2022年九年级物理全册第10章机械能内能及其转化10.4热机教学课件新版北师大版

10.4热机第十章机械能、内能及其转化逐点导讲练课堂小结作业提升学习目标课时讲解1课时流程2热机及其工作原理汽油机的结构和工作过程柴油机的结构和工作过程课时导入汽车如何获得机械能？知1－导感悟新知知识点热机1点击画面播放感悟新知1. 实验探究——热机的工作原理(1)实验现象：如图1甲，在试管内装些水，用塞子塞住管口，给试管加热。加热一段时间后，出现图1乙的现象。知1－讲感悟新知知1－讲(2)现象分析：①现象一：塞子被冲开。原因：试管内水沸腾，内部气压不断增大，增大到一定程度，将塞子冲开。②现象二：试管口出现“白雾”。原因：管内气体膨胀对塞子做功，气体内能减少，温度降低，一部分水蒸气液化形成白雾。(3)实验结论：本实验虽然简单，但展示了热机的基本原理。感悟新知知1－讲2. 热机 利用内能做功的机械。能量转化：燃料的化学能—燃烧→内能—做功→机械能。3. 常见的热机 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。4. 内燃机 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。常见的内燃机：汽油机、柴油机。汽油机是以汽油为燃料的内燃机；柴油机是以柴油为燃料的内燃机。感悟新知知1－讲实验详解：1.实验中的能量转化过程：(1)酒精燃烧：化学能转化为内能；(2)冲开塞子：内能转化为机械能。水蒸气对塞子做功，塞子的机械能增加，水蒸气的内能减少。2.实验中的能量转移过程：高温燃气→试管→管内的水和水蒸气。3.物态变化：汽化和液化。感悟新知知1－讲知识链接：内能的两种应用：利用内能加热：内能可以直接用来加热物体，其实质是能量的转移过程。利用内能做功：使内能转化为机械能，其实质是能量的转化过程。知1－练感悟新知[中考·百色]用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现塞在试管口的木塞被冲出，如图。下列描述正确的是()A.试管中的水是靠做功的方式增加内能的B.水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能C.水蒸气对木塞做功，与热机的原理相同D.水蒸气对木塞做功，水蒸气内能增加例C知1－练感悟新知知识点拨：将由燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。热机的工作原理是将内能转化为机械能。知2－导感悟新知知识点汽油机2分为汽油机和柴油机两大类使用汽油作为燃料的叫汽油机。使用柴油作为燃料的叫柴油机。内燃机的分类感悟新知知2－讲主要结构 进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等(如图3)。感悟新知知2－讲2.四冲程汽油机的工作过程冲程图示气门的开、

关情况活塞运

动方向冲程的作用能量的转化吸气冲程进气门打

开，排气

门关闭向下吸入汽油和空气的混合物无能量的

转化压缩冲程进气门关

闭，排气

门关闭向上燃料混合物被压缩，

内能增加，温度升高，

压强增大机械能转化为内能感悟新知知2－讲做功冲程进气门关

闭，排气

门关闭向下燃料燃烧产生的高温、高压燃气推动活塞向下运动,通过连杆带动曲轴对外做功燃料的化学能转化为内能；内能转化为机械能排气冲程进气门关

闭，排气

门打开向上排出做功后的废气无能量的

转化知2－讲感悟新知知识链接：1.冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。2.四冲程汽油机一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。感悟新知知2－讲3. 要点提示(1)四冲程内燃机的一个工作循环中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。

(2)识别汽油机工作所处的冲程，主要是区分吸气冲程与排气冲程，压缩冲程与做功冲程。区分时通常采用对比法。知2－讲感悟新知方法详解：对比法识别冲程：区分吸气冲程与排气冲程，可以不看活塞的运动情况，只需看打开哪个气门。识别做功冲程与压缩冲程，在确定两个气门都关闭的前提下，则只需看活塞的运动情况。活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动为做功冲程。感悟新知知2－讲4 .汽油机的相关数据工作循环

次数冲程

个数活塞往复次数曲轴转动圈数飞轮转动圈数对外做功次数142221感悟新知例知2－练[中考·天津]某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，将内能转化为机械能的是()C知2－练感悟新知特别提醒：1.注意左边的气门不一定是进气门，右边的气门也不一定是排气门。2.仅压缩冲程和做功冲程中有能量转化：压缩冲程中机械能转化为内能，而做功冲程中内能转化为机械能。知3－导感悟新知知识点柴油机3喷油嘴柴油机的构造感悟新知知3－讲主要结构和工作过程见下图(1)主要构造：与汽油机大致相同,所不同的是汽缸顶部无火花塞而有喷油嘴，如图4所示。

(2)工作过程：柴油机的一个工作循环也是由四个冲程组成的，曲轴和飞轮均转两周，对外做功一次，活塞往复两次，除了做功冲程以外的其他三个冲程，也是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。感悟新知知3－讲2.利用对比法分析柴油机和汽油机的异同点比较项目汽油机柴油机不同点构造汽缸顶部是火花塞汽缸顶部是喷油嘴燃料汽油柴油吸气冲程吸入汽油和空气的混合物只吸入空气压缩冲程压缩程度小压缩程度大做功冲程点燃式(火花塞产生电火花)压燃式(柴油遇高温空气自燃)主要特点轻巧、效率低笨重、效率较高感悟新知知3－讲不同点适用范围小汽车等轻巧机械载重汽车、内燃机车、坦克、轮船等笨重机械相同点①都是内燃机,都在汽缸内燃烧燃料，生成高温高压燃气,推动活塞做功

②都有四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。一个工作循环：曲轴和飞轮转两周,对外做功一次

③压缩冲程都是将机械能转化为内能，做功冲程都是将内能转化为机械能感悟新知知3－讲相同点④汽油机的火花塞产生电火花、柴油机的喷油嘴喷出雾状柴油，都是在压缩冲程末

⑤启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，工作中都是依靠飞轮的惯性完成除了做功冲程以外的辅助冲程

⑥排气冲程都是把废气排出汽缸感悟新知知3－讲延伸拓展：两种内燃机的优缺点：1.柴油机优点：效率高，功率较大，柴油机没有点火系统,故障较少，保养容易等。缺点：转速较汽油机低，质量大，制造和维修费用高，噪声大，启动困难等。感悟新知知3－讲2.汽油机优点:汽油机转速高，适应性好，工作平稳、柔和，操作方便省力，质量轻，噪声小，造价低，容易启动等。缺点:燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低。感悟新知知3－讲3.应用柴油机比汽油机笨重，但柴油机的效率高，功率较大，并且柴油的价格通常又比汽油便宜，因而多用在拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车及小型发电机上。感悟新知知3－练例下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是()A.构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞B.吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气感悟新知知3－练C.在压缩冲程末，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式D.在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高答案：D感悟新知综合应用例[中考·广东]如图5是汽油机的吸气冲程，它将____________________吸入汽缸，在汽油机启动后吸气冲程依靠飞轮的__________来完成；若该汽油机飞轮的转速为1800r/min，那么该内燃机1s对外做功________次，完成________个冲程。汽油和空气混合物惯性1560感悟新知综合应用解题秘诀：四冲程内燃机的工作过程，可用数字口诀：“1--4--2--2--1”来记忆，即：1个工作循环----有4个冲程----活塞往复运动2次-----曲轴中(飞轮)