14.1 能量的转化与守恒（教学设计） 人教版（2024）九年级全册.docxVIP

人教版九年级物理第十四章内能的利用

第1节能量的转化与守恒（教学设计）

【课题】第1节能量的转化与守恒

【学习目标】

1.知道热机的概念，了解热机的工作原理。

2.了解汽油机、柴油机的构造和工作过程。

3.知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。

【学习重点】了解热机的工作原理。

【学习难点】汽油机和柴油机的构造、工作原理及工作过程的相同点和不同点。

【教学器材】铁架台、试管、胶塞、酒精灯、水、火柴、汽油机和柴油机模型等。

【新课导入】问题：18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有几千米每小时，而目前最快汽车的速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢?

【新课学习】知识点一热机

【演示实验】（并播放演示实验视频）

说出观察到的现象，讨论发生的能量转化

实验中，燃料燃烧时释放的热（内能）传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。

这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理。

知识点一热机

1.各种利用内能做功的机械叫做热机。

2.工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。

3.种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

4.常见热机——内燃机

①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。

②分类：汽油机和柴油机.

知识点二汽油机

【展示汽油机模型】

结合四冲程汽油机的剖面图，引导学生找出气缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞等各部分构造的位置。

【引导学生阅读教材】归纳出冲程的定义，以及汽油机的四个冲程。

1.活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。

2.汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

结合四冲程汽油机的模型，分析汽油机的工作过程。（并播放视频）

提出问题并请学生回答，重点是活塞运动方向和进气门、排气门的开启、关闭情况，以及能量转化情况。

①吸气冲程：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。

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，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：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞做功，并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。

④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。

3.汽油机一个工作循环总结

汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。

【例题1】（2025年四川自贡中考题）如图所示为内燃机的______冲程，该过程是将______转化为机械能。

【答案】做功内能

【解析】如图所示，两个气门都关闭，火花塞产生电火花点燃燃料，活塞向下运动，是内燃机的做功冲程，该冲程中燃气推动活塞对活塞做功，将燃气的一部分内能转化为活塞的机械能。

【例题2】在图中，图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。

【解答】

【想想议议】1.在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化?

2.哪个冲程使汽车获得动力?

3.哪个冲程排出了气缸的废气?

【解答】压缩冲程,活塞压缩气缸内燃料混合物做功，把机械能转化为内能；做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能。

做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，使汽车获得动力。

排气冲程排出了气缸中的废气。

知识点三柴油机

展示柴油机模型

【提出问题】柴油机在构造上，和汽油机有哪些不同?燃料是怎么点燃的?

【知识归纳】①柴油机气缸顶部没有火花塞，有一个喷油嘴。②吸气冲程只吸入空气。③在压缩冲程结束时，气缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。

【引导学生思考】柴油机与汽油机在工作过程中，有什么相同之处和不同之处呢?

引导学生分析比较出柴油机和汽油机工作过程的区别。

项目

汽油机

柴油机

相同点

把内能转化为机械能；一个工作循环有四个冲程.

不

同

点

燃料

汽油

柴油

气缸构造

气缸顶部有一个火花塞

气缸顶部有一个喷油嘴

吸气冲程

空气与汽油的混合物

空气

压缩冲程

在压缩冲程结束时，火花塞

产生电火花，是“点燃式”

在压缩冲程结束时，喷油嘴喷出雾状柴油并燃烧，是“压燃式”

特点与应用

轻巧、功率小、转速高，

适用于轿车和轻型车辆

笨重、功率大，经济性能好，

适用于载重汽车、轮船等

【例题