物理九年级全册第1节 热机优秀ppt课件

设计说明

本节主要内容有：热机的共同特点，汽油机、柴油机的构造和工作原理，汽油机和柴油机的主要区别。在人类工业化发展的进程中，热机曾经起过而且还在起着非常重要的作用。让学生了解热机的工作原理和作用，不仅可以学到一些有用的实际知识，还可以了解物理知识对解决实际问题的重要作用。

本节教学时首先介绍热机的共同特点，即热机工作过程中的能量转化情况，这是后面分析汽油机工作过程的理论依据。然后通过一个学生活动介绍汽油机的构造、工作原理、工作过程；有了汽油机作为基础，可以让学生对照模型和动画图片，自主学习柴油机的工作原理；最后再引导学生将汽油机和柴油机的主要结构和四个冲程加以比较，这样既完成了知识的学习，又培养了学生的自学能力。

教学目标

【知识与技能】

1．了解人类“利用内能做功”的历史发展进程，了解四冲程内燃机的基本工作原理和工作过程。

2．通过观察汽油机工作过程的动画，知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化。

3．通过观察、对比汽油机和柴油机的模型和工作过程，了解二者的异同。【过程与方法】

1. 利用模型或挂图，研究并认识汽油机的结构、工作原理和工作过程。

2. 通过阅读“科学世界”，了解现代汽车的一些常识，培养自学能力。

【情感、态度和价值观】

1．通过对热机发展简史、汽油机的结构以及工作过程的学习，感受到人类对美好事物孜孜不倦的追求，逐步培养学生崇尚科学、热爱科学、学习科学的兴趣。

2．了解生活中各种常见的热机工作时的利弊，唤起学生节约能源，保护环境的意识。

重点难点

教学重点

1.四冲程汽油机的基本工作原理。

2.压缩冲程和做功冲程中的能量转化。

3.汽油机和柴油机的主要区别。

教学难点

1.“飞轮”的作用。

2. 整个工作过程中，能量的转移和转化。

教学方法

讲授法、讨论法、演示实验法、多媒体课件演示法以及学生自主学习和教师讲解相结合的教学方法。

教具、学具

内能做功演示器、多媒体课件、汽油机和柴油机的挂图和模型。

授课时数

1课时

教学过程

导入新课

汽车奔驰，舰船劈波斩浪，飞机凌空穿云，火箭直冲太空……，人们日行千里遨游太空的愿望已成现实。它们之所以能大展神威，是因为有了发动机。那么这些发动机是怎样来工作的呢？下面让我们一块去探索其中的奥秘吧！

图14-1-1

讲授新课

一、热机 

【思考】每年的春节，喜庆的鞭炮声都伴随我们一起欢度新年。你有没有想过，燃放鞭炮时发生的能量转化与发射火箭时发生的能量转化一样吗？

(学生分析、交流、讨论后，教师订正)

【分析】燃放鞭炮时，高温高压的燃气对外膨胀做功，内能转化为机械能；火箭升空时，高温高压的燃气对外膨胀做功，内能转化为机械能，将火箭送上蓝天。

演示实验：如图14-1-2所示，在试管内装些水(约三分之一试管)，用橡胶塞塞住管口，用酒精灯加热试管中的水，水加热一段时间后，观察现象。(橡胶塞不要塞得太紧，以免试管炸裂)

图14-1-2

【观察】当点燃酒精灯一段时间后，你观察到了什么现象？在该现象中发生的能量转化是什么？

让学生观察后回答看到的现象：试管内的水沸腾后，橡胶塞被冲出来。在此过程中发生的能量转化是：酒精灯燃烧时，化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气把橡胶塞冲出去，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能。

【教师点拨】从上述现象可以看出其能量转化的过程：

这就是热机的工作特点，它是人类历史上最伟大的发明之一。

学生自学教材第18页第1～5自然段思考下列问题：

①什么是热机？

②热机的种类有哪些？

③什么是内燃机？

④常见的内燃机有哪两种？

【归纳总结】

1.热机：把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置。

2.分类：热机的种类很多，例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，尽管它们的构造不同，但它们有一个共同的特点就是把内能转化为机械能。

3.内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。

4.内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。

例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解)

例1  热机在工作过程时，能量的转化过程是(    )

A.内能→化学能→机械能

B.化学能→内能→机械能

C.化学能→机械能→内能

D.化学能→机械能→化学能

解题思路：知道热机的工作原理，并熟悉其在工作过程中的能量转化是解决该题的关键。热机是利用燃料燃烧释放热量来做功的机器，所以据此进行分析判断即可。

解析：热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，将内能转化为机械能，故选B。

答案：B

二、汽油机

用多媒体展示汽油机的结构图片让学生观察后，回答汽油机的主要构造及各部件的作用。

图14-1-3

学生回答后，师生共同小结。

1、汽油机的构造和作用

(1)汽缸：其作用是使汽油在汽缸的顶部燃烧从而产生高温、高压燃气。

(2)活塞：在汽缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。

(3)连杆和曲轴：连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机。

(4)进气门：汽油和空气形成的燃料混合气的进口。

(5)排气门：燃料燃烧后废气的出口。

(6)火花塞：点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧。

2.结合汽油机的挂图和模型，讲解汽油机的工作过程。

【教师讲解】汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端叫做一个冲程。常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且不断循环往复进行下去。

(1)吸气冲程：旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞向下运动，进气门打开，排气门关闭，空气和汽油的混合气体通过进气门进入汽缸。

(2)压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞在飞轮带动下，由下向上运动。汽缸内混合气体被压缩，内能增加，温度升高。

(3)做功冲程：压缩冲程结束时，汽缸顶部的火花塞产生电火花，汽缸内气体猛烈燃烧，燃烧产生的高温、高压气体迅速膨胀向下推动活塞。向下运动的活塞利用曲轴连杆推动飞轮旋转做功。

(4)排气冲程：飞轮因惯性继续转动使活塞上升，进气门关闭，排气门打开，将燃烧后的废气排出。

【归纳总结】

【教师点拨】

(1)四冲程内燃机在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，汽缸内的燃油燃烧1次，对外做功1次；在不做功的冲程，活塞靠飞轮的惯性来运动。

(2)一个工作循环中有2次内能与机械能的转化过程：压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能。

例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解)

例2  如图14-1-4所示为汽油机工作过程的示意图，按照吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的顺序排列，正确的是(    )

甲         乙         丙         丁

图14-1-4

A.甲乙丙丁  　　　　　　　B.甲丙乙丁

C.甲丁丙乙  　　　　　　　D.甲丙丁乙

解题思路：本题应抓住汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。根据曲轴的转动方向判断活塞的运动方向，再根据气门的开关情况就可以确定是哪一个冲程。

解析：甲图中的进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程；乙图中的排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；丙图中的气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；丁图中的气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。故顺序应该是：甲、丁、丙、乙。

答案：C

三、柴油机

用多媒体展示汽油机、柴油机的模型图片让学生观察后，结合柴油机的模型，与汽油机对比简单讲解柴油机的工作过程。

图14-1-5

阅读教材第19～20页“柴油机”部分，思考回答下列问题：

(1)柴油机和汽油机在构造上有什么不同？

(2)柴油机的吸气冲程和汽油机的吸气冲程有什么不同？

(3)柴油机压缩冲程末的工作状态与汽油机的有什么不同？

(4)为什么不能使用和汽油机相同的点火方式？

(5)柴油机中的能量转化与汽油机中的能量转化相同吗？

【教师点拨】

1.汽油机与柴油机的相同点

（1）都是燃料在汽缸中燃烧；

（2）都是将内能转化为机械能的装置；

（3）汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是在压缩冲程末；

（4）都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转2周，对外做功1次；

（5）排气冲程均排出废气；

（6）启动时，都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。

2.汽油机与柴油机的不同点

（1）构造不同：汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴；

（2）吸气冲程不同：汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合气，柴油机吸入的是空气；

（3）点火方式不同：汽油机是点燃式，柴油机是压燃式；

（4）应用不同：汽油机轻便，应用在汽车、飞机上等；柴油机笨重，应用在载重汽车、火车、轮船上。

（5）效率不同：汽油机的效率较低，柴油机的效率较高。

教师提问：在不做功的冲程，活塞为什么还会运动呢？

【归纳总结】

1.启动内燃机，要靠外力(人力或电动机的驱动力)先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程。

2.在做功冲程，燃气对活塞做功，内能转化为活塞的机械能，并有一部分机械能通过飞轮储存起来，然后依靠飞轮的惯性带动活塞，完成排气冲程及下一循环的吸气和压缩冲程。

例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解)

例3　以下关于汽油机和柴油机的说法中，不正确的是(    )

A.汽油机与柴油机使用的燃料不同

B.柴油机与汽油机采用的点火方式不同，柴油机采用压燃式，汽油机采用点燃式

C.柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞

D.柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴

解题思路：此题主要考查的是学生对柴油机和汽油机的相同点和不同点的了解和掌握，柴油机和汽油机的区别：(1)构造和点火方式——柴油机顶部没有火花塞，有喷油嘴，是压燃式；汽油机顶部有火花塞，为点燃式；(2)燃料——柴油机燃烧的是柴油，汽油机燃烧的是汽油。

解析：柴油机燃烧的是柴油，汽油机燃烧的是汽油，故A正确；柴油机与汽油机采用的点火方式不同，柴油机采用压燃式，汽油机采用点燃式，故B正确；柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，故C正确；柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，没有火花塞，汽油机汽缸顶部有个火花塞，没有喷油嘴，故D错误。   

答案：D

课堂小结

一、热机

1．概念：把内能转化为机械能的装置。

2．分类：蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机、火箭发动机。

二、汽油机

1．构造：汽缸、活塞、连杆和曲轴、进气门、排气门、火花塞。

2．工作原理：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

三、柴油机

1．构造：汽缸、活塞、连杆和曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。

2．工作原理：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

3. 汽油机与柴油机的异同

板书设计

第1节  热机

一、热机

1．热机的原理

2．热机的种类

二、内燃机

1．汽油机

（1）工作循环：吸气、压缩、做功、排气

（2）冲程中的能量转化

2．柴油机

柴油机的工作过程

3.汽油机与柴油机有哪些不同     

教学反思