初中物理教科版九年级上册2 内燃机教案

第 二 节 内燃机

教学目标：

   一、知识与技能

   1、理解内燃机的基本原理

   2、了解汽油机的工作过程

   3、了解汽油机与柴油机的异同

   4、知道汽油机、柴油机是活塞式发动机

  二、过程与方法

   1、通过分析汽油机的四个冲程，了解活塞式发动机的工作过程

   2、了解不同热机的不同用途

  三、情感、态度与价值观

   1、通过对内燃机和轮机在生产生活中的应用，感受技术进步在工业发展中的重要作用

   2、激发学生是爱国热情和献身科学事业的精神

教学重、难点

   对汽油机四个冲程的认识，弄清楚各个冲程的作用

课型及课时安排

   新授课  1课时

教学方法

   视频结合讲授

教学过程

   赛车场上，一辆辆赛车发出阵阵轰鸣声，闪电般飞驰，或许你不知道，赛车的动力来自赛车内的一系列“爆炸”。今天我们就一起来学习这个“爆炸”是怎么发生的。

一、内燃机

起源：第一台实际使用过的内燃机，是1859年法国工程师勒努瓦制造的。这是一台煤气机，效率很低。1876年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的煤气机，称为奥托循环机，这是内燃机划时代的进步。1892年，德国工程师狄塞尔提出了压缩点火式内燃机的设计原理，经过多次试验和改进，于1897年制成第一台压燃式内燃机，使用液体燃料，热效率比以前的内燃机都高。内燃机的发明，使热机的效率由蒸汽机的10％左右，提高到了40％左右。而且由于内燃机轻巧，适于用在交通工具上，对促进交通运输业的发展起了关键的作用。

观察教科书P21图2-2-2：瓶中的酒精燃烧后产生的高温、高压燃气将瓶盖顶出。根据这一现象制成了内燃机。

概念：燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功的热机叫活塞式内燃机。

原理：燃料字汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功。

种类：汽油机和柴油机

内燃机按照使用燃料的不同，分为汽油机和柴油机，他们的原理基本相似，我们今天一起来研究一下汽油机。

二、汽油机的工作过程

播放flash认识内燃机的结构动画：展现汽油机工作的四大冲程及其连续工作过程，可以用按钮控制每个冲程动作。

结合模型。给学生讲解：

(1)汽油机的构造：气缸、活塞、进气阀门、排气阀门、曲轴连杆、飞轮、火花塞。

(2)汽油机的冲程：汽油机活塞在气缸内上下往复运动，从一端运动到另一端就叫做一个冲程，每个冲程完成一种工作，汽油机的每个循环有四个冲程。

(3)四大冲程：通过动画模拟，详细讲解每个冲程的活塞动作情况以及功能。

内燃机原理以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程：

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。这是第一个冲程叫做吸气冲程。

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。这是第二个冲程叫做压缩冲程。此过程机械能转化为内能。

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。这是第三个冲程叫做做功冲程。此过程内能转化为机械能。（点火方式：点燃式点火）

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。这是最后一个冲程排气冲程。

此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。

(4)能的转化

让学生分析在整个过程中能的转化情况，学生利用已有的知识，和书上的介绍得出结论：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，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程，内燃机一旦开始做功，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推动汽车转动做功，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。这样内燃机就可连续工作下去了。

让学生观看汽油机的连续工作过程，加深印象。

小结：四冲程内燃机在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，汽缸内的燃油燃烧爆发1次，对外做功1次，在不做功的冲程，活塞靠飞轮的惯性运动。

三、柴油机的构造和工作过程

1、柴油机的构造：气缸、活塞、进气阀门、排气阀门、曲轴连杆、飞轮、喷油嘴。

2、工作过程：[学生结合教科书P25物理在线学习

   和汽油机一样包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程

但不同的是：①吸气冲程：只吸入空气

②压缩冲程：缸内气体被压缩的程度比汽油机厉害，温度高，压强大。

③做功冲程：压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油进行压燃式点火。

在完成对四个冲程的分析以后，可以组织学生参考下表分小组讨论，把动作过程和能量转化相结合，有助于理解和巩固。

 （4）关于柴油机的工作原理

教科书对柴油机原理的介绍进行了淡化处理，仅笼统说柴油机以柴油做燃料，构造和工作过程与汽油机相似。教师应该注意到此处与原来旧教材的差别。但是根据学生的具体情况，适当介绍一些柴油机和汽油机的区别也是很有意义的。

 四、飞向太空

喷气式内燃机：

    包括空气喷气式发动机（用在飞机上）和火箭发动机（用在火箭上）。利用航空煤油或液氢等燃料燃烧时产生高温高压的燃气，燃气向后喷出过程中，由于空气的反冲作用，使飞机或火箭向前高速飞行。

喷气式内燃机比活塞式内燃机更高效。

火箭发动机：火药通过燃烧产生的燃气体积膨胀，从尾端向后高速喷出，推动火箭向前飞行。

常用的火箭是多级火箭。火箭的多级设计可以提供更为持久的动力。

板书设计：

第 二 节  内燃机

            汽油机

1、内燃机

            柴油机

2、汽油机的工作过程

  吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程

  能量转化：内能              机械能

点燃方式：点燃式点火

3、柴油机

吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程

  能量转化：内能              机械能

点燃方式：压燃式点火

4、了解火箭发动机

课堂练习：

1.一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程，则1 min完成75个工作循环，活塞来回150次，做75次功。

2.如下图所示为某汽油机四个冲程的示意图，下列排列顺序正确的是（ C  ）

A.甲乙丙丁      B.乙甲丁丙      C.甲乙丁丙    D.丁乙甲丙

教学反思：