初中物理粤沪版九年级上册第十二章 内能与热机12.4 热机与社会发展教学设计

第十二章 内能与热机

第4节 热机与社会发展 教案

教学目标

一、知识与技能

1．理解内能可以转化为机械能.

2．知道热机中能量的转化，理解四冲程汽油机的构造和工作原理.

二、过程与方法

通过观察汽油机模型和汽油机活动挂图的演示理解汽油机的工作过程，能够简单描述汽油机的四个冲程.

    教学重点

理解内能可以转化为机械能.

教学难点

汽油机四个冲程的理解.

教学准备

试管、水、橡皮塞、酒精灯、火柴、汽油机模型、汽油机活动挂图.

新课引入

1、复习提问：请举例说明机械能可以转化为内能.

打气时气筒会发热    用锯子锯木料时锯条会发热

2、刚才的事例都说明机械能可以转化为内能，那么反过来想，内能会转化为机械能吗？

教学过程

知识点1  热机

热机是人类历史上最伟大的发明之一.热机的种类很多，有蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等.这些热机的共同特点，是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能.

知识点2  汽油机

1. 汽油机是用汽油燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机.它常用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上.
2. 构造及其作用

3. 汽油机工作原理

内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程.

开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭.工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭.由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入汽缸.这是第一个冲程，吸气冲程.

活塞运动到最下端，就开始转为向上运动，这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大，此时是机械能转化为内能，这是第二个冲程，压缩冲程.

压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点.在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动.实现了内能向机械能的转化.这是第三个冲程，做功冲程.

做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外.这是最后一个冲程，排气冲程.

    此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环.

概括来讲就是：内燃机工作时，四个冲程周而复始，在内燃机的一个工作循环中,活塞来回往复两次,曲轴转动两周,对外作功一次.只有做功冲程是对外做功的，其余的三个冲程是辅助冲程，要靠装在曲轴上的大飞轮的惯性来带动的.在压缩冲程中,是机械能转化成内能,在做功冲程中,是内能转化为机械能.

知识点3  热机效率

1.热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率.

2. 蒸汽机的效率很低，只有6%～15%.内燃机的效率较高，如汽油机的效率为20%～30%，柴油机的效率可达45%.提高热机的效率，是人类在制造热机技术方面孜孜不倦的追求.

知识点4  热机与环境

1.交流讨论：热机的发展和应用推动了社会的快速发展.热机在能的转化过程中会对环境造成一定程度的污染.请指出热机工作过程中可能造成哪些环境污染.

    （1）形成大气污染

热机排出的废气：

①废气温度高于环境温度；

②废气中含有铅、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等有害物质.

    （2）噪声污染

2.怎样控制热机对环境造成的污染

（1）改进燃烧设备，消除烟尘；

（2）提高燃料的综合利用；

（3）充分利用污染少和无污染的能源；

（4）在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。

课后作业

完成本课时课后练习题.

    教学反思

1. 汽油机是用汽油燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机.它常用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上.
2. 汽油机工作的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程.

3.热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率.

4.热机的发展和应用推动了社会的快速发展.热机在能的转化过程中会对环境造成一定程度的污染.