第1節(jié)熱機九年級物理上冊?教科版第二章改變世界的熱機學習目標01020304物理觀念理解熱機的基本概念，知道熱機是內能轉化為機械能的裝置;能識別常見熱機類型及其在生活中的應用?？茖W思維分析熱機工作過程，培養(yǎng)邏輯推理能力和能量轉化觀念，理解熱機工作中能量轉化過程。科學探究通過觀察、討論和模擬實驗，探究利用內能來做功，提高實驗設計和問題解決能力。科學態(tài)度與責任通過對熱機、汽油機的結構以及工作過程的學習，感受到人類對美好事物孜孜不倦的追求，逐步培養(yǎng)學生崇尚科學、愛科學、學科學的興趣。重點難點明確熱機的原理，理解熱機的工作循環(huán)，包括進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，以及內能和機械能的相互轉換。教學重點熱機能量轉換的微觀機制；理解內能和機械能如何相互轉換。教學難點課堂導入貨運列車擁有極其強大的貨運能力，請問他是如何做到的呢？熱機——各種利用內能做功的機械叫做熱機。在燒瓶內裝些水，用帶玻璃管的膠塞塞住，在玻璃管口處放一個小葉輪。加熱燒瓶使水沸騰，細心觀察，會發(fā)生什么現象?演示實驗葉輪轉動起來燃料的化學能水的內能葉輪的機械能燃燒做功燃料燃燒的化學能轉化內能，傳遞給水，水沸騰變成水蒸氣，水蒸氣推動葉輪轉動，說明內能轉化成了葉輪的機械能。利用內能來做功水蒸氣內能對葉輪做功探究新知一利用內能來做功【學習任務一】利用內能來做功下面幾個例子中，利用內能來做功的是（）A．用錘敲石頭，石頭和錘都要發(fā)熱B．火箭在“熊熊烈火”的噴射中沖天而起C．冬天，人站在陽光下感到暖和D．給燒杯加熱，使杯內水的溫度升高解：A．用錘敲石頭，是通過做功使石頭和錘變熱，是機械能轉化為內能，故A不符合題意；B．火箭在“熊熊烈火”的噴射中沖天而起，利用內能做功，故B符合題意；C．冬天人站在陽光下感到暖和，屬于利用內能加熱物體，是通過熱遞改變物體內能，故C不符合題意；D．給燒杯加熱，使杯內水的溫度升高，屬于利用內能加熱物體，是通過熱傳遞改變物體內能，故D不符合題意。故選：B。B探究新知一利用內能來做功①定義：通過燃料燃燒獲取內能并轉化為機械能的裝置。②工作原理：熱機利用內能做功，將內能轉化為機械能。③種類：蒸氣機、內燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。1.熱機汽輪機噴氣發(fā)動機蒸氣機探究新知一利用內能來做功【學習任務二】熱機的定義與種類關于熱機，下列說法正確的是（）A.蒸汽機不屬于熱機B.柴油機的效率能達到100%C.汽油機會散發(fā)出汽油味屬于擴散現象D.內燃機的壓縮沖程將內能轉化為機械能解：A、蒸汽機屬于熱機，故A錯誤；B、因為額外功和熱量散失是不可避免的，故無論怎樣改良，柴油機的效率也不可能達到100%，故B錯誤；C、汽油機工作時，會聞到汽油味，屬于擴散現象，故C正確；D、內燃機的壓縮沖程，將機械能轉化為內能，故D錯誤。故選：C。C探究新知一利用內能來做功蒸汽機是最早的熱機，它的發(fā)明給人類發(fā)展帶來了巨大的飛躍。2.蒸汽機①蒸汽機的發(fā)展歷程世界上第一臺蒸汽機：古希臘時期的汽轉球紐可門蒸汽機（效率非常低用于煤礦排水）1769年，瓦特改進、完善了蒸汽機冷凝器、蒸汽汽缸，直線運動轉化為曲線運動。探究新知一利用內能來做功

18世紀，蘇格蘭發(fā)明家詹姆斯·瓦特在修理一臺老式蒸汽機時，發(fā)現它效率低下，大部分蒸汽被浪費。經歷二十余年的艱難歷程，他終于完成了對紐可門蒸汽機的革新。瓦特改進的蒸汽機具有劃時代的意義，這也成為了第一次工業(yè)革命的標志。后人為了紀念這位偉大的發(fā)明家，把功率的單位定為“瓦特”。瓦特與蒸汽機的故事探究新知一利用內能來做功討論交流下圖是蒸汽機的原理圖，汽缸內活塞的左右移動由滑塊閥門來控制。請和同學研究圖中的機械結構，說明蒸汽是如何進入汽缸，推動活塞運動，帶動輪子轉動的。蒸汽機的構造和工作原理②蒸汽機的工作原理探究新知一利用內能來做功探究新知二內燃機小小熱機蒸汽機工作過程中，燃料在試管外部燃燒，燃料的化學能轉化為內能后只有少量傳給了水，使水沸騰變成水蒸氣，驅動葉輪轉動。能否直接將燃料在汽缸內燃燒，利用燃氣直接推動活塞做功?演示實驗【實驗】內能轉化為機械能將電子式火花發(fā)生器的放電針插進注射七注射孔中，注射器筒內滴入幾滴酒精，再堵好活塞，然后按下火花發(fā)生器的按鈕，觀察發(fā)生的現象。酒精在注射筒內燃燒，活塞被彈出酒精燃燒的化學能轉化內能，推動活塞將活塞彈出，即內能轉化為活塞的機械能。內能轉化為機械能探究新知二內燃機內燃機1.定義：燃料直接在汽缸內燃燒的熱機叫“內燃機”。鍋爐氣缸早期的蒸汽機汽車，車身笨重，效率很低。2.內燃機的優(yōu)點：機身小巧、質量較輕、熱效率高。探究新知二內燃機②種類：汽油機柴油機汽油機柴油機3.活塞式內燃機①定義：燃料在汽缸內燃燒，產生的燃氣直接推動活塞做功的裝置。探究新知二內燃機探究新知三汽油機的工作過程1.汽缸2.活塞3.連桿4.曲軸5.進氣活門6.排氣活門7.火花塞8.飛輪汽油機的構造利用汽油在汽缸內燃燒，生成高溫高壓的燃氣（化學能轉化為內能），燃氣推動活塞做功（內能轉化為機械能）。1.工作原理2.汽油機的構造由氣缸、火花塞、進氣門、排氣門、活塞、曲軸、連桿組成。汽油機的工作過程3.汽油機的工作過程①沖程：活塞在往復運動中從汽缸一端運動到另一端叫做一個沖程。②多數汽油機是由吸氣、壓縮、燃燒—膨脹做功（簡稱做功）排氣四個沖程不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作。該四個沖程稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán)。要使汽油機連續(xù)工作，活塞必須在推動曲軸后回到原來的位置，以便再次推動曲軸，這就要求活塞能在汽缸里做往復運動。探究新知三汽油機的工作過程③汽油機的工作過程分析【吸氣沖程】·進氣門

，排氣門

。·活塞

運動?！て變葰怏w的體積

，氣壓

?！て秃涂諝獾幕旌衔飶倪M氣門

?！でS轉動：

圈。打開關閉向下吸入汽缸半增大減小探究新知三汽油機的工作過程【壓縮沖程】·進氣門

，排氣門

。·活塞

運動?！て變葰怏w的體積

，溫度

?！せ钊?/p>

能轉化為燃料混合物的

能?！でS轉動：

圈。打開關閉向上機械半壓縮升高內探究新知三汽油機的工作過程【做功沖程】·進氣門

，排氣門

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

運動，帶動曲軸轉動，對外做功?！と細獾?/p>

能轉化為活塞的

能?！でS轉動：

圈。關閉關閉向下內機械半探究新知三汽油機的工作過程【排氣沖程】·進氣門

，排氣門

。·活塞

運動，將廢氣排出汽缸?！び捎诎惭b在曲軸上的飛輪轉動具有的動能，可以帶動活塞繼續(xù)運動，再次進入到吸氣沖程，這樣汽油機就實現了連續(xù)工作。·曲軸轉動：

圈。打開關閉半向上探究新知三汽油機的工作過程汽油機一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。該工作循環(huán)中，活塞往復運動兩次，曲軸轉動2周，對外做功1次。只有做功沖程燃氣推動活塞做功，其他三個沖程靠飛輪轉動的動能來完成。探究新知三汽油機的工作過程在實際應用中，為了增大功率和減小震動，常把四個或更多的汽缸組合在一起，它們的做功沖程是輪流進行的。汽車配備的四缸發(fā)動機，是汽車里構造最為精密、復雜的部件！探究新知三汽油機的工作過程如圖所示，用酒精燈對試管加熱。水被加熱一段時間后，木塞受到試管內水蒸氣的壓力而沖出去。下列說法正確的是（）A．用酒精燈加熱試管，是通過做功的方式改變水的內能B．木塞沖出去的過程，相當于四沖程汽油機的壓縮沖程C．木塞沖出去的過程中，木塞的機械能是由水蒸氣的內能轉化的D．木塞沖出去后，試管口出現的白霧是水汽化后形成的水蒸氣解：A、用酒精燈加熱試管，水吸收熱量，水的內能增加，是通過熱傳遞的方式實現的，故A錯誤；B、蒸氣把木塞沖出去的過程，相當于汽油機的做功沖程，故B錯誤；C、蒸氣把木塞沖出去，水蒸氣部分內能轉化為軟木塞的機械能，實現了內能向機械能的轉化，故C正確；D、白霧是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水珠，故D錯誤。故選：C。C探究新知三汽油機的工作過程【學習任務三】四沖程的能量轉化反復彎折鐵絲，鐵絲彎折處會很燙，這個過程中能量的轉化與圖_____中的（選填“甲”或“乙”）汽油機工作過程是一致的，若某汽油機在工作時轉速為3600r/min,則每分鐘做功_____次。解：（1）用手彎折鐵絲，對鐵絲做功，內能增加，溫度升高，鐵絲會變熱，這是通過做功的方式改變內能。該過程能量轉化與汽油機的壓縮沖程能量轉化是一致的，在圖甲中，進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，將機械能轉化為內能，故此過程能量轉化與甲圖能量轉化是一致的。（2）在汽油機的一個工作循環(huán)中，曲軸轉動2圈，活塞往復運動2次，對外做功1次，飛輪轉速是3600r/min,則每分鐘對外做功1800次。故答案為：甲；1800。甲探究新知三汽油機的工作過程【變式訓練】四沖程的能量轉化1800制作熱風機把易拉罐剪開，做成一個熱風車，下邊放一點燃的蠟燭，葉輪就會轉動起來，請用能量的轉化來解釋這個實驗。這和熱機有類似之處嗎？蠟燭燃燒時，將化學能轉化為內能；蠟燭燃燒使空氣受熱后，溫度升高，密度減小而上升，推動風車轉動，此過程將內能轉化為機械能；熱機工作過程中，首先將燃料的化學能轉化為內能，然后內能轉化為機械能，本實驗中的熱風車和熱機有類似之處。探究新知三汽油機的工作過程物理在線柴油機柴油機是以柴油作燃料的內燃機。構造跟汽油機相似，主要區(qū)別是柴油機汽缸的頂部有一個噴油嘴，而沒有火花塞。柴油機的每一個工作循環(huán)也是由吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程組成。排氣門噴油嘴進氣門活塞連桿汽缸曲軸柴油機的構造項目汽油機柴油機燃料構造吸氣沖程點火方式效

率主要應用汽油汽缸頂部有火花寒吸入汽油和空氣的混合物點燃式點火26%-40%小汽車、低速飛機等柴油汽缸頂部有噴油嘴只吸入空氣壓燃式點火34%-45%載重汽車、火車等比較汽油機和柴油機探究新知三汽油機的工作過程課堂小結熱機利用內能來做功蒸汽機汽油機的工作過程工作原理：燃料燃燒獲取內能并轉化為機械能。定義：通過燃料燃燒獲取內能并轉化為機械能的裝置。熱機蒸汽機的發(fā)展歷程蒸汽機工作原理內燃機定義活塞式內燃機汽油機柴油機吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程課堂練習1.最早的熱機是________，經過英國工程師_______的改進、完善，在18世紀得到廣泛使用。蒸汽機【解析】最早的熱機是蒸汽機，英國工程師瓦特改進了蒸汽機性能，在18世紀得到廣泛使用，使人類進入了工業(yè)化時代。故答案為：蒸汽機；瓦特。瓦特課堂練習2.關于熱機的能量轉化過程，下列說法正確的是（）A．將勢能轉化為動能B．將內能轉化為機械能C．將機械能轉化為化學能D．主要目的是通過熱傳遞改變物體的內能B【解析】熱機就是把燃料燃燒得到的內能轉化為機械能的裝置；在四沖程內燃機的工作過程中，做功沖程中將燃料燃燒產生的內能轉化為機械能，為熱機工作提供動力，故B正確，ACD錯誤。故選：B。課堂練習3.關于四沖程汽油機的工作過程，下列說法正確的是（）A．吸氣沖程：只吸入空氣B．壓縮沖程：缸內溫度降低C．做功沖程：燃氣推動活塞做功D．排氣沖程：內能轉化為機械能【解析】A、汽油機在吸氣沖程中吸入的是汽油和空氣的混合物，故A錯誤；B、在壓縮沖程，活塞對氣體做功，將機械能轉化為內能，氣體的內能變大，溫度升高，故B錯誤；C、做功沖程中，燃氣對活塞做功，燃氣的內能轉化為活