人教版初中物理九年级上册课时8 第十四章 第一节第2课时：柴油机 教案

第1节热机之柴油机教学设计2021.8.20广州市江南外国语彭妙PPT语言表述（★表示单击ppt）各位同学，大家好，我是来自广州市江南外国语学校的彭妙老师。今天我们来学习《热机》中的柴油机。热机是如何使机械运转起来的。★该实验有一定的风险，请同学们不要模仿。老师提前在有机玻璃筒内注入了一些燃料★，然后用橡胶塞塞住了有机玻璃筒的上端★，接着按压点火器★。请同学们一边观察之后的现象，一边思考刚才的问题：热机是如何使机械运转起来的页演示实验秒】★◎停顿5秒★嗯，我们看到了燃料在玻璃筒内被点燃，产生内能很大的气体，★气体推动活塞做功★将内能转化为活塞、连杆、曲轴、飞轮等的机械能★。因此热机是通过将内能转化为机械能，使机械运转起来的。这个实验过程相当于★我们学习过的四冲程汽油机中的哪个冲程呢？◎停顿两秒◎停顿）★在日常生产和生活中，人们加工石油后，有了汽与汽油机相同的工作方式/燃烧柴油使机械运转起来呢？（停两秒）★首先我们就要了解汽油和柴油的特点（停两秒）。★他们与空气的混合能力不汽油容易汽化，因此容易与空气形成混合气，柴油相对粘稠，难与空气混合（停两秒）。★他们在相同体积内的含碳量是不同的，柴油的含碳量比汽油的多★因此相同体积的燃料在充分燃烧时所需的氧气含量（即空气的含量）哪个更多呢？（停两秒）嗯，柴油所需的空气更多。要解决这个问题，如果在汽油机吸气冲程的基础上进行改进，你想到了应该怎么办吗？（停两秒）1工程师们想到了其中一个办法就是在吸气冲程时不再像汽油机那样吸入汽油和空气的混合气★，而是全部吸入空气。…★另一方面，★由于汽油和柴油与空气的混合能力不同很显然★，汽油与空气的混合气容易被火花塞点燃，而柴油难与空气混合，通常为液态，就较难被火花塞点燃。尽管如此，人们发现相同气压下柴油的燃点却比汽油的低。而燃点是指物质着火燃烧时所需要的最低温度值★在标准气压下，汽油的燃点约427℃，柴油的燃点约220℃.基于这一特点，你想到如何解决柴油点火的问题了吗？（◎停顿五秒）是的，人们采取的措施★就是在做功冲程时★不再像汽油机那样用火花塞点火★。那同学们可以想一想，没有了火花塞，怎样点燃柴油呢？（停3秒）看来，我们只好设法让柴油快速达到它的燃点才行。那么，在不另外添加加热装置的前提下，有什么简单的方法可以提高气缸内的温度呢？（◎停顿五秒）对了，最简单的方法就是在压缩冲程时将空气压缩的程度更就像我们学习过的压缩引火仪那样的方式★即压燃…★依据以上分析，要设计一台柴油机，首先在吸气

冲程时气缸中★只吸入空气。★压缩冲程时，空

气的内能增大温度升高。★★但问题是，★如何

将柴油注入气缸呢？（◎停顿五秒）人们可以★

加装喷油嘴，在压缩冲程末段将柴油通过喷油嘴

喷入气缸即可★而且设计师只要设计活塞在压缩

冲程时将空气★压缩的程度更大，内能更大，空

气的★温度更高，★柴油在喷入气缸后就会自动

点燃，即★“压燃”。★研究表明：提升燃料的

机器的效率也提高了。而且★相同体积的柴油，

含碳量比汽油更高。因此，★燃烧时会释放出更

多的能量；气缸规格相同时★燃气产生的压强也

会更大★燃气对活塞的推力更大★相同时间内对

外做的功越多，即输出的功率增大。可是，★又

有新的问题出现了：零件的结构强度无法承受燃

气产生的强大气压应该怎么办呢？（◎停顿停五

秒）★工程师们就会进一步改进机器，★来增强

机器的结构强度。因此，柴油机相对于汽油机就

会显得笨重一些了。2那么四冲程柴油机是怎样连续工作的呢？（停两秒）下面我们通过动画来模拟演示完整的、柴油机连续工作的过程。请同学们一边观看，一边思考比较柴油机与汽油机工作时有何相同和不同之处呢【播放视频：柴油机-10页-柴油机的工作过程，37秒】★通过动画演示，★我们进一步明确了四冲程柴油机的工作过程。★吸气冲程★进气门打开★排气门关闭，★活塞向下运动，★气缸中只吸入了空气；然后是压缩冲程★：★两个气门都关闭★活塞向上运动★将空气压缩★到很小的空间★，此时活塞飞轮等的机械能★转化为★空气的内能★，空气的温度升高★，超过柴油的燃点；★在压缩冲程结束时★向气缸内喷入柴油，与高温的空气混合，★柴油自动点燃，★产生高温高压的燃气，推动活塞★向下运动★对外做功★，即为做功冲程★柴油燃烧产生的★内能就★转化为活塞飞轮等的★机械能；★排气冲程时★★排气门打开，★活塞★向上运动★排出废气。这样，柴油机就完成了★一个工作循环。★如此往复，柴油机就可以连续运转起来了。汽油机和柴油机各有不同，他们主要用于哪些地方呢？（停三秒）★汽油机由于工艺制造上比较小巧，常常用于小型飞机、小汽车、摩托车等。★而柴油机功率大，常常用于拖拉机、载重卡车、坦克、轮船等。通过对汽油机和柴油机的学习，你能总结四冲程汽油机和柴油机有哪些不同吗？下面我们就一起来回顾一下吧（停五秒）★。首先，他们的结构有何最大的不同呢★（停两秒）？汽油机有火花塞★而柴油机有喷油嘴★、柴油机的结构强度比汽油机大★★。吸气冲程时他们吸入的物质有何不同★（停两秒）？汽油机吸入的是汽油与空气的混合气★★而柴油机只吸入空气★★。他们的点火方式也不同（停两秒）★：汽油机由火花塞实现对燃料点燃★★而柴油机是通过压缩空气★使空气升温的方式实现对燃料压燃★。他们有各自的优缺点★：汽油机功率较小、效率较低★他们工作时转化燃油的效率在20%-30%巧、轻便★。柴油机★较笨重，★但功率较大、效率较高，转化燃油的效率通常在30%-45%之32020年9月我国的潍柴控股集团在世界上首次将柴油机的效率提高到了50%量产。下面我们就一起来看看来自央视的报导吧。-10-柴油机的工作过程，2分13秒】科技改变生活，科技振兴祖国。希望同学们也要发奋学习，将来为祖国的发展作出自己的贡献。今天的课堂到此结束，谢谢大家的观看，再见！各位同学，学完今天的内容你一定有所收获吧接下来让我们小试牛刀，检验一下学习的效果吧（展示题目5秒，再读一次题）同学们，你一定已经有了自己的答案吧？下面我们一起来分析，发现题目的四个选项中指向的目标有一：图中是何冲程？二：是此时气缸内为什么物质？带着这两个目标我们来分析题中的图片，依据什么可以判断冲程情况呢？（停两秒）对了，通过分析图片，两个气门均处于关闭状态★★，说明这是压缩冲程或做功冲程★。因此可以排除A★、B★我们还要判断活塞是向上运动还是向下运动，我们依据什么可以判断呢？（停两秒）对了，★我们依据曲轴正在顺时针转动，说明连杆、活塞正依据所学知识：柴油机的做功冲程是通过柴油被D选项才是正确的。同学们，下面我们来完成第2题。（展示题目5首先审题，“柴油机的压缩冲程把气体压缩到很小的空间”★的目的是什么（停两秒）？我们依据已学的知识，柴油机在压缩冲程时把空气压缩到很小的空间，是把★活塞、飞轮等的机械能★转化为★空气的内能的过程，