教学设计2：热机

热机教学设计教学目标知识目标：（1）知道四冲程热机的构造和工作原理（2）了解燃料的热值，并会计算（3）知道热机率的概念能力目标：通过分析四冲程机的构造和工作原理，深入了解热机；通过与机械效率的对比，了解热机的效率，感悟到效率是评价投入，产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值。情感目标：了解热机在生产和生活中的应用，感受到技术进步在工业文明发展中的重要作用，以及热机与环境保护的重要性。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教学资源热机示教模型，flash动画课件、挂图教学过程1．引入新课：提问学生几个问题①你们曾经乘坐的交通工具有哪些？②当今社会主要的交通工具有哪些？③你能说出它们的动力装置是什么吗？汽车是我们生活中不可缺少的交通工具，那么汽车在行驶过程中靠什么提供动力？火箭为什么又能上天呢？课件动画展示酒精灯给试管中的水加热，你观察到什么现象？这说明了什么？在这个过程中能量是如何转化的？2．进行新课与此类似，下面这些机器工作过程中有什么共同点呢？（都是将燃料燃烧产生的化学能转化为内能再转化为机械能）你想知道这些机器是怎么工作的吗？请带着下列问题阅读教材1.什么叫热机？热机工作过程中能量如何转化？2.四冲程热机工作过程中有哪四个冲程？每个冲程活塞怎么运动？能量怎么转化？3.汽油机和柴油机工作过程有什么异同？（5分钟）热机：热机是指把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机常的内燃机：汽油机、柴油机一、内燃机最常见的内燃机是汽油机和柴油机，下面我们以汽油机和柴油机为例讲解热机，首先介绍汽油机。（一）汽油机：用汽油作燃料的内燃机（出示动画）①构造（出示模型、动画演示，边指示边讲解）。进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。（介绍名称的同时，介绍各部分的功能）②工作原理解说。冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程（动画讲解，提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况）热机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。吸气冲程：开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程压缩冲程：活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程做功冲程：压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。排气冲程：做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。③能的转化。教师：汽车在开动前，是如何使热机起动的？学生回答后总结：通过外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助热机完成吸气、压缩两个冲程，热机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样热机就可连续工作下去了。在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成打开Flash课件，让学生根据动画，填空完成汽油机各冲程的状态。思考：1．汽油机工作时，四个冲程周而复始，在一个工作循环中,活塞来回往复____次,曲轴转动____圈,对外作功___次。2．汽油机工作时，哪些冲程有能量的转化？汽油机的缺点：汽油机采用汽油作为工作物质，但汽油的燃点低、能够承受的压缩比也比较低，如果压缩比过大，很容易在活塞不到顶点的时候就会发生爆炸，十分不好控制，所以汽油机工作时用火花塞点火，因此汽油机功率比较小，适合应用于小型机械。有没有一种工作物质能克服汽油的缺点，能够承受较大的压缩比，不发生爆炸，而又能够提供更大功率的动力呢？这就是柴油。柴油不易点燃和汽化，但柴油在高温高压下自燃温度低，人们采用柴油做工作物质，制成了柴油机，柴油机工作时，用压缩空气的方法，使空气的温度超过柴油的自燃温度，这时喷入柴油，柴油自燃推动活塞做功。（二）柴油机柴油机：用柴油作燃料的内燃机柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。①柴油机与汽油机的相同点：都是热机；一个工作循环都要经历四个冲程②柴油机与汽油机的不同点：构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；工作过程上：吸入的气体不同（汽油机吸入的是什么？柴油机吸入的只是空气）；点火方式不同（汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式）；用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。（三）对比汽油机和柴油机，找出它们工作过程中的相同点和不同点,完成学案上的表格。项目汽油机柴油机相同点工作循环能量转化活塞、曲轴运动不同点构造吸入物点火方式压缩程度二、燃料的热值。热值：1千克的某种燃料完全燃烧时放出的热量。符号：q单位：焦/千克。（J/kg）。或气体燃料的热值：J/m3热值的物理意义:柴油的燃烧值是×l07焦物理意义是1千克的干木柴完全燃烧放出的热量是×l07焦。公式： Q=mq或q=Q/m（4）例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。析：从热值表中查得柴油的热值是q＝3．3×107J/kg，则Q=mq＝4kg×3．3×107J/kg=1．32×108J三、热机的效率（一）热机率热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。读热机的效率图，你知道了什么？如何提高热机的效率？（l）尽可能减少各种热损失，如