12.4热机与社会发展
热机与社会发展
12.4 热机与社会发展1．知道热机工作过程中的能量转化过程。
2．了解汽油机的工作原理和工作过程，提高读图能力。
3．通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识，培养学生通过交流讨论来学习的习惯。
4. 通过介绍热机的发明和发展，树立科学技术是第一生产力的观点。
教学重点：热机的共同特点，汽油机的构造、工作原理和过程。
教学难点：热机工作过程的能量转化情况。
多媒体课件、视频资料。
一、复习旧知，引入新课做功改变内能的实质：能量转化。
机械能转化为内能内能转化为机械能二、新课教学探究点一热机的作用及其发展1．热机的作用：热机在人类社会发展过程中产生了重要的推动作用，阅读教材p36插图，想一想热机给我们带来了什么好处？感受科学技术对社会发展所起的作用。
2．热机的发展：利用多媒体或挂图展示历史上和现实中的热机，让学生感受热机的丰富多彩和广泛用途。
3.从能量转化的角度来分析，得出热机的共同特点：将燃料燃烧时的化学能转化为内能，再通过做功把内能转化为机械能。
探究点二汽油机利用模型、课件，分析汽油机结构。
（教材P37活动、P38图12-17）1．了解汽油机的基本结构和各部件的作用。
2．明确每个冲程的完成过程和其中能量的转化情况。
3．出示柴油机的结构图，自学教材38页到39页信息浏览的内容，小组之间交流、讨论分析出汽油机与柴油机有哪些不同点？（2）在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次。
在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。
（3）在这个四个冲程中，利用飞轮的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
4．如何提高热机的效率：（1）分析汽油机工作时的能流图。
（2）常见热机的效率探究点三热机与环境利用互联网、生活经验等分析热机工作时所造成的污染。
1.汽油机的燃料：含铅汽油、无铅汽油、乙醇汽油2．火箭：神七发射3．热机造成的污染分析板书设计12.4 热机与社会发展一、热机1．概念及其能量转化2．热机的种类二、汽油机1．汽油机的工作原理2．汽油机与柴油机对比机实质上是将化学能转化为内能，再由内能转化为机械能的机器。
12.4 热机与社会发展
1、汽油机对外做功的方式是： （ A.飞轮带着活塞做功 B.混合气体压缩燃烧做功 C.对压缩混合气体点火燃烧做功 D.汽缸吸气做功
)
2、下列途径中，不能提高热机效率的是： （ ) A.尽量使燃料充分燃烧 B.尽量减少摩擦 C.尽量减少输出功率 D.尽量减少热量损失
经历了哪 几代历程？
从热机的发展历程我们可以看到：从蒸汽机、内燃机到 喷气发动机，各种热机的使用和发展都深刻地影响着人类 社会文明的进程，为提高社会生产力做出了巨大的贡献。
早期的火箭主要用于战争
而今人们更 注重它的和平 利用。例如发 射卫星、运送 空间站等等。 为了把卫星、 飞船等有效载 荷送上太空
不 同 点
结构 吸气冲程 压缩冲程 点火方式 工作循环
相 同 点
能量转化
活塞、曲轴运动
运动 优缺点
汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。
三、热机中能量的转化
化学能
（燃料） 热能 机械能
热 机 中 能 量 的 转 化
思
考：
1、如何提高热机的效率？ 使燃料充分燃烧 2、如何降低噪声废气污染？
在目前技术条件下，单级火箭无法使卫星 达到环绕速度，不能做卫星的运载火箭。多级 火箭在航行过程中，可把工作完毕而变得无用 的火箭壳体和发动机（死重）抛掉，以达到提 高速度的目的。 三级火箭的每一级都像一支独立的火箭。 发射时先点燃第一级火箭，几分钟后这级火箭 的燃料烧尽自动脱落，同时引燃第二级火箭， 第二级火箭燃料烧尽后也脱落，第三级火箭开 始工作，直到把卫星、飞船等送到预定轨道。 三级火箭像接力赛一样，都是在前一级的速 度基础上再加速。同时，由于每一级脱落后都 能使剩余部分中有效载荷的质量的比例增加， 火箭结构部分的质量在逐级减小，仅从这一点 来看就比单级火箭优越得多。
12.4热机与社会发展
电动车
太阳能汽车
太阳能汽车
小结
种类：蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机。 ⑴热机 共同点：将燃料燃烧时的 化学能转化为 内能，通过做 功把 内 能转化为 机械 能。 以汽油为燃料的热机。
⑵汽油机
工作时完成的四个冲程
一个工作循环完成 四个 冲程，其中只有做功冲程对 外做功，其他三个冲程为辅助冲程，靠 飞轮惯性 来 完成。
三 热机与环境
Ⅰ、热机的利用带来的环境污染 1、排出的废气温度较高。 2、废气中含有各种有害的气体和粉尘。 3 、热机工作时噪声污染严重 Ⅱ、怎样控制热机对环境造成的污染 1、改进燃烧设备（EFI系统）； 2、充分利用污染少的能源（无铅汽油）
3 、在排气管上安装消声器，以减少噪声污染
天然气 汽车
汽油机四冲程的特点
活塞 冲程名称 进气门 排气门 运动 方向
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 作用 能量的转化
开 关 关 关
关 关
关 开
吸入汽 油和空气 压缩气体 向上 提高温度 高温气体膨胀 向下 推动活塞做功
向下
无
机械能转 化为内能 内能转化 为机械能
向上
排出废气 两
无
次，曲轴转动 两 周。 做功 冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠 飞轮的惯性 来完 一个工作循环里，活塞往返 成。
请思考 汽油机的运转过程中，燃料放出的能 量是否全部用来对外作功了？
E1
E2 燃气能E
E3 E4
提高热机效率的主要途径：
1、尽可能使燃料充分燃烧；E2 2、尽量减小各种热量损失；E3
3、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。E4
• 热机工作时，用来作有用功的能量与燃料完全燃烧 放出的能量只比，叫做热机的效率。 • 热机效率=作有用功的能量Q1 /燃烧总能量Q • 汽油机的效率为20%~30%
热机与社会发展+精品教案
阅读题目，给出答案。
听讲。
观看视频，听老师讲解，了解电子燃油喷射系统。
这个实验展示了蒸汽机的工作原理。学生通过这个实验，对热机的工作原理产生一定的了解，从而引出热机的概念。
了解热机的概念和种类。
通过视频让学生对汽油机有一个感性的认识。
学生初步了解汽油机的构造和工作原理。
了解汽油机的结构和工作原理。
乙压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩混合气，使混合气的温度升高。
丙做功冲程：在压缩冲程末，火花塞产生电火花，混合气猛烈燃烧，形成高温、高压气体推动活塞向下，对外做功。
丁排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出。
教师再对每个冲程进行讲解。（后面四张ppt每一个动画都能点开播放）
（1）做功冲程将内能转化为机械能，为汽车等提供动力；其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
（2）汽油机在一个工作循环（四个冲程）中，活塞往复运动2次，气缸内的燃料燃烧1次，曲轴连杆带动飞轮转动2周，对外做功1次。
三、热机与环境
1.定义：热机运转中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
知道提高热机效率的途径。
知道内燃机工作时有废气污染，树立环保意识。
练习。
拓展延伸：了解电子燃油喷射系统。
板书设计
12.4热机与社会发展
一、热机的工作原理
1.把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置就是热机。
2.热机的工作原理，就是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做功把内能转化为机械能。
二、汽油机
记录板书。
听见并理解。
记录板书。
听讲，并记录关键内容。
听讲，并思考每个冲程中老师提出的问题。并对关键内容做笔记。
12.4 热机与社会发展+课件+2024-2025学年沪粤版物理九年级上册
柴油机 (填“汽油机”或“柴油机”)；它在吸气冲程
空气 (填“空气”“汽油”“柴油”或
吸入的物质是
“空气和燃料的混合物”)。
方法点睛：区分汽油机和柴油机主要看有没有火花塞。
1
2
3
4
5
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9
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热机的效率
8. [2024·芜湖月考]汽油因热值高常作为内燃机的燃料，已知
汽油的热值为4.6×107 J/kg，完全燃烧50 g汽油释放的热
完成
15
1
个做功冲程，完成
2
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个工作循环。
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12. [2023·安庆期末改编]我国自主研发的某品牌汽车进行技
术测试，已知该车在某段长1.15 km的水平路面做匀速直
线运动，用时40 s，汽车在行驶过程中受到的阻力为4
000 N，汽车在此过程中发动机效率为40％，汽油的热值
压缩
冲程相同。与图乙演示原理相同的是汽油机四冲程中
的
做功
1
冲 程。
2
3
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5. 用热水壶烧水至沸腾时，水蒸气会顶开壶盖。汽油机工作
中，与此能量转化相同的冲程是(
C
)
A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
1
2
12.4 热机与社会发展
讲授新课
请思考汽油机的运转过程中，燃料放出的能量是否全部用
来对外作功了？ E1
燃气内能E
E2 E3
提高热机效率的主要途径：
E4
1.尽可能使燃料充分燃烧；
2.尽量减小各种热量损失；
3.机件间保持良好的润滑以减小摩擦。
讲授新课
热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能 量之比，叫作热机的效率。 热机效率=有用功的能量E1/燃烧总能量E 汽油机的效率为20%~30%
讲授新课
三 热机与环境
1.热机的利用带来的环境污染 (1)排出的废气温度较高。 (2)废气中含有各种有害的气体和粉尘。 (3)热机工作时噪声污染严重 2.怎样控制热机对环境造成的污染 (1)改进燃烧设备（EFI系统）； (2)充分利用污染少的能源（无铅汽油） (3)在排气管上安装消声器，以减少噪声污染
蒸汽机 汽油机 柴油机 燃气轮机 喷气发动机 火箭发动机
化学 燃料
燃烧
高温 推动 气体
机械 运动
讲授新课
热机中能量的转化
化学能
（燃烧）
内能
（对外做功）
机械能
热机是一种将燃料燃烧时的化学能转化为内能， 然后通过做功，把内能转化为机械能的机械。
讲授新课
二 汽油机
汽油机是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧， 将内能转化为机械能的一种热机。
1.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运
动，此冲程是
（ C）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
随堂训练
2.汽油机在某个冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运
动，此冲程是
（ A）
A.吸气冲程
12.4热机与社会发展(共33张PPT)
电气时代 第二次工业革命
最早的汽车（1886年）
最快的汽车（1 600 km/h）
汽车中的巨无霸 （额定核载360吨）
一、提问：火箭、飞机、汽车的运动是怎样获 得动力的？
热机
观察实验：在一个试管 中装一些水，用软木塞 塞紧。对试管加热使水 沸腾，会看到什么现象， 说明什么问题？
现象：塞子被试管内热气推出，试管 口有“白雾”生成。
（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，外 界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出 的热量全部被水吸收）
12.4 热机与 社会发展
世界上最快的汽车：1678公里/小时
0~5秒 加速至160千米
5~15秒
15~40秒
点燃火箭发动机， 加速至时速
加速至时速563千米。 1600千米。
• 该车的名字叫寻血猎犬（Bloodhound ），使用的是欧洲“台风”战斗机的 喷气式发动机以及用螺栓固定的火箭 发动机。这辆车长长12.8米、重6.4吨 ，车轮使用高级钛制成，初步预计加 速到时速1600公里只需要40秒，行驶 速度将超过子弹的（一般子弹的速度 为700—1000米/秒）1/2，这种有别于 传统汽车的极速，决定了“寻血猎犬 ”不能采用传统的风洞测试和图纸模 拟，它的每一项处理细节都必须经由 一组功能强大的超级计算机矩阵来模 拟。只因在极速之下，车身外的任何 一点点多余的油漆涂层，都将足以导 致汽车方向的偏离，造成重大危险。
冲
和空气组
程
成的燃料 混合物从
进气门吸
入气缸。
进气门和排
2
气门都关闭
，活塞向上
压
运动，燃料
缩
混合物被压
冲
缩，压强增
程
大，温度升
12.4热机与社会发展
12.4热机与社会发展教学目标：1．知识与技能（1）知道热机工作过程中的能量转化过程。
（2）了解汽油机的工作原理和工作过程，提高读图能力。
2．过程与方法利用动画，研究并认识汽油机的基本结构、工作原理和工作过程。
3．情感态度与价值观通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识，培养学生通过交流讨论来学习的习惯。
教学重点：热机的共同特点，汽油机的构造、工作原理和过程。
难点：热机工作过程的能量转化情况，汽油机的构造、工作过程。
教学过程：一、旧知回顾，新课引入观察并思考酒精灯对试管中水加热时，水的内能变化。
思考:（1）木塞被顶开，是谁对它做了功？（2）水蒸气既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是什么能？（3）在这个过程中，有没有不同形式能量的相互转化？（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的？新课导入：上面的装置就是一个简单原始的热机。
二、新课教学：1.热机的作用、种类及其共同特点通过课本P36内容及图12-15《从手工操作到农业机械化》、《从马车到小汽车》、《从木帆船到远洋巨轮》等，归纳：热机使用推动了社会进步。
提问：热机有哪些种类？它们有什么共同特点？学生回答：热机有蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。
2.汽油机请学生带着问题阅读教材：（1）什么是汽油机？（2）汽油机的构造及各部件作用？学生阅读教材后回答：汽油机是用汽油作燃料的内燃机，它常应用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。
出示课件汽油机模型。
引导学生认识汽油机结构及各部分功能：进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。
（3）认识汽油机工作原理：出示课件汽油机工作原理动画，引导学生认识汽油机的四个冲程中进气门，排气门，活塞，连杆，曲轴等是如何运转的。
学生学习后请学生讨论回答下列问题：1.什么叫冲程？2.汽油机工作包括几个连续的冲程？3.在这几个冲程中，进、排气门的开闭情况怎样？活塞的运动情况又是怎样的？4.在这几个冲程中，压缩冲程是把什么能转化为什么能？做功冲程又是把什么能转化为什么能？请学生再次观看动画演示加深知识理解。
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柴油机的工作过程
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。
燃 烧 后 的 废 气Fra bibliotek 练习：1、如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（
B）
A
A.吸气冲程
B
B.排气冲程
C
C.做功冲程
D
D .压缩冲程
2、汽油机工作过程中，机械能转化为内能的冲程是（ D ）
空 气
柴油机的工作过程
压缩冲程 进气门和排气门都关 闭，活塞向上运动，活塞把 空气压缩得很小，空气的压 强更大，温度更高。在压缩 冲程末，缸内空气温度已超 过柴油的着火点。
柴油机的工作过程
做功冲程 在压缩冲程末，从 喷油嘴喷出的雾状柴油遇 到热空气立即猛烈燃烧， 产生高温高压的燃气，推
动活塞向下运动，并通过
3、汽油机的结构
气缸 火花塞
排气活门
进气活门
活塞 连杆 飞轮 曲轴
4、冲程：
汽油机工 作时，活塞在 汽缸里做往复 运动，活塞从 汽缸的一端运 动到另一端的 过程叫做冲程。
吸 气 冲 程
• 进气门打 开，排气 门关闭， 活塞由上 端向下运 动，汽油 和空气组 成的燃料 混合物从 进气门吸 入气缸。
汽油机和柴油机的异同表
汽油机
燃料 汽油 火花塞 结构 吸气冲程 点火方式 应用 工作循环 相 同 点 活塞、曲轴运 动 运动 能量转化
柴油机
柴油 喷油嘴
不 同 点
吸入的是汽油和空气的混合气体
点燃式 汽车、小型飞机 都有四个冲程
吸入的是空气
压燃压 拖拉机、载重汽车
（1）压缩冲程：机械能转化成内能 （2）做功冲程：内能转化成机械能 每一个工作循环，活塞往复两次， 曲轴转动两周，对外做功一次。 都需要外力 汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。
3、汽油机在压缩冲程中，工作物质被压缩，气缸中气体的（B ） A.压强增大，温度降低 C.压强减少，温度降低 B.压强增大，温度升高 D.压强减少，温度升高
4.如图是汽油机的四冲程示意图．在一个工作循环 中，做功冲程是（ B ）
（Ａ）
（Ｂ）
（Ｃ）
（Ｄ）
5、在四冲程内燃机工作的一个工作循环中，存在 着机械能转化为内能的过程，也存在着内能转化为 机械能的过程．这两个能量转化的过程存在于（ B ） Ａ．吸气冲程和压缩冲程 Ｂ．压缩冲程和做功冲程 Ｃ．做功冲程和排气冲程 Ｄ．吸气冲程和排气冲程 6、一台柴油机，飞轮每分钟转速为2400转，由此可 以判断出，该柴油机每秒种的工作循环为（ A ） Ａ．20次 Ｂ．40次 Ｃ．10次 Ｄ．15次
1、在四个冲程中，哪些 冲程发生了能量的转化？
2、哪个冲程使汽车获得
了动力？ 3、哪个冲程排出了汽车
机 械 能 转 化 为 内 能 内 能
吸气 压缩
获得 动力
做功 排气
排出尾气
转 化 为
机 械 能
的尾气？
四个冲程之间的关系：
在做功冲程时燃气 对活塞做功，内能转 化为机械能。其余三 个冲程靠飞轮的惯性 来完成.
1
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， 温度升高。
2
做 功 冲 程
在压缩冲程未 尾，火花塞产 生电火花，使 燃料猛烈燃烧， 产生高温高压 的燃气。高温 高压燃气推动 活塞向下运动， 并通过连杆带 动曲轴转动。
3
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。
汽油机四冲程的特点
活塞 冲程名称 进气门 排气门 运动 方向 吸气冲程
作用
能量的转化
开 关 关 关
关
关 关 开
向下 向上 向下
压缩冲程
做功冲程
吸入汽 油和空气 压缩气体 提高温度 高温气体膨胀 推动活塞做功
排出废气
无
机械能转 化为内能 内能转化 为机械能
排气冲程
向上
无
一个工作循环汽油机各部件运动情况
12.4热机与社会发展
从镰刀到联合收割机
从木帆船到远洋巨轮
从马车到小轿车
这么漂亮的车是怎么跑动起来的呢？
共同特点：
蒸汽机 汽油机 热机的种类： 柴油机 燃气轮机 喷气发动机 火箭发动机
燃料的 燃烧 化学能
内能
做功
机械能
热机的原理 把内能转化为机械能
二、内燃机种类
(1)汽油机 (2)柴油机
提示: 一个工作循环中， 活塞往复两次，飞轮 （曲轴）转动两周，做功一次。
6、热机的效率
内燃机的能流图：
E1
E2
燃气内能E
E3
提高热机效率的主要途径：
1、尽可能使燃料充分燃烧；
E4
2、尽量减小各种热量损失；
3、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。
7、热机与环境
Ⅰ、热机的利用带来的环境污染 ⑴、废气污染 a、排出的废气温度较高。使城市温度升高，会形成 “热 岛效应”。 b、废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘，直接影 响人们的身体健康和动植物的生存。 ⑵、噪声污染
优缺点
Ⅱ、怎样控制热机对环境造成的污染
⑴ 改进燃烧设备，消除烟尘； ⑵ 提高燃料的综合利用，采取之中供热 ⑶ 充分利用污染少和无污染的能源 ⑷ 在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染
天然气汽车
电动车 太阳能汽车 太阳能汽车
热机效率 由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料 燃烧时所释放能量的一部分。 热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的 W有 比值称为热机效率，即： η= ×100% Q放
完成：四个冲程。 活塞：往复两次。 曲轴：转动两周。 飞轮：转动两圈 对外做功：一次。 辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。
5、柴油机的构造
喷油嘴 排气门 气缸
进气门
活塞
连杆
曲轴 飞轮
柴油机与汽油机构造的区别
火花塞 喷油嘴 进气门 活塞 排气门 气缸
连杆 飞轮 曲轴
柴油机的工作过程
吸气冲程 进气门打开，排气 门关闭。活塞由上端 向下端运动，将空气 吸进气缸。