文档内容
人教版九年级 第十四章 内能的利用
第1节 热机 （教学设计）
年级 九年级 授课时间
课题 第1节 热机
1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的
教学 重要作用。
目标
2. 了解汽油机的构造及工作过程。
3. 了解柴油机的构造及工作过程。
从燃料的燃烧中获得内能是人类使用能量的主要来源，热机是一种广泛使用
的动力设备，通过本节内容的学习，学生不仅可以学到一些有用的实际知识，还
可以了解物理知识对解决实际问题的重要作用。教科书对于汽油机和柴油机都是
教材
从构造、工作过程和优缺点三方面来讲述的。构造只介绍了那些为讲清工作过程
分析
所必须知道的部件，优缺点只作了简略介绍，工作过程讲得比较详细。
本节内容由“热机”“汽油机”和“柴油机”三部分组成。了解四冲程汽油
机的基本工作原理是本节教学的重点，也是难点。
汽油机和柴油机机模型. 酒精灯、试管、塞子、水等。
教学
多媒体ppt，包含视频：《汽油机的工作过程分解》、《四冲程汽油机工作过
器材
程》、《课堂总结》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课
【播放图片并提问】超音速汽车属于汽车范畴的一种。地球上的超音速汽
车代表有英国工程师研制出的一辆时速达到1000英里（1610公里）/小时，名
观察超音速汽
为“寻血猎犬”的汽车。前IBM公司工程师萨德尔和波音公司工程师扎恩西领
车图片，思考
导的35人研究小组也推出了一款超级汽车“美洲之鹰”。
回答问题，进
超音速汽车的时速为什么能够超过音速？是怎样获得机械能的？今天我们
入情景.
一起学习热机的工作原理—《14.1热机》。
学习新课
一、热机
1. 实验探究：利用内能可以做功
【演示实验】在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使
水沸腾，请同学们观察现象。观察并分析实
验现象，归纳
出结论.
观察到的现象有：
①瓶塞被冲出来；②管口附近出现“白雾”。
【提问】实验中的能量是怎样转化的？
【分析归纳】①酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为水的内能；
②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的内能转化
为瓶塞的机械能.
③结论：利用内能可以做功.
2. 热机
【出示图片同时讲解以下内容】
（1）热机：各种利用内能做功的机械叫做热机. 观察图片，知
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能. 道热机的定
（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等. 义、原理及分
（4）常见热机——内燃机 类.
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.
【例题1】如图所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，
以下说法正确的是（ ）
A．试管口出现的“白雾”是气体
B．水蒸气对外做功，内能增加
C．水蒸气对外做功，温度升高
D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
做例题并回答.
【答案】D.
【解析】A．试管口出现的“白雾”是小液滴，即水蒸气遇冷液化而成的
小液滴，故A错误；
BC．水蒸气对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，故BC
错误；
D．蒸汽机的工作原理，是把内能转化为机械能.试管内水蒸气的内能可以
转化为塞子的机械能，与做功冲程相同，故该实验基本展示了蒸汽机的工作原
理，故D正确。所以选D.
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二、汽油机【利用图片或视频进行讲解】
1. 工作原理 观察图片，了
利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。 解汽油机的主
2. 汽油机的构造 要构造、工作
由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。 过程。
观察四个冲程
3. 工作过程 的工作过程，
（1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫 进排气门的关
做一个冲程。 闭、打开情
（2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲 况，分析压
缩、做功冲程
程组成。多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
能量的转化情
（3）汽油机的工作过程分析
况。
【通过播放视频学习】
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。
做例题，并进
能量转化：内能转化为机械能。
行交流回答.
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。
（4）汽油机一个工作循环情况总结
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2】内燃机有四个工作冲程，如图所示是内燃机的_______冲程，
活塞上升时，汽缸内气体的内能______（选填“减少”或“增加”），_____
能转化为______能。【答案】压缩，增加，机械，内。
【解析】从图中可以看出进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，所以
是压缩冲程。压缩冲程活塞向上运动，压缩气体，使气体的体积减小、温度升
高、机械能转化为内能。
【例题3】内燃机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四
个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油
机每秒钟对外做功_____次。
【答案】吸气、压缩、做功、排气，10.
【解析】内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，
曲轴转动二周，对外做功一次。汽油机的飞轮速度是 =
汽油机每秒钟对外做功 =10（次）
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三、柴油机
1. 工作原理：利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做
功。
2. 柴油机的构造：与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火
花塞而是一个喷油嘴。
3. 工作过程
【出示图片，与汽油机对比讲解】
根据老师所提
（1）柴油机的工作过程与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排
问题，分析比
气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴
较柴油机和汽
转动两周，对外做功一次。
油机在构造上
（2）柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点：
和工作过程中
①汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料
有哪些不同之
燃烧，产生高温高压的气体（俗称“点燃式”）；柴油机汽缸顶部没有火花
处，这些不同
塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，
之处会引起哪
此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“压燃
些变化?
式”）。
②汽油机吸气冲程吸入空气和汽油的混合物；柴油机吸入气缸内的物质只
有空气。
4. 汽油机与柴油机的优缺点：
①汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方
便.汽油机在摩托车、汽车上特别是小型汽车上大量使用.
②柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车和轮船上.
③柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高。因此从节约能源、降低燃料
阅读“科学世
成本角度上讲，柴油发动机在小汽车上的推广使用具有更重大的意义.
界”,了解现
5. 指导学生阅读“科学世界”,了解现代汽车的主要构造、原理及发展情
代汽车的主要
况.
构造、原理及
【例题4】关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ） 发展情况.
A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油
C．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
D．汽油机与柴油机使用的燃料不同
【答案】A.
【解析】A．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，A
错误.
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，B正确.
C．柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故
C正确.
D．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料
是柴油，故D正确. 所以选A。
【例题5】关于热机，下列说法中正确的是（ ）
A. 汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞B. 柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸
C. 汽油机和柴油机除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成
的
D. 改进技术后，热机的效率可以达到100%
【答案】C.
【解析】汽油机顶部是火花塞，而柴油机顶部是喷油嘴；柴油机的吸气冲
程，吸入汽缸的是空气。无论怎样改进技术，只能使能量的损失减小，而不可
能避免能量的损失，所以热机效率不可能达到100%。内燃机四个冲程中，只有
做功冲程是对外做功的，内能转化为机械能，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性
完成的。 所以选C.
1. 热机是利用_______能做功的机械。热机的种类有蒸汽机、________、汽轮机、
____________等。
【答案】内，内燃机，喷气发动机.
【解析】热机是利用内能做功的机械。热机的种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷
气发动机等。
2. 如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于________冲程，该冲程将________能转
化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功_______次。
【答案】做功，内，10。
【解析】如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是
做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，
燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成40个冲程，则
每秒它对外做功10次，飞轮转动20周。
课
堂
练
习
图1 图2
3. 如图是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
（1）这种内燃机是______机；
（2）它表示的是______冲程；
（3）在这个冲程中______能转化为______能；
（4）完成这一冲程，曲轴和飞轮转______转。
【答案】（1）柴油机；（2）压缩；（3）机械，内能；（4）半。
【解析】（1）由图可知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机。
（2）图中的气门闭合、活塞上行，所以是压缩冲程；
（3）压缩冲程活塞对缸内气体做功，是机械能转化为内能的冲程。
（4）曲轴转一圈可以完成2个冲程，故完成一个压缩冲程时曲轴转动半圈。
4. 如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在
乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。课
堂
练
习
甲 乙 丙
【答案】丙图.
【解析】在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如图所示.
5. 根据汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴
B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物
C．做功冲程是内能转化为机械能
D．压缩冲程是机械能转化为内能
【答案】B。
【解析】A．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，故A正
确，不符合题意；
B．工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B
错误，符合题意；
C．做功冲程将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意；
D．压缩冲程将机械能转化为内能，故D正确，不符合题意。
所以选B.
6. （多选题）如图所示为汽油机的四冲程示意图，下列说法中正确的是（ ）
A．一个工作循环的正确顺序是：丁→乙→丙→甲
B．丙冲程是内能转化为机械能
C．乙冲程中存在着化学能转化为内能的过程
D．丁冲程吸入汽缸的是汽油和空气的混合物
【答案】CD.
【解析】甲图，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；乙图，气门都关闭，火
花塞点火，活塞向下运行，是做功冲程，将内能转化为机械能；丙图，两气门都关闭，
活塞向上运行，是压缩冲程，将机械能转化为内能；丁图，进气门打开，活塞向下运
行，是吸气冲程.
A．四个冲程的正确顺序是丁丙乙甲，故A错误；
B．丙冲程压缩冲程，是机械能转化为内能，故B错误；
C．乙冲程是做功冲程，燃料燃烧，化学能转化为内能的过程，故C正确；D．丁冲程是吸气冲程，吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，故D正确。
所以选CD.
第1节 热机
项目 汽油机 柴油机
课 相同点 把内能转化为机械能；一个工作循环有四个冲程.
堂
燃料 汽油 柴油
小
不 汽缸构造 汽缸顶部有一个火花塞 汽缸顶部有一个喷油嘴
结 同
吸气冲程 空气与汽油的混合物 空气
点
在压缩冲程结束时，火花塞 在压缩冲程结束时，喷油嘴喷出
压缩冲程
产生电火花，是“点燃式” 雾状柴油并燃烧，是“压燃式”
轻巧、功率小、转速高， 笨重、功率大，经济性能好，
特点与应用
适用于轿车和轻型车辆 适用于载重汽车、轮船等
第1节 热机
一、热机
1. 概念：把内能转化为机械能的机器.
2. 原理：把燃料燃烧产生的内能，通过做功转化为机械能.
3．种类：蒸汽机、内燃机、喷气式发动机等。
二、汽油机
1. 构造：进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴等.
板
2. 工作过程：一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运
书
动两次，曲轴转动两周，对外做功一次.
设
3. 能量转化情况：压缩冲程，机械能转化为内能；做功冲程，内能转化为机械能.
计
三、柴油机
1.柴油机与汽油机的相同点：一个工作循环都要经历四个冲程；能量转化情况相同.
2.柴油机与汽油机的不同点：
①构造方面：汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴.
②点火方式不同：汽油机是点燃式点火，柴油机为压燃式点火.
③用途方面：汽油机轻巧，用于轿车、摩托车等；柴油机笨重，用于卡车、轮船等.
作
业
1. 由于学生没有接触过实际的汽油机，教学中要充分利用汽油机教具模型、课件或
图片，来介绍它的基本构造和名称，以及各部分结构在机器工作过程中的作用，教材中
未提及的构造可以不作补充。要让学生了解四冲程汽油机的工作过程，对吸气、压缩、
做功和排气的基本过程有所了解。强调在四冲程汽油机的四个冲程中，做功和压缩冲程
课
中发生的能量转化。
后
反 2. 在讲解柴油机时，可以采用与汽油机对比的方法，结合柴油机的构造简图，讲述
思 它与汽油机在构造上的异同，对于它们相似的地方，只需做简略的说明，而重点介绍它
们的吸气冲程、压缩程度、点火方式上的不同。这样安排有利于学生抓住重点.
