(xué)們能否幫助老師，在圖片中寫出對(duì)名的沖程名稱呢？●先來看圖1：兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，這是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，做功沖程是使內(nèi)燃機(jī)獲得動(dòng)力的沖程。圖2：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，這是排氣沖程。圖3：進(jìn)氣門打開。排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，這是吸氣沖程。圖4：進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，這是壓縮沖程，此沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！裢瑢W(xué)們，你都判斷對(duì)了嗎？你能進(jìn)一步按照正確的順序給它們編上序號(hào)嗎？相信這也一定難不倒你！正確的順序就是3、4、1、2以上我們學(xué)習(xí)的就是汽油機(jī)的工作過程?！衿蜋C(jī)多用于汽車，特別是小型汽車上。而現(xiàn)代汽車多采用四缸或六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)汽缸都進(jìn)行吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的循環(huán)。由于各個(gè)汽缸交替做功，所以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)比較平穩(wěn)。●了解了汽油機(jī)，我們?cè)賮砜纯床裼蜋C(jī)——【PPT視頻】●柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和汽油機(jī)相似；它的工作過程也分為吸氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)沖程?！裣旅嫖覀儊砜匆幌虏裼蜋C(jī)和汽油機(jī)的主要區(qū)別：首先：柴油機(jī)的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴，其次：柴油機(jī)在吸氣沖程里吸進(jìn)汽缸的只有空氣（汽油機(jī)吸入的是汽油和空氣的混合物）；第三：在壓縮沖程中，柴油機(jī)把氣體體積壓縮得更小，汽缸內(nèi)空氣的溫度更高。壓縮沖程結(jié)束時(shí)，汽缸內(nèi)空氣的溫度已經(jīng)超過柴油的燃點(diǎn)，此時(shí)從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。相對(duì)于汽油機(jī)的火花塞點(diǎn)燃式，這種方式稱為壓燃式。也正是由于柴油機(jī)對(duì)空氣的壓縮程度比汽油機(jī)更高，因此在做功沖程中氣體的壓強(qiáng)也大于汽油機(jī)，因而輸出的功率也更大。柴油機(jī)主要用于所需功率較大的載重汽車、坦克、火車、輪船上?！裢瑢W(xué)們，學(xué)習(xí)到這里，相信大家對(duì)蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)都有了一定的了解?！締枴克鼈?cè)谕庥^和結(jié)構(gòu)上都有很大差別，但它們也有一個(gè)共同的特點(diǎn)，你發(fā)現(xiàn)了嗎？【答】說得非常好！它們的工作原理是相似的，也就是它們都是利用內(nèi)能做功的機(jī)械——蒸汽機(jī)利用的是熱蒸汽的內(nèi)能，而內(nèi)燃機(jī)利用的是汽油和柴油燃燒后產(chǎn)生的高溫燃?xì)獾膬?nèi)能，我們把這種利用內(nèi)能做功的機(jī)械，統(tǒng)稱為熱機(jī)?！駸釞C(jī)的種類很多，除了蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)，還有火電站的汽輪機(jī)、飛機(jī)火箭的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。熱機(jī)在人類社會(huì)發(fā)展過程中起著巨大的推動(dòng)作用。好了，同學(xué)們，今天的內(nèi)容我們就已經(jīng)全部學(xué)完了。下面我們來簡(jiǎn)單梳理一下：●通過今天的學(xué)習(xí)，我們知道了熱機(jī)就是利用內(nèi)能做功的機(jī)械。熱機(jī)種類很多，包括蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。內(nèi)燃機(jī)按照燃料種類又可分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。●其中我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了汽油機(jī)的四個(gè)沖程，即吸氣、壓縮、做功和排氣沖程。在壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而做功沖程則是把燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使機(jī)械獲得動(dòng)力。此外，我們還了解了汽油機(jī)與柴油機(jī)在結(jié)構(gòu)、吸入物質(zhì)及點(diǎn)火方式上的區(qū)別。●下面我們來看一下今天的作業(yè)：1．基礎(chǔ)性作業(yè)：完成“學(xué)生資源”中的課后練習(xí)。2．拓展性作業(yè)：查閱資料，了解汽車驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)展。知能演練提升能力提升1.下列關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的說法正確的是()A.汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)B.蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都是內(nèi)燃機(jī)C.內(nèi)燃機(jī)工作時(shí),壓縮沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)是一種內(nèi)燃機(jī)2.右圖為汽油機(jī)工作過程中的某個(gè)沖程,對(duì)此沖程下列敘述正確的是()A.壓縮沖程,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.壓縮沖程,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.做功沖程,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.做功沖程,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能3.柴油機(jī)上安裝了一個(gè)笨重的飛輪,是為了()A.增加功率B.節(jié)省燃料C.可以做更多的功D.利用飛輪慣性完成吸氣、壓縮和排氣三個(gè)輔助沖程4.汽油機(jī)在做功沖程中,高溫氣體迅速膨脹而做功,此時(shí)氣體的溫度和內(nèi)能的變化情況是()A.溫度降低,內(nèi)能增大 B.溫度不變,內(nèi)能不變C.溫度升高,內(nèi)能增大 D.溫度降低,內(nèi)能減小5.下列關(guān)于汽油機(jī)的說法正確的是()A.汽油機(jī)上的火花塞壞了的時(shí)候,可以用柴油機(jī)的噴油嘴代替B.汽油機(jī)中的燃料完全可以用柴油來代替C.汽油機(jī)與柴油機(jī)除了所用燃料之外,其余沒有區(qū)別D.汽油機(jī)和柴油機(jī)可以達(dá)到相同的功率6.內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由四個(gè)沖程組成的,下圖所示的是工作循環(huán)中的沖程;若曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)40周,則對(duì)外做功次。

7.右圖是演示點(diǎn)火爆炸的實(shí)驗(yàn)裝置,按動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕,點(diǎn)燃盒內(nèi)酒精,盒蓋被打出去,這與四沖程汽油機(jī)的沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。

探究創(chuàng)新★8.某種內(nèi)燃機(jī)某一沖程的示意圖如圖所示,由圖可知:(1)這種內(nèi)燃機(jī)是機(jī)。

(2)該內(nèi)燃機(jī)的工作過程有、、、四個(gè)沖程,圖中所示的狀態(tài)表示的是沖程。

(3)在這個(gè)沖程中能轉(zhuǎn)化為能。

(4)完成這一沖程,曲軸轉(zhuǎn)圈。

(5)仔細(xì)觀察其銘牌,可看見“1800r/min”字樣,則它正常工作時(shí),1s對(duì)外做功次,完成個(gè)工作循環(huán),個(gè)沖程。

知能演練·提升1.A汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī),選項(xiàng)A正確;內(nèi)燃機(jī)包括汽油機(jī)和柴油機(jī),蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都是熱機(jī),但不屬于內(nèi)燃機(jī),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;內(nèi)燃機(jī)工作時(shí),壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)是熱機(jī),但不屬于內(nèi)燃機(jī),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.A進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的,活塞上行,可以判斷是壓縮沖程,在壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。3.D本題要求對(duì)柴油機(jī)的工作過程理解透徹,并能用基礎(chǔ)知識(shí)分析柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。柴油機(jī)工作前要靠外力使飛輪旋轉(zhuǎn),儲(chǔ)存一定量的機(jī)械能。吸氣和壓縮沖程消耗飛輪的機(jī)械能。做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能,并有一部分機(jī)械能由飛輪貯存,提供排氣沖程及下一循環(huán)的吸氣和壓縮沖程中活塞的運(yùn)動(dòng)。選項(xiàng)D正確。4.D汽油機(jī)在做功沖程中,汽油機(jī)