初中九年级(初三)物理热机教案与设计

热机教案与设计

一、教学目标

1．了解四冲程汽油机的基本工作原理。利用挂图或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。

2．从能量转化的角度认识燃料的热值。通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功3．通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力。了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。

二、教学重点、难点

1．了解四冲程汽油机的基本工作原理及能量的转换

2．能从能量转化的角度认识燃料的热值

三、教学过程

1．演示实验：

通过课本图15.4-1所示的实验,引导学生思考分析它

所包含的物理内容:酒精燃烧放出热量(化学能转化为内能),

通过热传递将一部分内能转移给水,水的内能增加使其温度

逐渐升高直至沸腾,产生大量水蒸汽，水蒸气越来越多,对软

木塞的压力越来越大，最后将软木塞推出试管口，这就是水

蒸气膨胀对软木塞做功

在做这一演示实验时应注意：软木塞不要塞的太紧，免得

试管炸裂伤人。

这个实验虽然简单，它却能启发学生：可以利用内能来做功。热机就是把内能转化为机械能的装置。

2．内燃机

汽车是学生常见的交通工具，

教师可以从汽车的动力来自

于内燃机引入课题。应介绍内

燃机的主要特点是：燃料直接

在汽缸内燃烧，因而省掉了笨

重的锅炉。

介绍汽油机的基本结构

结合模型、挂图

3．了解内燃机的原理

内燃机的一个工作循环等于飞轮转两圈，也等于四个冲程。

所谓四个冲程指：

1、吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃

料混合物从进气门吸取汽缸。

2、压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，

温度升高。

3、做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压

的燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。（内能—→机械能）

排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。

4、了解在生活中常见的内燃机（汽油机、柴油机）

如图：

汽油机柴油机（1）、了解汽油机和柴油机的共同点：

在做功时都要运用内燃机的四个基本冲程，都要用内能转化为机械能做功。

（2）、了解汽油机和柴油机的不同点：

4

很多学生对汽车感兴趣，课前可以安排学生带一些自己喜欢的汽车模型，阅读这篇文章后，让学生谈论一些汽车方面的问题。

5．燃料的热值

燃烧是生活中常见的一种现象，人们利用燃料燃烧来取暖、煮饭，热机也是利用燃料燃烧来获得动力的。首先使学生知道燃料燃烧的本质是化学变化，在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。

定义：热值是指1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量。

物理意义：

单位：J/kg

6．了解热机效率。

我们把用来做有功的那种部分能量和燃料完全燃烧后放出的能量之比，叫做热机效率。

提高热机效率的方法：

（1）、保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量。

（2）、设法利用废气能量，是提高燃料利用率的重要措施。

7．课堂小结

课后练习：

一、基础练习

1．热机的种类很多，最常见的是__________，它包括__________和__________；其他还有__________、__________、__________。

2．内燃机在工作时，燃料在__________里面燃烧时生成__________的燃气，用来推动活塞__________，__________能转化为__________。

3．活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的__________运动到__________的过程叫做__________冲程，多数汽油机是由__________、__________、__________、__________四个冲程不断__________来保证连续工作的。

4．燃料燃烧是一种__________反应，燃料燃烧时，燃料的__________能转化为__________，也就是通常说的放出__________；热值是指__________________，它的单位是________。5．有一瓶煤油的热值是4.6×107J／kg，它的物理意义是____________________；若将它倒掉一半，余下煤油的热值是__________。

6．热机的效率是指__________，一般情况下，柴油机的效率比汽油机的要__________。7．下列提高热机效率的方法中，不可行的是（）

A．减少各种热损失B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦

C．充分利用废气的能量，如建热电站D．采取少消耗总能量的办法

8．在内燃机中，实现了内能向机械能转化的是（）

A．吸气冲程B．压缩冲程

C．做功冲程D．排气冲程

9．已知煤气的热值是4.0×107J／kg，密度是0.6kg／m3，问15m3的煤气完全燃烧所放出的热量是多少？

二、能力提高

10．关于燃料的热值正确的是（）

A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关B．燃料的热值与燃料的种类有关

C．燃料的热值与燃料的多少有关D．燃料的热值与上面三个因素都有关11．下面说法不正确的是（）

A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能

B．人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的

C．l kg的某种燃料燃烧时放出的燃料叫做这种燃料的热值

D．提高燃料的利用率是节约能源的重要措施

12．煤油的热值是4.6×107J／kg，完全燃烧100g的煤油，放出多少热量？如果这些热量全部被20℃的10kg水吸收，可以把水温升高多少度？

三、探究应用

16．小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4.2×103J/（k g·℃），他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将50kg的20℃的水烧开。

（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？

（2）如果普通煤的燃烧值为3×107J／kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克煤？

（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，他家每天实际用煤2kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5％．你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？

（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？