14.1 熱機(jī)（導(dǎo)學(xué)案）-九年級(jí)物理全一冊(cè)同步備課系列（人教版）【教師版】

第1節(jié)熱機(jī)（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道熱機(jī)的概念，初步了解熱機(jī)的工作原理，體會(huì)內(nèi)能的利用對(duì)人類發(fā)展的重要作用。2.了解汽油機(jī)的構(gòu)造及工作過程。3.了解柴油機(jī)的構(gòu)造及工作過程?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1．熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械。常見的熱機(jī)有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等。2．內(nèi)燃機(jī)的工作原理：燃料（汽油或柴油）在汽缸里面燃燒時(shí)生成高溫、高壓的燃?xì)?，用?lái)推動(dòng)活塞做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3.汽油機(jī)的構(gòu)造：由進(jìn)氣門、排氣門、火花塞、汽缸、活塞、連桿、曲軸、等組成的。4.活塞在汽缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程叫做一個(gè)沖程。5.汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成的，在一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次。6.柴油機(jī)和汽油機(jī)構(gòu)造的不同點(diǎn)：①汽油機(jī)汽缸頂部有火花塞；柴油機(jī)沒有，只有噴油嘴.②汽油機(jī)吸氣沖程吸入空氣和汽油的混合物；柴油機(jī)吸氣沖程只吸入空氣.③汽油機(jī)的點(diǎn)火方式為“點(diǎn)燃式”；柴油機(jī)的點(diǎn)火方式為“壓燃式”.【合作探究】探究一、熱機(jī)1.實(shí)驗(yàn)探究：利用內(nèi)能可以做功【做一做】在一個(gè)試管中裝一些水，用橡膠塞塞緊；然后對(duì)試管加熱使水沸騰，觀察現(xiàn)象。分析實(shí)驗(yàn)中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？觀察到的現(xiàn)象有：①瓶塞被沖出來(lái)；②管口附近出現(xiàn)“白霧”?！痉治鰵w納】①酒精燃燒放出熱量，酒精的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能；②水吸熱沸騰，產(chǎn)生大量水蒸氣，氣體膨脹對(duì)瓶塞做功，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為瓶塞的機(jī)械能.③結(jié)論：利用內(nèi)能可以做功。圖1圖2圖1圖22.熱機(jī)（1）熱機(jī)：各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械叫做熱機(jī).（2）工作原理：熱機(jī)利用內(nèi)能做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.（3）種類：蒸氣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等.（4）常見熱機(jī)——內(nèi)燃機(jī)①內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī).②分類：汽油機(jī)和柴油機(jī).【例題1】如上圖2所示實(shí)驗(yàn)，在橡膠塞受到水蒸氣的壓力而沖出的過程中，以下說法正確的是A．試管口出現(xiàn)的“白霧”是氣體B．水蒸氣對(duì)外做功，內(nèi)能增加C．水蒸氣對(duì)外做功，溫度升高D．這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本展示了蒸汽機(jī)的工作原理【答案】D.【解析】A．試管口出現(xiàn)的“白霧”是小液滴，即水蒸氣遇冷液化而成的小液滴，故A錯(cuò)誤；BC．水蒸氣對(duì)外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，內(nèi)能減小，溫度降低，故BC錯(cuò)誤；D．蒸汽機(jī)的工作原理，是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.試管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能，與做功沖程相同，故該實(shí)驗(yàn)基本展示了蒸汽機(jī)的工作原理，故D正確。所以選D.探究二、汽油機(jī)1.吸氣沖程：1.吸氣沖程：活塞：向下運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣門：開。排氣門：關(guān)。2.壓縮沖程：2.壓縮沖程：活塞：向上運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣門：關(guān)。排氣門：關(guān)_。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3.做功沖程：3.做功沖程：活塞：向下運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣門：關(guān)。排氣門：關(guān)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能4.排氣沖程：4.排氣沖程：活塞：向上運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣門：關(guān)。排氣門：開?！纠}2】?jī)?nèi)燃機(jī)有四個(gè)工作沖程，如圖所示是內(nèi)燃機(jī)的_______沖程，活塞上升時(shí)，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能______（選填“減少”或“增加”），_____能轉(zhuǎn)化為______能。【例題3】?jī)?nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由_____、_____、_____、______四個(gè)沖程組成。一臺(tái)某型號(hào)單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪速度是1200r/min，則汽油機(jī)每秒鐘對(duì)外做功_____次?！敬鸢浮课鼩?、壓縮、做功、排氣，10.【解析】?jī)?nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)二周，對(duì)外做功一次。汽油機(jī)的飛輪速度是EQ\F(1200r,1min)=EQ\F(20r,1s)，汽油機(jī)每秒鐘對(duì)外做功EQ\F(20r,2r)=10（次）探究三、柴油機(jī)【精講點(diǎn)撥】1.內(nèi)燃機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)2周，完成4個(gè)做功沖程，對(duì)外做功1次.2.在一個(gè)工作循環(huán)中，只有第三個(gè)沖程燃?xì)鈱?duì)外做功，其他三個(gè)輔沖程不但不做功，還要消耗機(jī)械能.3.做功沖程為其他三個(gè)沖程提供能量，其他三個(gè)沖程為第三沖程做功提供基礎(chǔ).4.依靠飛輪的慣性完成吸氣、壓縮、排氣沖程.【歸納整理】第1節(jié)熱機(jī)項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)相同點(diǎn)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程.不同點(diǎn)燃料汽油柴油汽缸構(gòu)造汽缸頂部有一個(gè)火花塞汽缸頂部有一個(gè)噴油嘴吸氣沖程空氣與汽油的混合物空氣壓縮沖程在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，是“點(diǎn)燃式”在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，噴油嘴噴出霧狀柴油并燃燒，是“壓燃式”特點(diǎn)與應(yīng)用輕巧、功率小、轉(zhuǎn)速高，適用于轎車和輕型車輛笨重、功率大，經(jīng)濟(jì)性能好，適用于載重汽車、輪船等【課堂練習(xí)】1.熱機(jī)是利用_______能做功的機(jī)械。熱機(jī)的種類有蒸汽機(jī)、________、汽輪機(jī)、____________等?！敬鸢浮?jī)?nèi)，內(nèi)燃機(jī)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī).【解析】熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的機(jī)械。熱機(jī)的種類有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。2.如圖1所示，工作中的四沖程汽油機(jī)正處于________沖程，該沖程將________能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，若該汽油機(jī)每秒完成40個(gè)沖程，則每秒它對(duì)外做功_______次。【答案】做功，內(nèi)，10?！窘馕觥咳鐖D，進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的，火花塞放電，活塞下行，可以判斷是做功沖程，做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。熱機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，要經(jīng)過4個(gè)沖程，燃?xì)鈱?duì)外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，若該汽油機(jī)每秒完成40個(gè)沖程，則每秒它對(duì)外做功10次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)20周。圖1圖2圖1圖23.如圖2所示是某種內(nèi)燃機(jī)某一沖程的示意圖，由圖可知：（1）這種內(nèi)燃機(jī)是______機(jī)；（2）它表示的是______沖程；（3）在這個(gè)沖程中______能轉(zhuǎn)化為______能；（4）完成這一沖程，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)______轉(zhuǎn)?！敬鸢浮浚?）柴油機(jī)；（2）壓縮；（3）機(jī)械，內(nèi)能；（4）半?！窘馕觥浚?）由圖可知，內(nèi)燃機(jī)的頂端是噴油嘴，所以該內(nèi)燃機(jī)是柴油機(jī)。（2）圖中的氣門閉合、活塞上行，所以是壓縮沖程；（3）壓縮沖程活塞對(duì)缸內(nèi)氣體做功，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程。（4）曲軸轉(zhuǎn)一圈可以完成2個(gè)沖程，故完成一個(gè)壓縮沖程時(shí)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)半圈。4.如圖甲是某汽油機(jī)的吸氣沖程時(shí)的氣門開閉情況和活塞的運(yùn)動(dòng)方向，仿照甲圖在乙圖中畫出壓縮沖程時(shí)的氣門開閉和活塞和連桿的大致位置。甲甲乙丙【答案】丙圖.【解析】在內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程中，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)；如圖所示.5.根據(jù)汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．汽油機(jī)氣缸頂部有一個(gè)火花塞，柴油機(jī)氣缸頂部是一個(gè)噴油嘴B．汽油機(jī)吸入的是空氣，柴油機(jī)吸入的是空氣和柴油的混合物C．做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．壓縮沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】B?！窘馕觥緼．汽