九年級物理全冊 第十三章 第三節(jié) 內(nèi)燃機(jī)教案 （新版）滬科版.doc

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第三節(jié) 內(nèi)燃機(jī) 【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識與技能 1.知道熱機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的概念，知道內(nèi)燃機(jī)是熱機(jī)的一種，體會現(xiàn)代交通工具對人們生活的巨大影響. 2.通過模型或掛圖了解四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的構(gòu)造. 3.能用文字或口頭表述內(nèi)燃機(jī)各沖程的工作狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化. 二、過程與方法 1.學(xué)生通過觀察汽油機(jī)、柴油機(jī)的工作過程，能夠簡單地描述它們的主要特征，培養(yǎng)和提高學(xué)生的觀察能力. 2.通過對汽油機(jī)、柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的觀察，有對觀察到的現(xiàn)象做出判斷的意識. 3.通過上網(wǎng)等各種途徑收集整理有關(guān)蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣式發(fā)動機(jī)的原理、特點(diǎn)的相關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生收集信息和整理信息的能力. 三、情感、態(tài)度與價值觀 1.通過對本節(jié)課的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生樂于探究生活中的物理學(xué)道理的良好習(xí)慣. 2.通過學(xué)習(xí)熱機(jī)的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)知識應(yīng)用于人類社會的意識，進(jìn)一步認(rèn)識科學(xué)技術(shù)和社會的關(guān)系. 【教學(xué)重點(diǎn)】四沖程汽油機(jī)的工作原理及能的轉(zhuǎn)化過程. 【教學(xué)難點(diǎn)】汽油機(jī)和柴油機(jī)之間的區(qū)別. 【教具準(zhǔn)備】多媒體課件、鐵架臺、試管、金屬網(wǎng)罩、膠塞、酒精燈、水；汽油機(jī)和柴油機(jī)的實物模型. 【教學(xué)課時】1.5課時 【鞏固復(fù)習(xí)】教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時所學(xué)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)（教師可針對性地挑選部分難題講解），加強(qiáng)學(xué)生對知識的鞏固. 【新課引入】 教師利用音像資料，展示汽車運(yùn)動，坦克前進(jìn)的畫面，然后設(shè)問：你知道汽車、坦克為什么會運(yùn)動起來嗎？汽車、坦克的發(fā)動機(jī)是怎樣獲得能量的？ 學(xué)生思考、討論、發(fā)表各自的看法. 師 汽車、坦克的發(fā)動機(jī)其實是個內(nèi)燃機(jī)，它通過將燃料燃燒時產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而使汽車、坦克運(yùn)動起來.下面我們就一起來學(xué)習(xí)第三節(jié)內(nèi)燃機(jī). 【預(yù)習(xí)指導(dǎo)】 閱讀課本P45-48文字內(nèi)容和插圖，把基本概念、規(guī)律、規(guī)定，以及汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)，用紅色筆做上記號，并完成對應(yīng)練習(xí)冊中“課前預(yù)習(xí)”部分，然后，各小組內(nèi)部交流討論，提出預(yù)習(xí)疑問，組長做好記錄，準(zhǔn)備展示. 【交流展示】 1.各小組代表舉手發(fā)言，報告“課前預(yù)習(xí)”答案，教師評價訂正. 2.學(xué)生質(zhì)疑，教師指導(dǎo)釋疑. 【拓展探究】 熱機(jī) 一、學(xué)生內(nèi)部討論交流，回答下列問題. 師 什么是熱機(jī)？什么是內(nèi)燃機(jī)？ 生：把燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置稱為熱機(jī)；燃料直接在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機(jī)，叫做內(nèi)燃機(jī). 教師用多媒體播放課件“熱機(jī)的分類和幾種發(fā)動機(jī)原理”. 熱機(jī)的分類和幾種發(fā)動機(jī)原理（多媒體課件） （1）熱機(jī)的分類 通常根據(jù)燃料燃燒方式，將熱機(jī)分為內(nèi)燃機(jī)與蒸汽發(fā)動機(jī)兩類.凡燃料直接在氣缸內(nèi)燃燒，全部能量轉(zhuǎn)變過程在氣缸內(nèi)完成的熱機(jī)稱為內(nèi)燃機(jī)，如汽油機(jī)、柴油機(jī)等都屬于此類.先把燃料燃燒時釋放的能量的一部分傳給工質(zhì)，再由工質(zhì)將得到的能量的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的稱蒸汽發(fā)動機(jī)，又稱外燃式發(fā)動機(jī).內(nèi)燃機(jī)的工質(zhì)是燃燒的煙氣，而蒸汽發(fā)動機(jī)的工質(zhì)是水蒸氣. 蒸汽機(jī)在熱機(jī)中是最早出現(xiàn)的，以后是內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)和火箭發(fā)動機(jī)相繼交叉出現(xiàn)，其中內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用范圍最廣，天空、地上、水中都有內(nèi)燃機(jī)的身影.蒸汽發(fā)動機(jī)由于笨重、效率低，現(xiàn)在應(yīng)用已不多. （2）幾種發(fā)動機(jī)原理簡介 蒸汽輪機(jī)利用鍋爐產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽從噴嘴高速噴出，沖擊葉輪，使葉輪與機(jī)軸一同旋轉(zhuǎn).蒸汽輪機(jī)的輸出功率很大，大型的蒸汽輪機(jī)輸出功率可達(dá)幾十萬千瓦. 燃?xì)廨啓C(jī)基本原理與蒸汽輪機(jī)相似，但工質(zhì)不是蒸汽，而是燃料燃燒后生成的煙氣.中國民間工藝品“走馬燈”即是一種原始簡單的燃?xì)廨啓C(jī)，早在800年前就已在我國出現(xiàn).燃?xì)廨啓C(jī)不僅輸出功率大（可達(dá)十幾萬千瓦），而且效率高，可達(dá)50%~60%. 空氣噴氣發(fā)動機(jī)燃料在發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)燃燒，生成的煙氣從噴口高速噴出，根據(jù)反沖原理，發(fā)動機(jī)機(jī)身將向反方向運(yùn)動. 火箭發(fā)動機(jī)其結(jié)構(gòu)與原理和噴氣發(fā)動機(jī)相似.區(qū)別是空氣噴氣發(fā)動機(jī)燃料燃燒時的氧化劑（氧氣）取自空氣，因此空氣噴氣發(fā)動機(jī)只能在大氣層內(nèi)工作，主要用在飛機(jī)上；火箭發(fā)動機(jī)則自帶氧化劑，燃料燃燒時不依賴于空氣，因此可在大氣層外工作，是發(fā)射人造衛(wèi)星和宇宙飛船的動力源.中國在節(jié)日放的“起花”也即是火箭的原型，中國是火箭的故鄉(xiāng). 【師生互動歸納總結(jié)】 （1）熱機(jī)定義：把燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置. （2）工作原理：將燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再對外做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能. （3）熱機(jī)的種類：①蒸汽機(jī)；②內(nèi)燃機(jī)；③汽輪機(jī)；④噴氣發(fā)動機(jī)等. （4）內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機(jī)，常見的有汽油機(jī)和柴油機(jī). 【課堂訓(xùn)練】 教師引導(dǎo)學(xué)生做對應(yīng)練習(xí)冊中的題目. 汽油機(jī) 教師展示汽油機(jī)的實物模型，講解結(jié)構(gòu)部件名稱（如圖），引導(dǎo)學(xué)生了解汽油機(jī)的構(gòu)造. 【師生互動歸納總結(jié)】 汽油機(jī)的構(gòu)造：主要由氣缸、活塞、進(jìn)氣道、進(jìn)氣閥、排氣道、排氣閥、曲軸連桿、飛輪和火花塞組成. 教師用多媒體播放汽油機(jī)工作過程中的flash視頻動畫：汽油在氣缸里面燃燒時生成高溫高壓的燃?xì)?，推動活塞做?活塞移動帶動曲軸轉(zhuǎn)動.要使汽油機(jī)連續(xù)工作，活塞必須能在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動.活塞在氣缸內(nèi)做一次單向運(yùn)動，叫做一個沖程（或行程）.多數(shù)汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的.（啟發(fā)學(xué)生注意四個沖程中工作情況及能量變化）. 【師生互動歸納總結(jié)】 （1）沖程：汽油機(jī)工作時，活塞在氣缸內(nèi)做一次單向運(yùn)動叫做一個沖程（或行程）. （2）汽油機(jī)的四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣. 教師再次播放汽油機(jī)工作的視頻動畫，并提醒學(xué)生帶著以下問題觀察和思考： （1）四個沖程中氣閥開啟、閉合狀態(tài)如何？活塞運(yùn)動方向如何？ （2）吸氣沖程中為什么能將汽油和空氣的混合物吸進(jìn)汽缸？ （3）壓縮沖程中壓縮的是什么？壓縮到最后會有什么結(jié)果？ （4）四個沖程中哪些沖程發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化？ （5）哪個沖程使機(jī)器獲得動力？哪個沖程排出了汽車的尾氣？ 學(xué)生看完視頻后分組討論，并積極回答問題： 生1：①吸氣沖程：進(jìn)氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，汽油和空氣的混合物進(jìn)入氣缸. ②壓縮沖程：進(jìn)氣閥和排氣閥都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，燃料混合物被壓縮. ③做功沖程：進(jìn)氣閥和排氣閥都關(guān)閉.在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體.高溫高壓的氣體推動活塞向下運(yùn)動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功. ④排氣沖程：進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥打開，活塞向上運(yùn)動，把廢氣排出氣缸. 生2：吸氣沖程中當(dāng)活塞向下運(yùn)動時，氣缸內(nèi)氣體的體積增大，壓強(qiáng)變小，大氣壓將油氣混合物吸進(jìn)氣缸. 生3：壓縮沖程中，活塞對油氣混合物進(jìn)行壓縮做功，結(jié)果是使油氣混合物的內(nèi)能增加，溫度升高. 生4：四沖程中“壓縮沖程”和“做功沖程”中發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化，其中“壓縮沖程”中是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；“做功沖程”中，燃料燃燒，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為燃?xì)獾膬?nèi)能，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動活塞運(yùn)動，又使燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能. 生5：做功沖程中機(jī)器獲得動力，排氣沖程中排出了汽車的尾氣. 教師鼓勵學(xué)生的回答，然后用多媒體展示“四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖”（如圖），并進(jìn)行比較，強(qiáng)調(diào)壓縮沖程和做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化. 【師生互動歸納總結(jié)】 （1）汽油機(jī)的一個工作循環(huán)由四個沖程組成，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次. （2）壓縮沖程：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能； 做功沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能. （3）汽油機(jī)的四個沖程中，只有做功沖程產(chǎn)生動力，其他三個沖程都要靠飛輪的慣性來完成，且消耗機(jī)械能. 例題1（多媒體展示）如圖所示是內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的一個沖程，它是（ ） A.壓縮沖程,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 B.壓縮沖程,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 C.做功沖程,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 D.做功沖程,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 解析：判斷內(nèi)燃機(jī)工作過程屬于哪一個沖程，需分兩步：一是看氣門開閉狀況，二是看活塞運(yùn)動情況，具體判斷方法是：一氣門打開，若進(jìn)氣為吸氣沖程，若排氣為排氣沖程；兩氣門都關(guān)閉，活塞向上是壓縮沖程，活塞向下為做功沖程.本題是兩氣門都關(guān)閉，活塞向上是壓縮沖程.壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. 答案：B 例題2（多媒體展示）一臺單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為6000r/min，則每秒鐘發(fā)動機(jī)完成____個沖程，對外做功____次. 解析：由6000r/min，算出飛輪每秒轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)為6000r/60s＝100r/s.飛輪轉(zhuǎn)一周完成2個沖程，一個工作循環(huán)為4個沖程，做1次功，飛輪需要轉(zhuǎn)動2周，則每秒完成沖程數(shù)為1002＝200（個），每秒做功次數(shù)為1/2100＝50（次）. 答案：xx0 【課堂訓(xùn)練】 教師引導(dǎo)學(xué)生做對應(yīng)練習(xí)冊中的題目. 柴油機(jī) 師坦克和輪船上使用的是柴油機(jī)，柴油機(jī)是如何工作的？它的構(gòu)造又如何呢？下面我們就一起來學(xué)習(xí)“柴油機(jī)”.柴油機(jī)是利用汽缸內(nèi)燃燒柴油所產(chǎn)生的高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿踊钊龉Φ臒釞C(jī).它的構(gòu)造和汽油機(jī)的構(gòu)造大致相同，所不同的是柴油機(jī)的汽缸頂部無火花塞而有噴油嘴.（教師可展示柴油機(jī)的實物模型，也可以展示圖片引導(dǎo)學(xué)生觀察汽油機(jī)與柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的異同） 教師用多媒體播放課件“柴油機(jī)的工作過程”，并講解. 柴油機(jī)的工作過程（多媒體課件） 柴油機(jī)的一個工作循環(huán)也是由四個沖程組成，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)兩周，對外做功一次，活塞往復(fù)兩次，除做功沖程外的其他三個沖程，也是靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成. 教師引導(dǎo)學(xué)生簡單敘述汽油機(jī)與柴油機(jī)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn).（幫助學(xué)生了解柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，同時增強(qiáng)對四沖程特點(diǎn)的理解） 【師生互動歸納總結(jié)】汽油機(jī)與柴油機(jī)的比較： ①相同點(diǎn)：都是燃料在汽缸內(nèi)燃燒；都是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置；都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構(gòu)成一個工作循環(huán)，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次；啟動時，都是靠外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動起來. ②不同點(diǎn)： 教師引導(dǎo)學(xué)生思考內(nèi)燃機(jī)的使用與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，指出汽車尾氣（廢氣）的危害及減小危害措施，鼓勵學(xué)生課外上網(wǎng)查閱相關(guān)資料. 例題3（多媒體展示）下列關(guān)于柴油機(jī)的敘述中，正確的是（ ） A.柴油機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置 B.四沖程柴油機(jī)每經(jīng)過一個工作循環(huán)，曲軸就要轉(zhuǎn)動四周 C.汽油機(jī)有噴油嘴，柴油機(jī)有火花塞 D.汽油機(jī)用壓燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)用點(diǎn)燃式點(diǎn)火 解析：由熱機(jī)的概念知，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置稱為熱機(jī)，柴油機(jī)屬于熱機(jī)，故A是正確的；四沖程內(nèi)燃機(jī)每經(jīng)過一個工作循環(huán)，有四個沖程，活塞往復(fù)運(yùn)動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次，故B錯誤；在做功沖程中，汽油機(jī)是通過火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃高溫高壓的油氣混合物，是點(diǎn)燃式，而柴油機(jī)是用噴油嘴向遠(yuǎn)高于柴油燃點(diǎn)的空氣噴射霧狀柴油而使柴油燃燒的，稱之為壓燃式，故C、D選項錯誤. 答案：A 例題4（多媒體展示）某單缸四沖程柴油機(jī)的汽缸活塞面積為30cm2，一個做功沖程活塞在汽缸中移動的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動1800周，當(dāng)柴油機(jī)滿負(fù)荷工作時（不計摩擦），求： （1）做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫Γ? （2）一個做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓Γ? （3）柴油機(jī)的功率. 分析：本題綜合考查了壓力與壓強(qiáng)的關(guān)系、功和功率的計算、柴油機(jī)的工作原理等知識.（1）已知壓強(qiáng)p和受力面積S，根據(jù)壓強(qiáng)定義式p=F/S的變形式F＝pS，可直接求出；（2）根據(jù)求出的壓力和已知壓力移動的距離s，根據(jù)公式W＝Fs可求出做的功；（3）柴油機(jī)工作時，飛輪轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次，由此可根據(jù)飛輪的轉(zhuǎn)速求出飛輪1s做功的次數(shù)，從而可以求出柴油機(jī)的功率. 解：（1）做功沖程燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫? F＝pS=9.0105Pa3010-4m2=2.7103N； （2）一個做功沖程燃?xì)鈱钊墓? W＝Fs=2.7103N5010-3m=135J； （3）因為飛輪的轉(zhuǎn)速是1800r/min=30r/s， 每秒做功次數(shù)n=1/230=15次， 柴油機(jī)的功率P=nWt＝135J151s=2025W. 【課堂訓(xùn)練】 教師引導(dǎo)學(xué)生做對應(yīng)練習(xí)冊中的題目. 【課堂小結(jié)】 教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)本節(jié)課學(xué)到了什么？ 【課后作業(yè)】 1.請同學(xué)們做課本P48-49作業(yè)1 2 3 4. 2.請同學(xué)們完成對應(yīng)練習(xí)冊中的題目. 【課后作業(yè)答案】 1. 吸氣、壓縮、做功、排氣壓縮做功2.B 3.D 1.本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計通過創(chuàng)設(shè)問題情景，提出讓學(xué)生感興趣的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考熱機(jī)中能量的轉(zhuǎn)化，并通過播放flash動畫，讓學(xué)生認(rèn)識掌握汽油機(jī)和柴油機(jī)的構(gòu)造和工作原理. 2.教學(xué)時，教師主要從構(gòu)造、工作過程及優(yōu)缺點(diǎn)等幾個方面對汽油機(jī)和柴油機(jī)進(jìn)行介紹，重點(diǎn)講述汽油機(jī)的四個沖程，通過視頻和插圖對四個沖程逐一進(jìn)行介紹，使學(xué)生對汽油機(jī)的工作過程有一個完整的了解.在講解柴油機(jī)時，教師可以采用對比的方法，結(jié)合柴油機(jī)的構(gòu)造簡圖，講述它與汽油機(jī)在構(gòu)造上的異同，對于它們相似的地方，只需做簡略的說明，而重點(diǎn)介紹它們的吸氣沖程、壓縮程度、點(diǎn)火方式上的不同.這樣安排有利于學(xué)生抓住重點(diǎn).最后簡單介紹了汽油機(jī)和柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及其運(yùn)用. 3.在幫助學(xué)生了解汽車的發(fā)展史的過程中，鼓勵學(xué)生通過多種途徑，如采訪工人，查閱資料，上網(wǎng)搜集等，了解汽車在現(xiàn)代社會生活中的重要作用，同時給人類生活環(huán)境帶來的負(fù)面影響.明白科學(xué)是一把雙刃劍.號召同學(xué)們刻苦學(xué)習(xí)，勇攀科學(xué)高峰，為人類社會進(jìn)步做出應(yīng)有的貢獻(xiàn).