第三節(jié) 內(nèi)燃機(jī)

1、.第三節(jié) 內(nèi)燃機(jī)【教學(xué)目的】一、知識(shí)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(huì)現(xiàn)代交通工具對(duì)人們生活的宏大影響.2.通過(guò)模型或掛圖理解四沖程汽油機(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(guò)程與方法1.學(xué)生通過(guò)觀察汽油機(jī)、柴油機(jī)的工作過(guò)程，可以簡(jiǎn)單地描繪它們的主要特征，培養(yǎng)和進(jìn)步學(xué)生的觀察才能.2.通過(guò)對(duì)汽油機(jī)、柴油機(jī)構(gòu)造的觀察，有對(duì)觀察到的現(xiàn)象做出判斷的意識(shí).3.通過(guò)上網(wǎng)等各種途徑搜集整理有關(guān)蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理、特點(diǎn)的相關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生搜集信息和整理信息的才能.三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.通過(guò)對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生

2、樂(lè)于探究生活中的物理學(xué)道理的良好習(xí)慣.2.通過(guò)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(shí)應(yīng)用于人類社會(huì)的意識(shí)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)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(guò)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(tái)、試管、金屬網(wǎng)罩、膠塞、酒精燈、水；汽油機(jī)和柴油機(jī)的實(shí)物模型.【教學(xué)課時(shí)】1.5課時(shí)【穩(wěn)固復(fù)習(xí)】老師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時(shí)所學(xué)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)老師可針對(duì)性地挑選部分難題講解，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的穩(wěn)固.【新課引入】老師利用音像資料，展示汽車運(yùn)動(dòng)，坦克前進(jìn)的畫面，然后設(shè)問(wèn)：你知道汽車、坦克為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)起來(lái)嗎？汽車、坦克的發(fā)

3、動(dòng)機(jī)是怎樣獲得能量的？學(xué)生考慮、討論、發(fā)表各自的看法.師 汽車、坦克的發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)是個(gè)內(nèi)燃機(jī)，它通過(guò)將燃料燃燒時(shí)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(dòng)起來(lái).下面我們就一起來(lái)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，把根本概念、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(hào)，并完成對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)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(wèn)，組長(zhǎng)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(bào)告“課前預(yù)習(xí)答案，老師評(píng)價(jià)訂正.2.學(xué)生質(zhì)疑，老師指導(dǎo)釋疑.【拓展探究】 熱機(jī)一、學(xué)生內(nèi)部討論交流，答復(fù)以下問(wèn)題.師 什么是熱機(jī)？什么是內(nèi)燃機(jī)？生：把燃

4、料燃燒時(shí)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(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，叫做內(nèi)燃機(jī).老師用多媒體播放課件“熱機(jī)的分類和幾種發(fā)動(dòng)機(jī)原理.熱機(jī)的分類和幾種發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)兩類.凡燃料直接在氣缸內(nèi)燃燒，全部能量轉(zhuǎn)變過(guò)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(shí)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(dòng)機(jī)，又稱外燃式發(fā)動(dòng)機(jī).內(nèi)燃機(jī)的工質(zhì)是燃燒的煙氣，而蒸汽發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)和火箭

5、發(fā)動(dòng)機(jī)相繼穿插出現(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(dòng)機(jī)由于笨重、效率低，如今應(yīng)用已不多.2幾種發(fā)動(dòng)機(jī)原理簡(jiǎn)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(wàn)千瓦.燃?xì)廨啓C(jī)根本原理與蒸汽輪機(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(guó)民間工藝品“走馬燈即是一種原始簡(jiǎn)單的燃?xì)廨啓C(jī)，早在800年前就已在我國(guó)出現(xiàn).燃?xì)廨啓C(jī)不僅輸出功率大可達(dá)十幾萬(wàn)千瓦，而且效率高，可達(dá)50%60%.空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料在發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)機(jī)

6、身將向反方向運(yùn)動(dòng).火箭發(fā)動(dòng)機(jī)其構(gòu)造與原理和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)相似.區(qū)別是空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒時(shí)的氧化劑氧氣取自空氣，因此空氣噴氣發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)那么自帶氧化劑，燃料燃燒時(shí)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(dòng)力源.中國(guó)在節(jié)日放的“起花也即是火箭的原型，中國(guó)是火箭的故土.【師生互動(dòng)歸納總結(jié)】1熱機(jī)定義：把燃料燃燒時(shí)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(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再對(duì)外做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.3熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)；內(nèi)燃機(jī)；汽輪機(jī)；噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等.4內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，常見(jiàn)的有汽油機(jī)和柴

7、油機(jī).【課堂訓(xùn)練】老師引導(dǎo)學(xué)生做對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)中的題目. 汽油機(jī)老師展示汽油機(jī)的實(shí)物模型，講解構(gòu)造部件名稱如圖，引導(dǎo)學(xué)生理解汽油機(jī)的構(gòu)造.【師生互動(dòng)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.老師用多媒體播放汽油機(jī)工作過(guò)程中的flash視頻動(dòng)畫：汽油在氣缸里面燃燒時(shí)生成高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞做功.活塞挪動(dòng)帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng).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(dòng).活塞在氣缸內(nèi)做一次單向運(yùn)動(dòng)，叫做一個(gè)沖程或行程.多數(shù)汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的.啟發(fā)學(xué)生注意四個(gè)沖程中工作情況及能量變化.【師生互動(dòng)歸納

8、總結(jié)】1沖程：汽油機(jī)工作時(shí)，活塞在氣缸內(nèi)做一次單向運(yùn)動(dòng)叫做一個(gè)沖程或行程.2汽油機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣.老師再次播放汽油機(jī)工作的視頻動(dòng)畫，并提醒學(xué)生帶著以下問(wèn)題觀察和考慮：1四個(gè)沖程中氣閥開(kāi)啟、閉合狀態(tài)如何？活塞運(yùn)動(dòng)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(huì)有什么結(jié)果？4四個(gè)沖程中哪些沖程發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化？5哪個(gè)沖程使機(jī)器獲得動(dòng)力？哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？學(xué)生看完視頻后分組討論，并積極答復(fù)以下問(wèn)題：生1：吸氣沖程：進(jìn)氣閥翻開(kāi)，排氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣的混合物進(jìn)入氣缸.壓縮沖程：進(jìn)氣閥和排氣閥都關(guān)閉，活塞向上

9、運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮.做功沖程：進(jìn)氣閥和排氣閥都關(guān)閉.在壓縮沖程完畢時(shí)，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(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外做功.排氣沖程：進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥翻開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸.生2：吸氣沖程中當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)油氣混合物進(jìn)展壓縮做功，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(dòng)活

10、塞運(yùn)動(dòng)，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(dòng)力，排氣沖程中排出了汽車的尾氣.老師鼓勵(lì)學(xué)生的答復(fù)，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)展比較，強(qiáng)調(diào)壓縮沖程和做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化.【師生互動(dòng)歸納總結(jié)】1汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由四個(gè)沖程組成，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)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(gè)沖程中，只有做功沖程產(chǎn)生動(dòng)力，其他三個(gè)沖程都要靠飛輪的慣性來(lái)完成，且消耗機(jī)械能.例題1多媒體展示如下圖是內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)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

11、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(guò)程屬于哪一個(gè)沖程，需分兩步：一是看氣門開(kāi)閉狀況，二是看活塞運(yùn)動(dòng)情況，詳細(xì)判斷方法是：一氣門翻開(kāi)，假設(shè)進(jìn)氣為吸氣沖程，假設(shè)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.此題是兩氣門都關(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(tái)單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為6000r/min，那么每秒鐘發(fā)動(dòng)機(jī)完成_個(gè)沖程，對(duì)外做功_次.解析：由6000r/min，算出飛輪每秒轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)為6000r/60s100r/s.飛輪轉(zhuǎn)一周完成2個(gè)沖程，一個(gè)工作循環(huán)為4個(gè)沖程，做1次功，飛輪需要

12、轉(zhuǎn)動(dòng)2周，那么每秒完成沖程數(shù)為100×2200個(gè)，每秒做功次數(shù)為1/2×10050次.答案：20190【課堂訓(xùn)練】老師引導(dǎo)學(xué)生做對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)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(lái)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?lái)推動(dòng)活塞做功的熱機(jī).它的構(gòu)造和汽油機(jī)的構(gòu)造大致一樣，所不同的是柴油機(jī)的汽缸頂部無(wú)火花塞而有噴油嘴.老師可展示柴油機(jī)的實(shí)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)構(gòu)造的異同老師用多媒體播放課件“柴油機(jī)的工作過(guò)程，并講解.柴油機(jī)的工作過(guò)程多媒體課件柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)也是由

13、四個(gè)沖程組成，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)兩周，對(duì)外做功一次，活塞往復(fù)兩次，除做功沖程外的其他三個(gè)沖程，也是靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來(lái)完成.老師引導(dǎo)學(xué)生簡(jiǎn)單表達(dá)汽油機(jī)與柴油機(jī)的一樣點(diǎn)和不同點(diǎn).幫助學(xué)生理解柴油機(jī)的構(gòu)造，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)四沖程特點(diǎn)的理解【師生互動(dòng)歸納總結(jié)】汽油機(jī)與柴油機(jī)的比較：一樣點(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(gè)沖程構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次；啟動(dòng)時(shí)，都是靠外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái).不同點(diǎn)：老師引導(dǎo)學(xué)生考慮內(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(lì)學(xué)生課外上網(wǎng)查閱相關(guān)資料.例題3多媒體展

14、示以下關(guān)于柴油機(jī)的表達(dá)中，正確的選項(xiàng)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(guò)一個(gè)工作循環(huán)，曲軸就要轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)一個(gè)工作循環(huán)，有四個(gè)沖程，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次，故B錯(cuò)誤；在做功沖程中，汽油機(jī)是通過(guò)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(xiàng)錯(cuò)誤.答案：A例題4多媒體展示某單缸四

15、沖程柴油機(jī)的汽缸活塞面積為30cm2，一個(gè)做功沖程活塞在汽缸中挪動(dòng)的間隔 是50mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，當(dāng)柴油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)不計(jì)摩擦，求：1做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；2一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；3柴油機(jī)的功率.分析：此題綜合考察了壓力與壓強(qiáng)的關(guān)系、功和功率的計(jì)算、柴油機(jī)的工作原理等知識(shí).1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FpS，可直接求出；2根據(jù)求出的壓力和壓力挪動(dòng)的間隔 s，根據(jù)公式WFs可求出做的功；3柴油機(jī)工作時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)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

16、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?duì)活塞的平均壓力FpS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2.7×103N；2一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞的功WFs=2.7×103N×50×10-3m=135J；3因?yàn)轱w輪的轉(zhuǎn)速是1800r/min=30r/s，每秒做功次數(shù)n=1/2×30=15次，柴油機(jī)的功率P=nWt135J×151s=2025W.【課堂訓(xùn)練】老師引導(dǎo)學(xué)生做對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)中的題目.【課堂小結(jié)】老師引導(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(qǐng)同學(xué)們做課本P48-49作業(yè)1 2 3 4.2.請(qǐng)同學(xué)們完成對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)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.D1.本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，提出讓學(xué)生感興趣的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生考慮熱機(jī)中能量的轉(zhuǎn)化，并通過(guò)播放flash動(dòng)畫，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)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(shí)，老師主要從構(gòu)造、工作過(guò)程及優(yōu)缺點(diǎn)等幾個(gè)方面對(duì)汽油機(jī)和柴油機(jī)進(jìn)展介紹，重點(diǎn)講述汽油機(jī)的四個(gè)沖程，通過(guò)視頻和插圖對(duì)四個(gè)沖程逐一進(jìn)展介紹，使學(xué)生對(duì)汽油機(jī)的工作過(guò)程有