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、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:
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展示汽油机模型,提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的运动情况。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 吸气 压缩 打开 关闭 关闭 由上到下 关闭 由下到上 无 机械能转 化成内能 内能转化 为机械能 无 温度变化 内能增加, 温度升高 内能减少, 温度降低 做功 排气 关闭 关闭 关闭 由上到下 打开 由下到上