14.1 《熱機》教學設計
教學目標：
1. 知識與技能
(1) 了解四衝程汽油機的基本工作原理．
(2) 通過觀察汽油機工作過程，知道壓縮衝程和做功衝程中的能量轉化。
(3) 通過觀察、對比汽油機和柴油機的模型和工作過程，了解二者的異同。
2. 過程與方法
(1) 通過演示實驗使學生了解可以利用內能來做功．
(2) 利用圖片、模型講解四衝程汽油機的基本結構和工作原理．
（3）通過閱讀「科學世界」了解現代汽車的一些常識．
3．情感態度與價值觀
（1）通過演示實驗培養學生觀察和分析問題的能力．
（2）通過閱讀「科學世界」擴展學生的知識面．
（3）了解生活中常見的熱機工作時的利弊，喚起學生節約能源，保護環境的意識。
教學重點與難點：
重點：汽油機的工作原理及能的轉化過程；汽油機和柴油機的主要區別．
難點：熱機工作過程中的能量轉化．
器材準備:
酒精燈、試管、軟木塞、火柴、汽油機模型、柴油機模型。
教學課時：1課時
教學過程：
師：熱機廣泛使用在汽車、火車、輪船、飛機、火箭上。熱機到底是怎樣將內能轉化成我們需要的能量呢？這節課讓我們來共同探討。
師：觀察實驗14.1-1，在試管內裝一些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間，觀察現象。
生：塞子衝出，試管口冒「白汽」。
師：同學們觀察得很仔細！塞子為什麼衝出？請同學們討論這個過程中不同形式的能量之間轉化情況。
生：燃料燃燒時將化學能轉化為水和水蒸氣的內能，水蒸氣的內能轉化為塞子的動能。
師：蒸汽機的工作原理：燃料燃燒時將化學能轉化為水和水蒸氣的內能，水蒸氣的內能轉化為動能。
師：熱機：利用內能做功的機械。
熱機的種類很多，如：蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。
蒸汽機 噴氣發動機 汽輪機
內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。
內燃機分為汽油機和柴油機。
一、汽油機
生：觀察汽油機模型
主要構造：進氣門、排氣門、火花塞、活塞、連杆、曲軸。
師：汽油在氣缸裡燃燒時產生高溫高壓燃氣，推動活塞做功，活塞移動帶動曲軸轉動。
衝程：活塞在氣缸內往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個衝程。
四衝程汽油機是由：吸氣、壓縮、做功、排氣，四個衝程的不斷循環來連續工作的。
生：閱讀「圖14.1-4 四衝程汽油機工作示意圖」，填表。
衝程
名稱
進氣門開閉情況
排氣門開閉情況
活塞運動方向
衝程的作用
能量的轉化
吸氣
衝程
壓縮
衝程
做功
衝程
排氣
衝程
衝程
名稱
進氣門開閉情況
排氣門
開閉情
況
活塞運
動方向
衝程的作用
能量的轉化
吸氣
衝程
打開
關閉
向下
空氣和汽油的混合物被吸入汽缸。
無能量轉化
壓縮
衝程
關閉
關閉
向上
燃料混合物被壓縮，使其溫度升高。在壓縮衝程末，火花塞產生電火花。
機械能轉化為內能
做功
衝程
關閉
關閉
向下
燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓氣體，高溫高壓燃氣推動活塞由上向下運動，通過連杆帶動曲軸轉動，對外做功。
內能轉化為機械能
排氣
衝程
關閉
打開
向上
排出廢氣
無能量轉化
師：點評學生填表情況，結合圖14.1-4，師生共同回顧：四衝程汽油機工作過程。
可根據汽油機活塞運動方向和進氣門、排氣門的開閉情況來判斷汽油機的四個衝程。
師：壓縮衝程、做功衝程，能量是怎樣轉化的？哪個衝程使汽車獲得動力？
生：在壓縮衝程中，機械能轉化為內能，
在做功衝程中，內能轉化為機械能。
做功衝程使汽車獲得動力。
師：老式摩託在啟動時，需踏動啟動杆，這是為什麼？生：提供第一次啟動時的初動力，主要完成吸氣和壓縮衝程。當做功衝程如約發生後， 其餘的衝程就依靠飛輪的慣性完成了。
依靠飛輪慣性完成的衝程是：吸氣衝程、壓縮衝程和排氣衝程。
師：現代汽車裡的馬達起什麼作用？
是一個電動機，依靠電力轉動的機器。當馬達幫助發動機完成吸氣和壓縮衝程，假如做功衝程能如約完成，馬達就完成啟動任務了。
過去的老式汽車都是靠手搖完成第一次啟動的。
現在，一些簡單的農機，比如小拖拉機，在啟動時，還有用手搖方式啟動的。
一個工作循環有 個衝程，曲軸（或飛輪）轉 圈，活塞往復 次，做 次功。
師：1、四衝程汽油機的一個工作循環包括哪四個衝程?
生：吸氣衝程、壓縮衝程、做功衝程、排氣衝程。
師：2、哪個衝程使汽車獲得動力？
生：做功衝程。
師：3、哪個衝程排出了汽車的廢氣？
生：排氣衝程
師：現在，汽車已經走進千家萬戶，內燃機的大量使用給我們的環境帶來了不小的壓力。
師：柴油機燃燒的是柴油，也是內燃機，我們閱讀P19頁「柴油機」內容，對照表格，比較汽油機與汽油機的相同點和不同點。
不
同
點
汽 油 機
柴 油 機
構 造
吸氣衝程
壓縮衝程
點火方式
效 率
應 用
相
同
點
不
同
點
汽油機
柴油機
構造
汽缸頂部是火花塞
汽缸頂部是噴油嘴
吸氣
衝程
吸入汽油和空氣的混合氣體，
只吸入空氣。
壓縮
衝程
壓縮程度較小
壓縮程度較大
點火
方式
點燃式（火花塞點火）
壓燃式（柴油遇到熱空氣而燃燒）
效率
較低
較高
應用
機體較輕，主要用於汽車、飛機、摩託車等。
機體較重，主要用於載重汽車、火車、輪船等。
相
同
點
①汽油機的火花塞和柴油機的噴油嘴的工作時刻都是在壓縮衝程末。
②都是由吸氣衝程、壓縮衝程、做功衝程、排氣衝程構成一個工作循環，曲軸和飛輪轉兩周，對外做功一次。
③排氣衝程排出廢氣的過程相同。
師：你能根據汽油機的工作過程描述柴油機的工作過程嗎？
生：描述。
師：引導學生糾正補充。
師：從柴油機的工作過程，你能說出柴油機的功率為什麼更大嗎？
生：柴油機對空氣的壓縮程度比汽油機更高，做功衝程氣體的壓強也大於汽油機，因而可以輸出更大的功率。
師：汽油機輕巧但效率較低，柴油機笨重但效率較高，各有優點，它們在生活中各應用在哪些地方？
生：柴油機比較笨重，主要用於載重汽車、拖拉機、火車輪船上。
生：閱讀「科學世界」，了解現代汽車。
師：引導學生總結：
1、熱機的原理是什麼？
2、四衝程汽油機的工作過程是怎樣的？
3、柴油機和汽油機有何異同點？
課堂練習：
1、四衝程汽油機的一個工作循環由 、 、 、 四個衝程組成的。
2、四衝程汽油機，壓縮衝程是把 能轉化為 能，做功衝程是把 能轉化為 能.。
3、某四衝程汽油機，曲軸轉速 1200轉/分,則該汽油機每秒飛輪轉 圈，完成 個工作循環， 個衝程，做功 次。
板書設計：
14.1 熱 機
一、熱機
1．熱機的原理：把內能轉化為機械能
2．熱機的種類
二、內燃機
1．汽油機
①構造：
②工作過程
2．柴油機：
柴油機與汽油機有哪些異同點？
- THE END -
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