1、第十四章 内能的利用第 1 节 热 机【教学目标】1.了解热机的工作原理及分类。 2.了解四冲程汽油机的结构和基本工作原理。3.了解柴油机的结构特点和优点。【教学重难点】1.重点:四冲程汽油机的工作原理及能量转化过程。2.难点:能量的转化过程和四个冲程的识别。【课前准备】教师:多媒体课件、铁架台、试管、橡皮塞、酒精灯、水、火柴、汽油机与柴油机实物模型。学生:课前收集关于各种热机的资料。【教学过程】【情境引入】利用多媒体出示图片:汽车行驶、飞机起飞、火箭升空等,引导学生观察,提出问题:汽车行驶、飞机起飞、火箭升空的动力都是从哪里来的?从而引入本节课题。【互动新授】(一)热机1.热机的工作原理:演
2、示实验:在试管内装些水,用橡皮塞塞住,再用酒精灯加热,提醒学生观察水沸腾时会看到什么现象?组织学生观察实验并讨论:推动橡皮塞的能量是怎么来的?这个过程中能量是怎么转化的?学生回答:酒精燃烧放出热量,使水的温度逐渐升高直至沸腾,试管内产生大量水蒸气,对橡皮塞的压力越来越大,最后推动橡皮塞做功,冲出试管口。师生总结:燃料燃烧放出热量,将化学能转化为水和水蒸气的内能,又通过做功将内能转化为橡皮塞的机械能,生活中有很多机械是利用内能来获得机械能的,叫热机。热机的工作原理是将内能转化为机械能。2.生活中的热机:指导学生自主学习,了解人类根据热机的原理,制成了蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。汽车行驶
3、、飞机起飞、火箭升空的动力都是通过热机获得的。热机的广泛应用,将人类带入了工业化时代,这种用酒精灯加热的方式是将燃料放在试管外燃烧,热量损失很大,内能的利用率很低。将燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,叫作内燃机。内燃机是在汽缸内燃烧汽油或柴油。大多数汽车里的内燃机是燃烧汽油的,又叫汽油机。也有一些汽车是燃烧柴油的,称为柴油机。即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在汽缸内燃烧生成高温高压的燃气,用于推动活塞做功。 (二)汽油机1.结构:利用多媒体课件展示四冲程汽油机的剖面图,向学生介绍汽油机的构造。2.工作过程:展示汽油机模型,提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴
4、的运动情况。让学生明确: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,叫作一个冲程。展示汽油机的工作过程,学生观察,思考下列问题:第一冲程是什么冲程?该冲程中汽油和空气的混合物为什么会进入汽缸?活塞由哪端向哪端运动? 第二冲程是什么冲程?该冲程中活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化?该冲程末产生什么结果? 第三冲程是什么冲程?该冲程中汽油机是利用什么方式点火?该冲程是什么能向什么能转化? 第四冲程是什么冲程?该冲程有什么作用? 由以上工作过程可以看出,汽油机的一个工作循环由哪几个冲程组成?在这几个冲程中,只有哪个冲程是燃气对外做功?其他几个冲程是靠什么来完成的?学生观察后分组讨论以
5、上几个问题,总结归纳。 教师演示汽油机模型并讲解上述问题,并列表对比分析。冲程 进气门 排气门 活塞运动 能量转化情况 温度变化吸气 打开 关闭 由上到下 无压缩 关闭 关闭 由下到上机械能转化成内能内能增加,温度升高做功 关闭 关闭 由上到下内能转化为机械能内能减少,温度降低排气 关闭 打开 由下到上 无结合上述分析,让学生自主完成“想想议议”的问题,加深对所学知识的理解和应用。最后教师说明:汽油机的四个冲程是周而复始的循环过程,每完成一个循环,活塞往复两次,曲轴转动两周,对外做功一次。(三)柴油机利用多媒体展示柴油机各部分结构,让学生说出各部分名称,并说明柴油机与汽油机的不同之处:柴油机通
6、过压缩空气直接点燃柴油,因此柴油机汽缸顶部没有火花塞,而有一个喷油嘴。引导学生自主学习教材内容,结合下图了解柴油机的工作过程,并将汽油机和柴油机进行对比,找出它们工作过程中的相同点和不同点。师生总结柴油机的工作原理和汽油机一样,结构也相似,但汽油机顶部有一个火花塞,在压缩冲程结束时,产生电火花,使汽油和空气的混合物被点燃,形成高温高压的气体;而柴油机顶部是一个喷油嘴,喷出雾状柴油,在压缩冲程结束时,利用压缩空气点燃雾状柴油,燃烧放出的热使气体的压强和温度都急剧升高,从而推动活塞做功。引导学生分析柴油机工作的优缺点,举出柴油机主要应用于哪些机械中,使学生了解柴油机的更多知识。(四)了解“现代汽车”学生阅读“科学世界”,了解汽车的组成部分及动力系统和电气设备的作用。汽车的动力系统用课件展示汽车采用的电子燃油喷射系统的作用。【课堂小结】教师:通过今天的学习你学到了什么,有什么成功的经验和收获?学生:1.热机的工作原理、种类和常见的内燃机。2.汽油机的结构和工作过程。3.柴油机的工作过程及与汽油机的区别。4.柴油机的优缺点。【板书设计】第 1 节 热 机