人教版初中物理九年级上册课时9 第十四章 第一节第3课时：热机（汽轮机和喷气式发动机） 教案

第3节汽轮机和喷气式发动机教学设计广州市绿翠现代实验学校余淦PPT口头表述各位同学大家好我是来自广州市绿翠现代实验学校的余淦老师今天我们一起学习九年级物理第十四章第一节热机热机《汽轮机和喷气式发动机》同学们学习新课之前我们先回顾一下上两节课的内容上两节课我们学习了❤汽油机和柴油机他们在生产生活中应用非常广泛如：小汽车拖拉机轮船等机械上有它们的身影它们都是利用什么样的能量转化来工作的呢是利用内能转化为机械能工作的那同学们你还知道生活中其他类型的热机吗？请看下面这个短片通过短片我们知道了火力发电站是通过燃料燃烧释放出的内能来发电的他工作的时候燃料燃烧将化学能转化为内能再通过汽轮机将内能转化为机械能最后通过发电机将机械能转化为电能所以❤汽轮机是发电厂的核心机器它将内能转化为机械能❤它也是一种热机它的基本构造是怎样的呢？（2❤这是汽轮机的简易模型它中间有一根可以❤自由转动的转轴转轴上绕有❤密集的叶片转轴和叶片组成的整体叫做转子多组叶片的❤中间是蒸汽喷嘴汽轮机在工作时将❤高温高压蒸汽从喷嘴迅速喷入到汽轮机内部高压蒸汽向两侧冲出喷射到扇叶上气流冲击一圈圈的扇叶就像风吹过风车一样❤气流吹动扇叶旋转旋转的扇叶带动❤转轴旋转整个转子就转动起来啦以上就是汽轮机的基本工作过程那汽轮机工作时能量是怎样转化的呢？下面我们通过一个小实验来模拟汽轮机的能量转化情况❤（此处播放视频“汽轮机和喷气式发动机页-视频中的烧瓶相当于火力发电站的锅炉❤细玻璃管相当于蒸汽喷嘴纸风车相当于转子你观察到了什么转子转动了整个过程能量是如何转化的呢原来燃料通过燃烧释放大量的热量将燃料的❤化学能转化为火焰的内能在火焰的加热下水开始沸腾产生大量的❤高温蒸气火焰的❤内能转移为气体增加的内能这个过程中瓶内气压增大气体膨胀从❤前方细喷管喷出从而气体❤内能转化为气体自身的机械能气体喷出后冲击转子对转子做功使❤转子转动气体的❤机械能转移为转子的机械能从而整个过程实现了将❤内能转化为机械能❤同学们刚刚我们讲解的只是汽轮机的基本工作原理现实中的汽轮机结构非常复杂是科技含量很高的机器而我国汽轮机技术目前处于世界领先地位我们应该为国家的科技成就感到自豪❤同学们看这是我国的第一艘航空母舰大家知道它的名字吗？对了❤就是辽宁号航空母舰我们雄武的辽宁号航空母舰重达57000吨如此庞大的身体确能够在海上健步如飞它是靠什么机器提供动力的呢就是我们刚刚所学的汽轮机❤同学们可以上网查一查这方面的资料海军神器辽宁号航空母舰护卫着我国广袤的海洋那同样广袤的天空和深邃的太空又有谁来守护呢我们一起来看两个短片❤视频中的战斗机起飞时火箭升空时尾部的发动机喷出强大的气流看起来力量感满满正是这股气流推动着飞机和火箭翱翔天际同学们知道吗？它们所配备的发动机就是❤喷气式发动机它也是一种热机喷气式发动机主要分两大类分别是航天领域的火箭发动机和用于航空领域的空气喷气发动机它们之间最大的区别是什么呢？原来火箭发动机的燃料和氧化剂均由飞行器携带不利用外界空气可以在大气层以外空间工作而空气喷气式发动机工作过程中须从大气中吸入燃烧所必需的氧气只能在大气中工作因为两种发动机的工作环境和用途不同导致了他们的结构也不相同那火箭发动机的结构及工作原理是怎样的呢（停两秒先来看最简单的一种火箭发动机❤挤压循环火箭发动机（此处播放视频“汽轮机和喷气式发动机ppt-14页-根据视频中的介绍挤压循环火箭发动机动力较小所以对其进行改进就得到了第二种发动机❤燃气发生器循环火箭发动机（此处播放视频“汽轮机和喷气式发动机ppt-14页-由于有了“涡轮增压”设备燃气发生器循环火箭发动机动力更大根据不同的用途科学家们在最基本的发动机基础上改进出了许多不同种类的火箭发动机在这里我就不一一介绍了有兴趣的同学可以上网查一下这方面给的资料根据刚刚的视频介绍同学们能总结出火箭发动机工作时能量是如何转化的吗？（停两秒对了其实和汽油机的做功冲程类似燃料在燃烧室燃烧化学能转化为内能燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀从喷管喷出气体的内能转化为机械能气流向下喷出火箭对气流有一个向下的力根据力的作用是相互的火箭获得了气流向上的推力从而火箭就能腾空而起了了解了火箭发动机的工作过程和能量转化那空气喷气式发动机又是怎样工作的呢老师这里就以空气喷气式发动机的其中一种涡轮喷气式发动机作为例子给同学们作为介绍❤首先我们先看视频简介这个视频动态展示了涡轮喷气式发动机的工作过程下面我们将过程进行分解来了解它具体是如何工作的❤涡轮喷气发动机主要由❤进气道压缩机燃烧室尾喷管组成其中压缩机是由❤许多组扇叶组成当扇叶旋转时压缩机就会对流经扇叶的气流进行压缩将气流变为高温高压气体而涡轮同样由❤多组扇叶组成当高速气流通过涡轮时气流会推动涡轮旋转旋转起来的涡轮通过一根转轴给压缩机提供动力使压缩机能够持续压缩空气当发动机启动时气体首先会进入进气道这个过程可以类比为汽油机的哪个冲程对了❤是吸气冲程接下来气体来到多组扇叶组成的压缩机压缩机扇叶❤高速旋转将气体压缩❤压缩机对气体做功使气体变成高温高压的气体❤这个过程压缩机机械能转化为气体内能这又可以类比为汽油机的那个冲程呢是❤压缩冲程❤接下来高温气体来到燃烧室与喷射出的燃油混合后❤被点燃燃油剧烈燃烧温度瞬间升高这个过程中❤燃料化学能转化为气体内能气体迅速膨胀喷出❤推动涡轮扇叶旋转气体在喷出的过程中对❤涡轮做功使涡轮旋转将内能转化为涡轮的机械能这个过程可以类比为❤汽油机的做功冲程而涡轮机转动起来后带动❤压缩机的扇叶继续旋转重新吸入压缩新的空气新的气体再次进入燃烧室继续燃烧从而整个喷气式发动机就可以自行运转起来啦最后❤通过涡轮的高速气体从尾喷管喷出这个过程类比为❤汽油机的排气冲程根据❤力的作用是相互的此时发动机获得了向前的推力同学们通过刚刚讲解我相信大家对涡轮喷气式发动机的基本工作原理都有所了解了其实除了我们刚刚讲解的涡轮喷气式发动机外空气喷气式发动机还有很多种类如❤进气口有一个大扇叶的涡扇发动机❤前端有一个螺旋桨的涡桨发动机没有压缩机和涡轮的冲压式发动机等等这些发动机的主要工作原理和能量转化都是相同的这里老师就不一一详细介绍了❤现实中的喷气式发动机结构复杂科技含量很高在民用和军事领域都应用广泛属于国之重器现阶段我们国家的喷气式发动机与世界顶尖产品还有差距在这里老师希望同学们认真学习将来能够制造出更强更好的机器为祖国的建设添砖加瓦我们学习了两种热机汽轮机和喷气式发动机了解了他们的基本工作原理及能量转化经过今天的学习希望可以激发起同学们的兴趣努力学习为我国的科技进步贡献自己的力量各位同学我们今天就学习到这里谢谢大家各位同学学完今天的内容你是否对汽轮机喷气式发动机的基本原理已经有所了解了呢或许有同学就会有疑惑了喷气式发动机的原理并不复杂呀为什么却那么难制造呢下面就让北京航空航天大学