教学要求
1.常识性了解四冲程内燃机的构造和工作原理。
2.了解热机中能的转化。
3.了解汽油机和柴油机的主要区别。
教具
1.汽油机和柴油机的模型。
2.内燃机做功冲程演示器。
教学过程
(一)复习提问
1.改变物体内能的两种方法是什么?
2.内能有哪两方面的主要应用?举例说明。
3.什么叫热机?举出几种常见的热机说明热机中能的转化。
(二)进行新课
引入提问:内燃机是指燃料直接在气缸内燃烧的热机内燃机有哪两种?
本节将要学习汽油机和柴油机这两种内燃机的构造、工作原理以及它们之间的不同点。
(板书)内燃机;
1.汽油机
(1)简介什么叫汽油机指出汽油在汽油机气缸内燃烧、生成高温高压燃气,燃气推动活塞而做功。燃气的内能转化为活塞运动的机械能。
(2)汽油机的构造:
教师结合汽油机模型演示讲解汽油机的构造。并指出和演示什么叫做一个冲程
(板书)1.汽油机的构造:气缸、活塞连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。
活塞在汽缸里往复运动、活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程
讲解火花塞时,要演示火花塞产生电火花的现象,讲明它的主要功能是点燃汽油的作用。讲解并演示曲轴转动,说明活塞在汽缸中往复运动,通过曲轴变成转动。讲解进气门和排气门的开合,要说明它是由齿轮巧妙组合控制,以解开学生的疑点。
(3)汽油机的工作原理
教师演示汽油机模型。提问活塞在气缸中往复运动,有无规律?指出多数汽油机是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程不断循环、周而复始连续工作的。
①吸气冲程:
教师演示汽油机吸气冲程要求学生注意观察:活塞运动方向,进气门和排气门的开合情况。吸气冲程的作用是什么?看课本34页图3-8甲。
学生回答,教师小结:吸气冲程、活塞由上端向下端运动,此时进气门打开,排气门关闭。活塞向下运动使气缸里的气体体积变大,压强减小(低于大气压)于是汽油和空气组成的混合物从进气门被吸入气缸里。
②压缩冲程:
教师演示汽油机模型压缩冲程要求学生观察进气门、排气门和活塞在气缸中的运动情况。压缩冲程能的转化。
学生回答,教师小结:压缩冲程进气门和排气门都关闭,活塞向上运动压缩汽油和空气燃料的混合物做功,活塞的机械能转化为燃料混合物的内能,压强变大,温度升高。
③做功冲程:
教师演示汽油机模型做功冲程,要求学生观察活塞运动方向,进气门排气门的开闭情况以及火花塞产生的电火花(汽油机模型是用小灯泡的发光表示火花塞产生电火花),并说明做功冲程能的转化。
学生回答,教师小结:压缩冲程末尾,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压燃气。高温高压燃气对活塞做功,推动活塞向下运动,并通过连杆带动轴转动。此时进气门和排气门均关闭。在做功冲程中,燃气的内能转化为活塞运动的机械能。
教师用汽油机做功冲程演示器,演示做功冲程,以加深对这个冲程的了解。
汽油机做功冲程演示器可自制,(装置如图)简介如下:取直径约9厘米的马口铁罐头盒做气缸。在罐头盒底中央凿孔恰能按装上汽车汽油机用火花塞将其罐口向上固定于铁架台上。用导线将产生高电压的感应圈和火花塞连接好。以开关控制电路之通断。以罐盒盖做活塞。并将装有汽油的喷雾器准备好。
演示时,用喷雾器向罐盒内喷入少量雾状汽油,将罐盖盖于罐口,接通电源使感应圈工作,由于火花塞产生电火花点燃罐内汽油和空气的混合燃料,产生高温高压燃气,将罐盖向上冲起。
提问:说说做功冲程能的转化。
答:汽油在气缸中猛烈燃烧,汽油的化学能转化为内能、释放热量。高温高压燃气膨胀对活塞做功,燃气的部分内能转化为机械能。
④排气冲程:
教师演示汽油机模型的排气冲程,观察活塞运动方向和进气门和排气门的开闭情况。并说明此冲程的作用。
图(18T321)
学生回答:教师小结:排气冲程、活塞向上运动、进气门关闭、排气门打开、废气被排到气缸外。
教师总结并(板书)2.汽油机是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
说明:在开始运转时,要靠外力先使曲轴转动起来。由曲轴通过连杆带动活塞运动,待汽油机发动起来,它才能自己工作。
(4)应用:简介汽油机轻巧的特点,及常用在汽车、飞机和小型动力机械上面。
2.柴油机
(1)柴油机的构造和工作过程:
教师要求学生阅读课本35页柴油机一段课文。思考:柴油机与汽油机比较,在构造上、工作过程有哪些异同点?
在学生自学的基础上,组织学生就上述问题进行讨论,教师结合柴油机的模型,进行演示和讲解。
①汽油机和柴油机在构造上的异同:柴油机的构造和汽油机相似,主要的不同是柴油机气缸顶部没有火花塞,而有一个喷油嘴。由此喷油嘴可向气缸内喷入雾状柴油。
(板书)3.柴油机:①柴油机气缸顶部没有火花塞,而有一个喷油嘴。其它构造与汽油机相似。
②柴油机与汽油机工作过程的异同,柴油机的工作过程与汽油机一样也分为吸气、压缩、做功、排气冲程不同的是:柴油机在吸气冲程吸入气缸的是新鲜空气、而汽油机吸入的则是汽油和空气的混合燃料。在压缩冲程末汽油机是靠火花塞产生电火花,使燃料燃烧。而柴油机是在压缩冲程末、从喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气立即燃烧(汽油机的点火方式叫点燃式,柴油机的点火方式叫压燃式)。由于柴油机中燃气的温度和压强比汽油机中燃气的温度和压强高,所以做功冲程里柴油机燃气做的功也比较多。