2022九年級物理上冊第十二章內(nèi)能與熱機12.4熱機與社會發(fā)展教案新版粵教滬版

1、 Page * MERGEFORMAT - 5 -12.4熱機與社會發(fā)展教學(xué)目標【知識與能力】1.知道熱機中能量的轉(zhuǎn)化。2.知道四沖程內(nèi)燃機的構(gòu)造和工作原理。3.了解汽油機和柴油機的主要區(qū)別?！具^程與方法】利用掛圖或模型，研究并認識汽油機的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過程?！厩楦袘B(tài)度價值觀】1.通過對熱機效率和熱機與環(huán)境等問題的分析和討論，樹立效率意識和環(huán)保意識，培養(yǎng)學(xué)生通過交流討論來學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。2.通過介紹熱機的發(fā)明和發(fā)展，樹立科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的觀點。通過介紹我國長征系列火箭的偉大成就，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情感，樹立為祖國強盛作出貢獻的信心。教學(xué)重難點【教學(xué)重點】熱機的共同特點，汽油機的構(gòu)造、

2、工作原理和過程，熱機效率，熱機與環(huán)境保護等?！窘虒W(xué)難點】 熱機工作過程的能量轉(zhuǎn)化，汽油機與柴油機的區(qū)別和聯(lián)系。課前準備多媒體課件等。教學(xué)過程一、新課引入用多媒體展示并講解：1.古詩“白日曜青春，時雨靜飛塵”的大意是說：太陽發(fā)出白光，照耀著大地，及時的下雨壓住了飛揚的飄塵。雨后的天空，飛塵頓消，潔凈如洗，空氣格外清新。但是，當你聽到有關(guān)“酸雨”甚至是“黑雨”的報道時，會有什么感想呢？2.汽車奔馳，列車飛駛，艦船劈波斬浪，飛機凌空穿云，火箭直沖太空人們?nèi)招星Ю镥塾翁盏脑竿殉涩F(xiàn)實。它們之所以能大展神威，是因為有了發(fā)動機。那么這些發(fā)動機是怎樣來工作的呢？下面讓我們一塊去探索其中的奧秘吧！二、新課教

3、學(xué)(一)熱機1.思考：每年的春節(jié)，吉慶的鞭炮聲都伴隨我們一起歡度新年。你有沒有想過，燃放鞭炮時發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與發(fā)射火箭時發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化一樣嗎？(學(xué)生分析、交流、討論后，教師訂正。)小結(jié)：燃放鞭炮時，高溫高壓的燃氣對外膨脹做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；火箭升空時，高溫高壓的燃氣對外膨脹做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，將火箭送上藍天。2.觀察：如圖1241所示的裝置中，當點燃酒精燈后一段時間，你觀察到了什么現(xiàn)象？在該現(xiàn)象中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化是什么？讓學(xué)生觀察后回答看到的現(xiàn)象：瓶子中冒出的蒸氣推動著葉輪轉(zhuǎn)動。在此過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化是：酒精燈燃燒時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；內(nèi)能傳遞給瓶子里的水，水沸騰后，高溫的蒸氣從瓶中沖

4、出，推動葉輪轉(zhuǎn)動，此時，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。從上述兩個現(xiàn)象可以看出其能量轉(zhuǎn)化的過程：eq x(燃料的化學(xué)能)eq o(,sup7(燃燒)eq x(水的內(nèi)能)eq o(,sup7(做功)eq x(機械能)這就是熱機的工作特點，它是人類歷史上最偉大的發(fā)明之一。3.歸納總結(jié)：(1)熱機：把燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。(2)分類：熱機的種類很多。例如，蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣式發(fā)動機等，盡管它們的構(gòu)造不同，但它們有一個共同的特點就是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。(二)汽油機1.用多媒體展示汽油機的結(jié)構(gòu)圖片讓學(xué)生觀察后，回答汽油機的主要構(gòu)造及各部件的作用。學(xué)生回答后，師生共同小結(jié)：(1)氣缸：其作用

5、是使汽油在氣缸的頂部燃燒從而產(chǎn)生高溫、高壓燃氣。(2)活塞：其作用是在氣缸內(nèi)，高溫、高壓燃氣推動活塞做功，將燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。(3)連桿和曲軸：其作用是連桿跟活塞相連，曲軸通過傳動裝置跟工作機相連，將活塞的動力傳給工作機。(4)進氣門：其作用是汽油和空氣形成的燃料混合氣的進口。(5)排氣門：其作用是燃料燃燒后廢氣的出口。(6)火花塞：其作用是點火裝置，能產(chǎn)生電火花使燃料混合物猛烈燃燒。2.結(jié)合汽油機的掛圖和模型，講解汽油機的工作過程。教師講解：汽油機工作時，活塞在氣缸里做往復(fù)運動，活塞從氣缸的一端運動到另一端叫做一個沖程(也叫“行程”)。常見的汽油機要能正常工作，必須連續(xù)完成吸氣、壓縮、

6、做功、排氣四個沖程，且不斷循環(huán)往復(fù)進行下去。(1)吸氣沖程：旋轉(zhuǎn)的飛輪通過曲軸連桿帶動活塞，使活塞向下運動，進氣門打開，排氣門關(guān)閉，空氣和汽油的混合氣體通過進氣門進入氣缸。(2)壓縮沖程：進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞在飛輪帶動下，由下向上運動。缸內(nèi)混合氣體被壓縮，內(nèi)能增加，溫度升高。(3)做功沖程：壓縮沖程結(jié)束時，氣缸頂部的火花塞產(chǎn)生電火花，缸內(nèi)氣體猛烈燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體迅速膨脹向下推動活塞。向下運動的活塞利用曲軸連桿推動飛輪旋轉(zhuǎn)做功。(4)排氣沖程：飛輪因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動使活塞上升，進氣門關(guān)閉，排氣門打開，將燃燒后的廢氣排出。歸納總結(jié)：四沖程內(nèi)燃機在一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運動2次，曲

7、軸轉(zhuǎn)動2周，氣缸內(nèi)的燃油燃燒爆發(fā)1次，對外做功1次；在不做功的沖程，活塞靠飛輪的慣性來運動。一個工作循環(huán)中有2次內(nèi)能與機械能的轉(zhuǎn)化過程：壓縮沖程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。(三)柴油機1.用多媒體展示汽油機、柴油機的模型圖片讓學(xué)生觀察后，結(jié)合柴油機的模型，與汽油機對比簡單講解柴油機的工作過程。由學(xué)生回答后，教師訂正：(1)汽油機與柴油機的相同點：都是燃料在氣缸中燃燒；都是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置；汽油機的火花塞與柴油機的噴油嘴的工作時刻都是在壓縮沖程末；都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構(gòu)成一個工作循環(huán)，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)2周，對外做功1次；排氣沖程均排出廢氣；啟動時，都是靠外

8、力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動起來。(2)汽油機與柴油機的不同點：構(gòu)造不同：汽油機有火花塞，柴油機有噴油嘴；吸氣沖程不同：汽油機吸入氣缸的是空氣和汽油的混合氣，柴油機吸入的是空氣；點火方式不同：汽油機是點燃式，柴油機是壓燃式；應(yīng)用不同：汽油機輕便，應(yīng)用在汽車、飛機、摩托上等；柴油機笨重，應(yīng)用在載重汽車、火車、輪船上。效率不同：汽油機的效率較低，柴油機的效率較高。2.教師提問：在不做功的沖程，活塞為什么還會運動呢？發(fā)學(xué)生回答后，教師總結(jié)：啟動內(nèi)燃機，要靠外力(人力或電動機的驅(qū)動力)先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，消耗機械能來幫助內(nèi)燃機完成吸氣、壓縮兩個沖程。在做功沖程，燃氣對活塞做功，

9、內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能，并有一部分機械能通過飛輪儲存起來，然后依靠飛輪的慣性帶動活塞，完成排氣沖程及下一循環(huán)的吸氣和壓縮沖程。(四)熱機效率教師導(dǎo)入：同學(xué)們知道使用任何機械都存在效率問題，那么熱機的效率是怎樣的呢？待學(xué)生思考回答后，教師總結(jié)：1.在內(nèi)燃機中，由于燃料不完全燃燒，損失一小部分能量；排出廢氣溫度較高，損失一大部分能量，還有一部分能量損失在機件向外散熱及克服摩擦做功上，真正向外輸出的有用機械能并不多，只占燃料所含化學(xué)能的一小部分。2.用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。3.公式：eq f(Q有用（用來做有用功的能量）,Q總（燃料完全燃燒釋放的能量）)

10、4.熱機的效率是衡量熱機性能好壞的一個重要參數(shù)，兩輛同樣的汽車以相同的速度行駛相同的路程，即做同樣多的有用功，效率高的耗油量小。5.由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于1，汽油機的效率為20%30%，柴油機的效率可達45%。柴油機的效率比汽油機的效率高，這主要是因為柴油機的構(gòu)造和工作過程與汽油機有所不同，因為柴油機在壓縮沖程中的壓縮比比汽油機更大。6.提高熱機效率的主要途徑有哪些？(1)使燃料充分燃燒。(2)盡量減少各種熱損失。(3)在熱機的設(shè)計和制造上，采用先進的技術(shù)。(4)使用時，注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整運動零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的功。(五

11、)熱機與環(huán)境指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文“STS”內(nèi)容，用多媒體展示，讓學(xué)生回答下列問題。1.熱機的使用給人類帶來了什么？2.為什么燃料燃燒會造成環(huán)境污染？3.環(huán)境污染有何危害？4.熱機排出的廢氣含有哪些有害物質(zhì)？5.熱機造成的環(huán)境污染有哪些？6.如何正確地處理熱機的利用與環(huán)境保護的關(guān)系？學(xué)生回答后教師訂正：1.人們利用熱機給人類文明帶來了巨大的進步，促進了人類社會的發(fā)展，但在利用熱機的同時，帶來了環(huán)境污染，給人類生存造成了嚴重的威脅。2.燃料中有雜質(zhì)，致使燃燒生成二氧化硫等有害物質(zhì)；燃燒時的高溫還會促使氮的氧化物的生成；燃燒不完全會產(chǎn)生粉塵和一氧化碳。3.影響人類健康；影響植物正常生長；影響全球氣候；大氣中的二氧化硫和氮氧化物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)溶于水會產(chǎn)生酸雨。4.含有鉛、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等有害物質(zhì)。5.熱機造成的環(huán)境污染(1)廢氣污染：熱機在工作過程中都要排放廢氣，這些廢氣含有鉛、二氧化硫、二氧化碳等物質(zhì)，嚴重污染空氣，有害于人類健康和動植物的正常生長，產(chǎn)生的酸雨有害于農(nóng)、林、漁業(yè)。導(dǎo)致城市空氣污染的主要原因是各種車輛排放的廢氣，導(dǎo)致環(huán)境污染的主要原因是燃料燃燒后的廢氣、廢渣以及各種廢液的排放。(2)噪聲污染：熱機以及熱機帶動的機器產(chǎn)生的噪聲是環(huán)境污染的又一方面。6.減少熱機造成的環(huán)境污染的措施(1)減少熱機廢氣中的有害物質(zhì)，如使用無鉛汽油；(2)控制廢氣排放的總量；(3