【核心素养目标】12.4 课时1 做功、热机 教案 2026-2027学年物理苏科版九年级上册

12.4课时1做功、热机教案课题12.4课时1做功、热机课型新授课课时1课时（45分钟）教材版本苏科版九年级上册教学方法讲授法、实验探究法、类比法、视频演示法、讨论法、练习法教学用具多媒体课件、铁丝、空气压缩引火仪、硝化棉、水蒸气做功实验装置（视频）、点火爆炸实验装置（视频）、汽油机模型或动画教材分析：本节课是苏科版九年级上册第十二章"机械能和内能"的第4节第1课时，是本章的收尾内容，也是热学部分知识的一个重要应用。本节课在学生已经学习了内能概念、热传递改变内能方式的基础上，进一步学习做功改变内能的另一种方式，并引入热机这一内能应用的重要实例。本节课内容分为两个主要部分：第一部分通过实验探究建立"做功可以改变物体内能"的概念，包括对物体做功使内能增加，以及物体对外做功使内能减少两个方面的探究，从能量转化的角度理解做功改变内能的实质；第二部分学习热机，通过点火爆炸实验直观感受内能转化为机械能的过程，引出热机原理，重点学习四冲程汽油机的结构和工作过程，掌握四个冲程中气门状态、活塞运动方向和能量转化。本节课架起了能量转化理论与实际应用之间的桥梁，让学生理解内能如何通过热机转化为机械能为人类所用，对学生建立完整的能量观具有重要价值。学情分析：九年级学生已经在本章前面几节学习了内能、热传递和比热容等概念，知道热传递是改变内能的一种方式，内能可以发生转移。同时，学生在八年级已经学习了机械能（动能和势能）的基本概念以及能量守恒的思想，这为本节课从能量转化角度理解做功改变内能奠定了基础。但是，学生对于"做功改变内能"的认识可能比较模糊，容易将做功（机械能转化为内能）与热传递（内能转移）混淆，需要教师通过具体的实验现象和能量分析来帮助学生区分。学生对热机有一定的生活经验，知道汽车、摩托车等使用汽油发动机，但对于热机内部的工作过程缺乏直观认识，四冲程汽油机的工作循环涉及气门、活塞、火花塞等多个部件的协调运动，对学生来说比较抽象，需要通过动画演示和图表分析帮助理解。对于接受能力较快的学生，可以引导他们分析四个冲程中能量转化的细节；对于基础薄弱的学生，需要教师在气门状态和活塞运动方向的判断上给予更多支持。学生对于"一个工作循环中曲轴转2圈、活塞往复2次、对外做功1次"的数量关系可能感到困难，需要通过具体的动画和板书总结来强化记忆。一、核心素养目标物理观念知道做功是改变物体内能的另一种方式，理解做功改变内能的实质是其他形式的能与内能相互转化的过程。知道热机是将内能转化为机械能的装置，了解热机的基本工作原理。了解四冲程汽油机的基本结构（气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆），知道汽油机的一个工作循环由四个冲程组成。知道汽油机四个冲程中气门状态、活塞运动方向和能量转化，掌握一个工作循环中飞轮转2圈、活塞往复2次、对外做功1次的数量关系。科学思维通过对比分析做功和热传递改变内能的区别，建立从能量转化和能量转移两个角度理解内能变化的科学思维方法。通过分析四个冲程中能量转化的过程，培养学生从能量守恒和转化的角度分析物理过程的能力。通过比较汽油机和柴油机的应用场景，培养根据实际需求选择合适工具的科学思维。科学探究实践通过"弯折铁丝"和"空气压缩引火"两个实验，经历完整的实验探究过程，掌握通过实验现象归纳物理规律的方法。通过观察"水蒸气做功"和"点火爆炸"两个实验现象，培养细致观察实验现象和分析实验原因的能力。通过讨论摩擦生热、搓手取暖等生活中的做功实例，培养从生活现象中归纳物理规律的科学探究意识。科学态度与责任通过汽车、飞机等热机应用的展示，感受物理知识对社会发展的巨大贡献，增强学习物理的兴趣。在实验探究过程中，培养学生严谨认真的科学态度和实事求是的科学精神，认真观察实验现象。通过了解热机在工农业生产和日常生活中的广泛应用，认识到物理知识与人类生活的紧密联系，树立学以致用的意识。二、教学重难点教学重点：通过实验探究做功改变物体内能的方式（对物体做功内能增加，物体对外做功内能减少）；热机的工作原理（内能转化为机械能）；四冲程汽油机的工作过程（吸气、压缩、做功、排气四个冲程中气门状态、活塞运动方向和能量转化）。教学难点：区分做功和热传递改变内能的本质（做功是能量转化，热传递是能量转移）；理解四冲程汽油机一个工作循环中四个冲程的连续性和协调性；掌握一个工作循环中飞轮转2圈、活塞往复2次、对外做功1次的数量关系；判断汽油机四个冲程中能量的转化方向。三、教学过程（一）情境导入（3分钟）【教师活动】同学们，在前面几节课中，我们已经学习了内能的概念，知道了热传递可以改变物体的内能。今天上课之前，老师先给大家看几张图片——这是一辆正在越野的汽车，它能够爬山涉水、力大无穷。同学们想一想，汽车的动力是从哪里来的？它是靠什么获得如此强大的动力的？汽车越野行驶汽车强大的动力展示汽车爬坡涉水【学生活动】学生观察图片后积极讨论。学生甲：汽车的动力来自汽油在发动机里燃烧，燃烧产生的能量推动汽车运动。学生乙：我知道，汽车里有发动机，发动机把汽油燃烧的能量变成了机械能。学生丙追问：那汽油燃烧是怎样把能量变成机械能的呢？中间经过了什么过程？学生们带着好奇等待教师解答。【教师活动】同学们分析得很好！汽车的动力确实来自发动机，发动机把燃料燃烧释放的内能转化为汽车的机械能。在物理学中，我们把各种利用内能做功的机械叫做热机。那么，内能是如何通过做功转化为机械能的？做功改变内能和我们之前学过的热传递改变内能有什么不同？今天，我们就来学习第十二章第四节——做功、热机。【设计意图】通过汽车行驶的情境引出热机概念，将抽象的内能转化为机械能的知识与学生的生活经验联系起来，激发学生的好奇心和求知欲。【过渡语】汽车的动力来自发动机，发动机将内能转化为机械能。那么，做功是如何改变物体内能的？做功和热传递这两种改变内能的方式有什么本质区别？让我们通过实验来探究做功对物体内能的影响。（二）知识点一：做功——改变物体内能的另一种方式（18分钟）1.探究做功对物体内能的影响【教师活动】首先，我们来做一个实验。请同学们看屏幕上的两个实验任务：第一个是《做一做》——将铁丝快速弯折十余次，然后用手指触摸弯折处，感受温度变化，思考铁丝的内能变化了吗？第二个是《看一看》——在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，观察有什么现象发生？【学生活动】学生分组动手实验。第一组学生将铁丝快速弯折十余次后，用手指触摸弯折处。学生甲：哇，弯折处很烫手，温度明显升高了！学生乙分析：铁丝弯折处温度升高，说明分子动能增大了，所以铁丝的内能变大了。【教师活动】第一组做得非常好！现在请第二组同学来演示空气压缩引火实验，注意安全。【学生活动】第二组学生用力将活塞迅速下压，全班同学观察到玻璃筒底部的硝化棉突然燃烧起来。学生丙惊讶地说：棉花竟然燃烧了！学生丁分析：活塞快速下压时，筒内空气被迅速压缩，温度急剧升高，达到硝化棉的燃点，所以硝化棉燃烧了。这说明筒内空气的内能增加了。【教师活动】两组实验都做得非常成功！现在请同学们思考两个问题：第一，在弯折铁丝和压缩空气的实验中，物体增加的内能是从哪里来的？能量是如何转化的？第二，你还有什么办法可以使铁丝的温度升高？这些方法中，哪些是用热传递的方式改变内能的？哪些是通过做功改变内能的？【学生活动】学生分组讨论后回答。学生甲：在弯折铁丝实验中，人对铁丝做功，人的机械能转化为铁丝的内能，所以铁丝内能增加、温度升高。学生乙：在压缩空气实验中，活塞对空气做功，活塞的机械能转化为空气的内能，空气内能增加、温度升高，使硝化棉燃烧。学生丙：这两个实验说明，对物体做功，物体的内能增加，这是机械能转化为内能的过程。【教师活动】分析得非常透彻！那第二个问题呢？【学生活动】学生丁列举：使铁丝温度升高的方法有：①用火焰加热（热传递），②太阳晒（热传递），③用热水烫（热传递），④用手焐（热传递），⑤用砂纸摩擦（做功），⑥用锤子不断敲击（做功），⑦反复弯折（做功）。学生总结：①-④是通过热传递改变内能，⑤-⑦是通过做功改变内能。【知识点】对物体做功，物体的内能增加。做功改变内能的实质是机械能转化为内能。例如：弯折铁丝（人的机械能→铁丝内能），压缩空气（活塞的机械能→空气内能）。【教师活动】同学们总结得非常好！现在请大家再举一些生活中通过做功改变物体内能的实例。【学生活动】学生积极举手举例。学生甲：从滑梯上滑下来的时候，屁股感觉有点发烫，是因为摩擦力做功，机械能转化为内能。学生乙：冬天冷的时候，人们搓手感到暖和，也是摩擦生热，做功使内能增加。学生丙：汽车急刹车时，轮胎与地面摩擦，克服摩擦做功，内能增加，温度升高，轮胎表面甚至会被烧焦。学生丁：流星穿越大气层时，流星体与空气摩擦，克服空气阻力做功，内能增加，温度升高到燃点，流星就燃烧发光了。从滑梯下滑时屁股发烫冬天搓手取暖汽车急刹车轮胎烧焦流星穿越大气层燃烧【教师活动】同学们举的例子都非常精彩！这些例子都说明了一个共同的规律：对物体做功，可以使物体的内能增加。这就是我们得出的第一个结论——做功可以改变物体的内能，对物体做功，内能增加。【知识点】做功可以改变物体的内能。对物体做功，内能增加。例如：摩擦生热、反复弯折、压缩空气等都是通过做功使物体内能增加。【易错提示】做功改变内能和热传递改变内能是两种不同的方式。做功改变内能的实质是能量转化（机械能→内能或其他形式能量→内能）；热传递改变内能的实质是能量转移（内能从高温物体转移到低温物体）。两者都能改变内能，但本质不同。【教师活动】现在，我们来做一个快速判断练习。我说几个生活实例，请同学们立即判断这是通过做功还是热传递来改变内能的，并说明理由。【学生活动】学生积极抢答。教师：冬天用热水袋暖手。学生甲：热传递！热量从热水袋转移到手上，没有发生能量形式转化。教师：钻木取火。学生乙：做功！木头与木头之间摩擦，机械能转化为内能，温度升高达到燃点。教师：把冻僵的手放在暖气片上。学生丙：热传递！内能从暖气片转移到手上。教师：用打气筒给自行车打气，打气筒筒壁发热。学生丁：做功！活塞压缩空气做功，机械能转化为内能，使筒壁温度升高。学生戊补充：还有活塞与筒壁摩擦做功也是原因之一。【教师活动】非常好！同学们判断得很准确。通过这个练习，大家要记住判断的关键标准：看是否发生了能量形式的转化。凡是发生了机械能→内能或内能→机械能转化的，就是做功；凡是只有内能从高温物体转移到低温物体的，就是热传递。【过渡语】我们已经知道，对物体做功，物体的内能增加、温度升高。那么反过来，如果物体对外做功，物体的内能会怎样变化呢？让我们通过另一个实验来探究。2.探究物体对外界做功时内能的变化【教师活动】现在我们来观察水蒸气做功的实验。请同学们认真观看视频，注意观察两个问题：第一，描述观察到的实验现象，此现象形成的原因是什么？第二，实验中是哪个物体在做功？【学生活动】学生认真观看视频后积极回答。学生甲：实验现象是瓶塞被水蒸气弹飞，同时瓶口出现了白雾。学生乙解释：瓶内的水蒸气推动瓶塞飞出，水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气遇冷液化成小水滴，所以瓶口出现了白雾。学生丙：这个实验说明，物体对外做功，内能减少，温度降低。水蒸气把橡皮塞弹飞，瓶口出现白雾【教师活动】分析得非常到位！这个实验清楚地告诉我们：物体对外做功，内能减少，温度降低。水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，所以水蒸气内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水滴形成白雾。【知识点】物体对外做功，内能减少。例如：水蒸气推动瓶塞做功时，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水滴形成白雾。这是内能转化为机械能的过程。【教师活动】现在请同学们对比分析：弯折铁丝实验和水蒸气做功实验，这两个实验中内能的变化方向有什么不同？能量转化的方向有什么不同？【学生活动】学生对比分析后回答。学生甲：在弯折铁丝实验中，人对铁丝做功，人的机械能转化为铁丝的内能，内能增加，温度升高——这是对物体做功。学生乙：在水蒸气做功实验中，水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，内能减少，温度降低——这是物体对外做功。学生丙总结：两个实验正好相反，一个是机械能→内能，内能增加；另一个是内能→机械能，内能减少。【教师活动】总结得非常精彩！通过这两个实验的对比，我们清楚地看到了做功改变内能的两种方向：对物体做功，内能增加，机械能转化为内能；物体对外做功，内能减少，内能转化为机械能。【判断技巧】判断内能变化的两个方向：①对物体做功→内能增加（机械能→内能）；②物体对外做功→内能减少（内能→机械能）。关键是看谁在"做功"——外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少。3.改变物体内能的两种方式总结【教师活动】现在，我们对改变物体内能的两种方式做一个系统总结。请同学们看屏幕上的对比图，我们一起来分析热传递和做功这两种方式的区别与联系。改变物体内能的两种方式对比总结做功和热传递的实例对比【学生活动】学生分组讨论后总结。学生甲：改变物体内能的方式有两种——热传递和做功。热传递的实质是内能的转移，能量从高温物体转移到低温物体，不发生能量形式的转化；做功的实质是内能与其他形式的能相互转化，发生了能量形式的转化。学生乙补充：热传递的条件是存在温度差，做功不需要温度差。学生丙：两种方式在改变内能上是等效的，但本质不同。【教师活动】总结得非常好！热传递和做功在改变物体内能上是等效的，但实质不同——热传递是内能的转移，做功是内能与其他形式能的转化。这是本节课非常重要的一个知识点，大家在后续的学习中要能够准确区分这两种方式。【知识点】改变物体内能的两种方式：①热传递——实质是内能的转移（能量从高温物体转移到低温物体），不发生能量形式转化；②做功——实质是内能与其他形式能的转化（机械能→内能或其他形式能→内能），发生能量形式转化。两种方式在改变内能上是等效的。【重点强调】区分做功和热传递的关键：看是否发生了能量形式的转化。如果只有内能的转移（如烤火取暖、热水泡脚），属于热传递；如果发生了其他形式能向内能的转化（如摩擦生热、压缩空气），属于做功。【过渡语】我们知道做功可以改变内能，而且物体对外做功时内能转化为机械能。那么，能否利用这个原理，设计一种机器，将内能持续地转化为机械能，为人类提供动力呢？这就是我们接下来要学习的热机。（三）知识点二：热机（17分钟）1.热机及其原理【教师活动】首先，我们来做一个有趣的实验——观察点火爆炸现象。在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电火花发生器的放电管塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮。请同学们观察有什么现象发生？点火爆炸实验装置示意图【学生活动】学生认真观看实验。学生甲：塑料盒盖被弹飞出去了！学生乙分析：酒精燃烧后的燃气急剧膨胀，燃气推动塑料盒盖向外运动，燃气对盒盖做功，燃气的内能转化为盒盖的机械能，所以盒盖飞出去了。学生丙：这个实验和水蒸气推动瓶塞的实验很相似，都说明内能可以转化为机械能。【教师活动】分析得非常正确！酒精燃烧后的燃气温度高、压强大，高温高压的燃气推动盒盖做功，将燃气的内能转化为盒盖的机械能。根据这个原理，人们制造出了将内能转化为机械能的机器——热机。【知识点】热机原理：燃料燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动活塞（或其他部件）做功，将燃气的内能转化为机械能。【教师活动】热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。在工农业生产和日常生活中，常用的内燃机有汽油机和柴油机。汽车上使用的就是汽油机，拖拉机和大型载重汽车上常用的是柴油机。接下来，我们重点学习汽油机的工作过程。【知识点】热机：热力发动机的简称，是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。常用的内燃机有汽油机和柴油机。【教师活动】现在请同学们思考一下，生活中有哪些机器是热机？哪些不是热机？请各举出两个例子并说明理由。【学生活动】学生分组讨论后回答。学生甲：汽车发动机是热机，因为它燃烧汽油，将内能转化为机械能。学生乙：摩托车发动机也是热机，原理和汽车一样。学生丙：电动自行车不是热机，因为它用电动机驱动，电能直接转化为机械能，没有燃烧过程。学生丁：蒸汽火车也是热机，它燃烧煤，将水加热成蒸汽，蒸汽推动活塞做功。学生戊：飞机喷气发动机也是热机，航空煤油燃烧产生高温高压气体向后喷出，获得反冲力。【教师活动】同学们分析得很准确！判断一个机器是不是热机，关键看它是否通过燃料燃烧产生内能，再将内能转化为机械能。纯电动汽车、电动自行车等靠电动机驱动的都不是热机。记住这个判断标准，我们后面做题时会用到。2.汽油机的工作循环【教师活动】首先，我们来认识汽油机的主要构造。请看屏幕上的汽油机结构图，汽油机由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴和连杆组成。请同学们记住这些部件的名称和位置，这是我们后续学习的基础。汽油机的主要构造示意图【学生活动】学生认真观察汽油机结构图，在笔记本上画出简图并标注各部件名称。学生甲：气缸是燃料燃烧的空间，活塞在气缸内做往复运动。学生乙：火花塞在压缩冲程结束时产生电火花点燃燃料。学生丙：进气门控制燃料和空气的混合气进入气缸，排气门控制废气排出气缸。学生丁：曲轴和连杆将活塞的往复运动转化为曲轴的转动。【教师活动】同学们观察得很仔细！现在，我们来了解汽油机的工作过程。汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动。活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，称为一个冲程。汽油机的一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。【知识点】汽油机主要构造：气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆。冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程称为一个冲程。汽油机的一个工作循环分为四个冲程。3.汽油机的工作过程分析①吸气冲程【教师活动】首先，我们来看吸气冲程。吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物被吸入气缸。请同学们注意：吸气冲程中，进气门是打开的，排气门是关闭的，活塞向下运动，燃料和空气的混合物被吸入气缸。这一冲程中，有没有发生能量转化？【学生活动】学生思考后回答：吸气冲程中，活塞向下运动是由曲轴带动连杆实现的，是外界对活塞做功，没有发生燃料燃烧，所以没有明显的能量转化，主要是燃料和空气的吸入过程。【教师活动】回答正确。吸气冲程主要是吸入燃料混合气的过程，为后续的燃烧做功做准备。请同学们思考：在四个冲程中，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程都不是燃气推动活塞做功，那么这三个冲程是靠什么来完成的呢？【学生活动】学生思考后回答。学生甲：应该是靠飞轮的惯性来完成的。因为在做功冲程中，燃气推动活塞做功，曲轴带动飞轮加速旋转；在接下来的排气、吸气和压缩冲程中，飞轮利用惯性继续转动，带动活塞完成这三个辅助冲程，直到下一次做功冲程。学生乙补充：这就解释了为什么汽油机需要有飞轮——飞轮起到储存和释放能量的作用，使四个冲程能够连续循环进行。【教师活动】分析得非常透彻！做功冲程中，飞轮储存能量（动能增大）；其他三个冲程中，飞轮释放能量（动能减小），利用惯性带动活塞完成排气、吸气和压缩。所以飞轮是汽油机能够持续运转的关键部件。②压缩冲程【教师活动】接下来是压缩冲程。在压缩冲程中，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，内能增加，温度升高。请同学们分析：这一冲程中发生了怎样的能量转化？【学生活动】学生分析后回答：在压缩冲程中，活塞向上运动，对燃料混合物做功，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能，所以燃料混合物的内能增加，温度升高。学生甲补充：压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，这和前面弯折铁丝、压缩空气的实验原理是一样的。【教师活动】分析得非常到位！压缩冲程中，活塞对燃料混合物做功，机械能转化为内能，燃料混合物的温度和压强都升高，为接下来的燃烧做准备。【知识点】压缩冲程：进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，内能增加，温度升高。能量转化：机械能转化为内能。③做功冲程【教师活动】在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。这就是做功冲程，也是汽油机唯一对外做功的冲程。请同学们分析：这一冲程中发生了怎样的能量转化？【学生活动】学生分析后回答：在压缩冲程结束时，火花塞点火，燃料燃烧，燃料的化学能转化为燃气的内能；高温高压的燃气推动活塞向下运动，燃气的内能转化为活塞的机械能，再通过连杆和曲轴传递给外界。所以，做功冲程的能量转化是内能转化为机械能。【教师活动】非常好！做功冲程是汽油机对外做功的冲程，也是能量转化的关键冲程。燃料燃烧将化学能转化为内能，燃气膨胀将内能转化为机械能。注意：做功冲程中，进气门和排气门都关闭，只有活塞向下运动。【知识点】做功冲程：火花塞产生电火花点燃燃料，燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴转动，对外做功。能量转化：内能转化为机械能。这是汽油机唯一对外做功的冲程。【重点强调】做功冲程是汽油机唯一对外做功的冲程。其他三个冲程（吸气、压缩、排气）都是辅助冲程，依靠飞轮的惯性来完成。四个冲程中，只有做功冲程是内能转化为机械能，压缩冲程是机械能转化为内能。④排气冲程【教师活动】最后是排气冲程。做功冲程结束后，废气留在了气缸内。在排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。这样，汽油机就完成了一个工作循环，为下一个工作循环做好准备。【学生活动】学生总结：排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出气缸。这个冲程也没有明显的能量转化，主要是排出废气。【教师活动】正确。排气冲程将燃烧后的废气排出，为下一个工作循环的吸气冲程做准备。至此，汽油机完成了一个完整的工作循环。【教师活动】现在，我们来看一段汽油机工作过程的完整视频演示，请同学们仔细观察四个冲程的连续变化过程，特别注意气门的开闭和活塞的运动方向。【学生活动】学生认真观看汽油机工作过程视频，对四个冲程的连续变化有了直观的理解。学生甲：原来四个冲程是连续循环的，一个冲程接着一个冲程。学生乙：做功冲程结束后，曲轴靠惯性继续转动，带动活塞完成排气、吸气和压缩冲程，然后再进行下一次做功。【设计意图】通过视频演示，帮助学生建立汽油机四个冲程连续运动的动态画面，加深对气门开闭、活塞运动方向和能量转化的理解。4.汽油机四个冲程工作情况总结【教师活动】现在，我们对汽油机的一个工作循环进行总结。请同学们记住这几组重要的数量关系：一个工作循环中，有4个冲程，活塞往复运动2次，飞轮（曲轴）转动2周，对外做功1次。请同学们理解这些数量关系的含义。【学生活动】学生认真记录并理解：一个工作循环=4个冲程=活塞往复2次=飞轮转2圈=对外做功1次。学生甲：为什么飞轮转2圈只有1次做功？学生乙回答：因为做功冲程中活塞向下运动一次，曲轴转半圈；活塞向上运动（排气冲程）再转半圈，接着向下（吸气冲程）再转半圈，再向上（压缩冲程）再转半圈，总共转2圈，但只有做功冲程这一次是燃气推动活塞做功。【教师活动】分析得非常清楚！正确理解这些数量关系对于后续的学习非常重要。汽油机的一个工作循环中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成。【知识点】汽油机一个工作循环的数量关系：①有4个冲程（吸气→压缩→做功→排气）；②活塞往复运动2次；③飞轮（曲轴）转动2周；④对外做功1次（只有做功冲程对外做功）。能量转化：压缩冲程——机械能→内能；做功冲程——内能→机械能。【判断技巧】记忆口诀：一个工作循环，四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，做功一次。判断某冲程能量转化方向时，记住：压缩冲程是"机械→内"（活塞压缩气体），做功冲程是"内→机械"（燃气推动活塞）。【教师活动】现在我来考考大家。请同学们完成以下填空练习：一台四冲程汽油机，如果飞轮转速为3600r/min，则每分钟飞轮转多少圈？每秒钟飞轮转多少圈？每秒钟完成多少个冲程？每秒钟活塞往复多少次？每秒钟对外做功多少次？【学生活动】学生认真计算后回答。学生甲：飞轮转速3600r/min，每分钟飞轮转3600圈。学生乙：每秒钟飞轮转3600÷60=60圈。学生丙：因为飞轮转2圈完成4个冲程，所以每秒钟完成的冲程数为60÷2×4=120个冲程。学生丁：每秒钟活塞往复次数等于飞轮转数的一半，即60÷2=30次。学生戊：每秒钟对外做功次数等于飞轮转数的一半，即60÷2=30次。学生己总结：一个工作循环中飞轮转2圈，所以飞轮转速除以2就是每秒做功次数。【教师活动】非常好！大家掌握了这个数量关系，就能很快地解决汽油机转速和做功次数相关的计算问题。记住核心公式：每秒做功次数=飞轮转速÷2。5.汽油机和柴油机的应用【教师活动】最后，我们来了解一下汽油机和柴油机在实际生活中的应用。请看屏幕上的图片，汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上；柴油机比较笨重，但柴油比较便宜，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上。汽油机应用于汽车、飞机和小型农业机械柴油机应用于载重汽车、拖拉机和坦克【学生活动】学生观察图片后讨论。学生甲：原来汽车用的就是汽油机，难怪汽油机和我们的生活这么密切。学生乙：拖拉机用的是柴油机，因为柴油便宜，而且拖拉机不需要太高的转速。学生丙：飞机用的也是汽油机，因为汽油机轻巧，功率大，适合飞机。【教师活动】同学们理解得很好。汽油机和柴油机各有特点，适用于不同的场合。汽油机轻巧，转速高，适用于汽车、飞机等；柴油机扭矩大，燃油经济性好，适用于拖拉机、载重汽车等重型车辆。【教师活动】现在请同学们思考一个问题：为什么柴油机比较笨重，却仍然被广泛使用在重型车辆上？请从经济性和动力性两个角度分析。【学生活动】学生分组讨论后回答。学生甲：从经济角度来看，柴油比汽油便宜，大型载重汽车行驶里程长，用柴油可以节省大量成本。学生乙：从动力性来看，柴油机在低速时就能输出较大的扭矩，适合重载启动和爬坡。学生丙补充：坦克在战场上需要强大的牵引力和通过能力，柴油机的低速大扭矩特性正好满足这个需求。学生丁：虽然柴油机笨重，但对于重型车辆来说，增加一些重量影响不大，但节约的燃料成本和获得的动力优势是巨大的。【教师活动】大家分析得非常全面！这体现了工程设计中"根据实际需求选择合适的工具"的思想——没有绝对好或不好的机器，只有适不适合的应用场景。【知识拓展】柴油机和汽油机的主要区别：①燃料不同（汽油vs柴油）；②点火方式不同（汽油机靠火花塞点燃，柴油机靠压缩高温自燃）；③汽油机轻巧转速高，柴油机笨重扭矩大。本节课重点是汽油机，柴油机将在后续课程中进一步学习。【过渡语】我们已经学习了做功改变内能的方式和热机的工作原理，特别是汽油机四个冲程的工作过程。现在，让我们通过几道课堂练习来巩固所学知识，检验学习效果。（四）课堂练习（5分钟）练1：改变内能方式判断题图中两名儿童的取暖方式是（）A．两人都是通过做功取暖B．两人都是通过热传递取暖C．男孩通过热传递取暖，女孩通过做功取暖D．男孩通过做功取暖，女孩通过热传递取暖两名儿童取暖方式对比图答案：D练2：热机应用判断选择题热机的发明及广泛使用，对人类社会的发展起到了重要的作用，下列不属于热机应用的是（）A．喷气式飞机B．柴油拖拉机C．纯电动汽车D．燃油摩托车答案：C练3：汽油机冲程能量转化选择题四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程答案：C【设计意图】三道课堂练习覆盖了本节课的核心知识点：练1考查区分做功和热传递改变内能的方式，练2考查热机的基本概念和应用范围，练3考查汽油机四个冲程中能量转化的方向。难度适中，从概念辨析到应用判断，全面检验学生对本节课知识的掌握程度。【知识点】课堂练习核心知识点：做功改变内能的实质是能量转化（机械能→内能或内能→机械能），热传递改变内能的实质是能量转移；热机是将内能转化为机械能的装置，纯电动汽车靠电动机驱动，不属于热机；汽油机四个冲程中，只有做功冲程是内能转化为机械能，压缩冲程是机械能转化为内能。（五）课堂小结（2分钟）【教师活动】同学们，今天我们学习了做功改变内能的方式和热机的工作原理。让我们一起来回顾本节课的知识框架。请一位同学来总结一下改变物体内能的两种方式。【学生活动】学生总结：改变物体内能的方式有两种——热传递和做功。热传递的实质是内能的转移，能量从高温物体转移到低温物体；做功的实质是内能与其他形式能的转化，对物体做功内能增加，物体对外做功内能减少。【教师活动】总结得很好！那热机部分呢？请另一位同学来总结。【学生活动】学生总结：热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置。汽油机的一个工作循环有四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。一个工作循环中，活塞往复2次，飞轮转2圈，对外做功1次。压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能。【教师活动】两位同学总结得非常完整！本节课我们学习了