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文档简介
14.1热机一、教材分析能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一,从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。它广泛渗透在各门学科中,并和各种产业及日常生活息息相关。这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活生产实际、形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术,都是十分重要的。《热机》教学内容属于本章应用性的知识,它与生产、生活有密切的关系。本节内容是在做功改变物体内能的基础上,建立热机的模型。本节内容的学习要求虽然只是知道和了解水平,但就其相关知识的外延而言,热机的教学是学习后两节的知识铺垫,而且这部分内容具有较强的综合性,应该注意和本课程其他部分的联系,注意和其他学科的融合,注意可再生能源的开发、环境保护等可持续发展观念的体现。通过学习认识到热机对文明发展进程的作用和科学技术的发展与进步对人类发展的影响,感悟在发展经济的同时,关注环境保护的重要性。学生已经知道做功和热传递可以改变物体的内能,物体的内能可以转化为机械能。本节课借用Flash课件模拟汽油机和柴油机的工作过程,学生主动参与,认真观察,仔细阅读,积极思考,直观地学习热机的工作原理和内燃机的工作过程,本节课要求学生具备观察、阅读、对比、归纳的能力。二、教学目标知识与技能(1)知道热机的的概念,初步了解热机的工作原理。(2)了解汽油机的构造和工作过程(2)了解柴油机的构造和工作过程。2、过程与方法通过了解热机的能量转化情况,关注提高热机效率的方法。3、情感、态度与价值观通过“内燃机对环境的污染”的社会调查,增强环保意识。三、教学重点和难点重点:四冲程内燃机的工作过程。难点:难点是工作过程相互关系和动态分析。四、教具:1、演示实验器材:酒精灯、饮料瓶、试管夹、铁架台、大试管、软木塞、水、火柴、小风车、酒精、电子打火器等。2、自制PPT幻灯片、Flash课件。五、教学思路设计1、本设计的依据和理由:本设计的知识内容包括热机的工作原理、四冲程内燃机的工作过程两个部分。本设计的思路是:通过泰坦尼克号电影片段引入蒸汽机,结合教材17页演示实验,解释实验中能量的转化过程(内能转化机械能),建立热机的概念,通过教师演示饮料瓶酒精点燃喷出软木塞实验,认识蒸汽机和内燃机的不同。借助flash课件,通过讨论、分析和阅读,学习汽油机和柴油机的工作原理以及四冲程内燃机的工作过程。2、突出重点的策略和理由:利用flash课件演示四冲程汽油机和柴油机的工作过程,通过观察、分析和阅读知道汽油机和柴油机的异同。3、突破难点的策略和理由:
通过阅读、对比和课件演示来认识汽油机工作的四个冲程,特别是能量的转化情况其中主要部件的运动情况和作用。六、教学流程1、流程图拓展延伸学为所用巩固提高巩固提高gggonggu巩固提高建立动态模型xing型阅读教材,明确个冲程特点以及拓展延伸学为所用巩固提高巩固提高gggonggu巩固提高建立动态模型xing型阅读教材,明确个冲程特点以及能量转化情况量转化情况实物展示,认识结构演示实验解释原理创设情境引入课题课件展示工作流程拓展延伸提高素养讨论分析,结合课件演示分析、比较汽油机和柴油机工作过程的异同2、流程图说明活动I:演示实验1、2分析其中能量的转化过程,分析蒸汽机与内燃机的不同活动II:实物展示实物展示,认识内燃机结构名称活动II:实物展示模拟演示四冲程内燃机的工作过程,关注主要部件的运动情况和作用及能量的转化情况,识别内燃机的四个冲程。活动III:阅读分析阅读课本相关内容,结合课件演示分析、比较汽油机和柴油机工作过程的异同。情景II:资料展示展示学生课前收集的关于各种热机的资料。活动IV:讨论讨论提高热机效率的方法和热机的发展对环境的影响。3、教学的主要环节
本设计可分为三个主要的教学环节:第一环节,实验观察,建立热机的概念。第二环节,阅读课本,结合有关课件、资料,认识四冲程内燃机的工作过程。第三环节,讨论分析,结合课件演示分析、比较汽油机和柴油机工作过程的异同。七、教案示例14.2热机一、教学目标1、知识与技能(1)知道热机的的概念,初步了解热机的工作原理。(2)了解汽油机的构造和工作过程(2)了解柴油机的构造和工作过程。2、过程与方法通过了解热机的能量转化情况,关注提高热机效率的方法。3、情感、态度与价值观通过“内燃机对环境的污染”的社会调查,增强环保意识。二、教学重点和难点重点:四冲程内燃机的工作过程。难点:难点是工作过程相互关系和动态分析。关键点:能量的转化过程和四个冲程的识别。三、教具:1、演示实验器材:酒精灯、饮料瓶、试管夹、铁架台、大试管、软木塞、水、火柴、小风车、酒精、电子打火器等。2、自制PPT幻灯片、Flash课件。四、教学过程设计:
(一)创设情境,导入新课引入新课:教师播放电影《泰坦尼克号》片段,引导学生观察泰坦尼克号冒着黑烟的巨大烟囱引出蒸汽机,然后再通过图片介绍当时蒸汽机应用已经非常的广泛,简单的介绍蒸汽机的发展历史。教师演示实验:教科书14.1-1,用酒精灯加热大试管中的水(大约装试管的水),水加热时产生大量的水蒸气,橡皮塞受到水蒸气的压力而冲出去,水蒸气对橡皮塞做功,内能转化为机械能。(橡皮塞不能塞得太紧,否则炸裂试管)分析论证引导学生讨论分析上述实验过程,酒精燃烧释放的能量(化学能转化为内能),通过热传递将一部分内能转移给水,水的内能增加,温度升高,产生大量水蒸汽。水蒸气越来越多,对活塞的压力越来越大,最后将瓶塞推出试管口,这就是水蒸气对瓶塞做功。同时,水蒸气的内能减少,水蒸气液化成小水滴,试管口刻印观察到大量的“白雾”教师演示改进实验:将瓶塞换成小风车,水沸腾后产生的水蒸气推动风车旋转。帮助学生进一步认识蒸汽机的原理。进一步分析论证:由于燃料在试管外燃烧,热量损失较大,内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧,来获得更大的动力?教师演示实验=2\*ROMANII:饮料瓶中装入少量酒精(3~5毫升),用电子打火器点燃饮料瓶中的酒精,酒精燃烧产生高温高压蒸汽,瞬间将橡皮塞喷出,注意和实验Ⅰ现象比较。(二)进行新课:
教师设问:什么叫热机呢?
将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器,统称为热机。
课件展示:各种现代交通工具(让学生说说感受)
(1)汽油机
最常见的热机,以汽油或柴油为燃料,分别叫做汽油机和柴油机我们首先介绍汽油机
汽油机:用汽油作燃料的内燃机
①构造(实物、课件展示,边指示边讲解):
进气门,排气门,火花塞,气缸,活塞,连杆,曲轴。(介绍名称的同时,介绍各部分的功能)
冲程:活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程
②工作原理:
(边动作边讲解,并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况)
内燃机的工作过程以一个循环为一个单元,一个循环又分为四个冲程
开始工作前,活塞位于气缸上端,进、排气门均关闭。工作时,活塞由上向下运动,进气门打开,排气门仍关闭。由于缸内体积增大,压强减小,空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程
吸气冲程
活塞运动到最下端,就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭,混合气体被强行压缩,使气体的温度升高,压强增大。这是第二个冲程
压缩冲程
压缩结束时虽然温度较高,但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压气体,高温高压燃气推动活塞由上向下运动,通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程
做功冲程
做功冲程结束,活塞继续由下向上运动,进气门关闭,排气门打开,燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程
排气冲程
此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环。
③能量的转化:
问:汽车在开动前,是如何使内燃机起动的?
学生回答后总结:通过外力先使飞轮和曲轴转动起来,由曲轴通过连杆带动活塞运动,消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功,内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功,一部分通过飞轮(与曲轴相连的质量较大的轮子)保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动,靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。
在做功冲程燃气对活塞做功,内能转化为机械能。其余三个冲程靠飞轮的惯性能来完成
打开课件,让学生理解汽油机的工作原理。
(2)柴油机
柴油机:用柴油作燃料的热机。
柴油机与汽油机有共同的地方,也有不同之处。课件演示
①柴油机与汽油机的相同点:都是热机;一个工作循环都要经历四个冲程
②柴油机与汽油机的不同点:
构造方面:柴油机没有火花塞,而在相应位置上安装的是喷油嘴;
工作过程上:吸入的气体不同(汽油机吸入的是什么?柴油机吸入的只是空气);
压缩情况不同(问:汽油机压缩冲程末温度、压强多大?柴油机压缩冲程末,气体体积要小得多。所以压强更大,温度更高,这个温度早已超过了柴油的燃点);点火方式不同(汽油机靠火花塞点火,这种方式称为点燃式。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点,从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式);
用途方面:柴油机比汽油机便宜,但汽油机一般比柴油机轻巧,所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。
三、小结
1、柴油机和汽油机的工作原理
吸气冲程、压缩冲程
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