資源簡介

第1節 熱機
教學目標
知道熱機的概念，初步了解熱機的工作原理，體會內能的利用對人類發展的重要
作用。
了解汽油機的構造和工作過程。
了解柴油機的構造和工作過程。
教學重點
了解四沖程汽油機的基本工作原理。
教學難點
整個工作過程中，能量的轉移和轉化。
教學過程
一、導入新課
用酒精燈給試管中的水加熱，試管口用一個橡膠塞塞住，一段時間后，橡膠塞飛了出去。這個過程中橡膠塞是如何獲得動力的？橡膠塞獲得動力的方式在生活中有哪些應用呢？
進行新課
（一）熱機
1．熱機的原理
【活動設計】引導學生按下列要求做實驗，并讓學生注意觀察現象：
將酒精燈放在鐵架臺上。
將試管口斜向上地固定在鐵架臺上，在試管中裝入適量的水并使酒精燈的外焰剛好可以給試管加熱。
用橡膠塞塞住試管口，然后點燃酒精燈。
持續加熱一段時間，并觀察現象。
當觀察到橡膠塞飛出時，讓小組進行討論（老師根據個小組的情況進行引導）。
結論：燃料燃燒時化學能轉化為內能，傳給水和水蒸氣；水蒸氣把塞子沖出去，水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能。即利用內能做功的機械叫做熱機。
熱機的種類
日常生活中，我們看到的小汽車、摩托車、大卡車等，它們所利用的都是熱機，由于它們的燃料都是在機器內部燃燒的，所以被稱為內燃機。
迄今為止，已經出現的熱機有蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。
汽油機
1.汽油機內部各部分的名稱
老師按照四沖程汽油機的剖面圖介紹各部分的名稱，然后讓小組討論各部分的功能與運轉情況（老師提醒學生注意觀察活塞、氣門、連桿、曲軸的動作情況，并根據各小組的討論情況進行適當的引導)。
2.什么是沖程？
活塞在汽缸內從一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
3.汽油機工作過程
（1）吸氣沖程：開始工作前，活塞位于氣缸上端，進、排氣閥門關閉。工作時，活塞由上向下運動，進氣門打開，排氣門仍關閉。由于缸內體積增大，壓強減小，空氣和汽油的混合氣體被吸入汽缸。這是第一個沖程。
（2）壓縮沖程：活塞運動到最下端，就開始轉為向上運動。這時進氣門、排氣門都關閉，混合氣體被強行壓縮，使氣體的溫度升高，壓強增大。這是第二個沖程。
（3）做功沖程：壓縮結束時雖然溫度較高，但未能達到燃料的燃點。在壓縮沖程結束的瞬間，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓氣體，高溫高壓燃氣推動活塞向上向下運動，通過連桿帶動曲軸轉動，實現了內能向機械能的轉化。這是第三個沖程。
（4）排氣沖程：做功沖程結束，活塞繼續向下向上運動，進氣門關閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣被活塞推出缸外。這是第四個沖程。
（5）以下四個圖分別代表什么沖程？每四個沖程構成一個完整的工作循環，那么在一個工作循環中曲軸轉了幾周？活塞往復幾次？
針對以上問題進行小組討論，老師根據討論情況，進行適當的引導。
結論：吸氣沖程、壓縮沖程、做工沖程、排氣沖程依次進行構成了一個完整的工作循環，在一個工作循環中，汽油機做功一次，曲軸轉動兩周，活塞往復兩次。
4.柴油機
（1）柴油機和汽油機有哪些相同的地方呢？
小組進行猜測與討論（老師根據討論情況進行適當引導）。
結論：①柴油機和汽油機一樣，都是內燃機；②柴油機的一個工作循環也由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成；③一個工作循環中，活塞也往復兩次，曲軸也轉動兩周。
（2）經過討論，發現了柴油機和汽油機有很多的相同點，那么為什么汽車多用汽油機，而載重卡車多用柴油機呢？
小組進行猜測與討論（老師根據討論情況進行適當引導）。
結論：柴油機和汽油機有許多不同的地方，主要是構造、燃料、點火方式及應用等方面的不同，具體情況如下表所示。
汽油機 柴油機
構造 火花塞 噴油嘴
燃料 汽油 柴油
吸入氣體 汽油和空氣的混合物 空氣
點火方式 點燃式 壓燃式
應用 汽車 小型飛機 小型農業機械 拖拉機 坦克、輪船 載重汽車
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