三、热机的工作原理教学设计及课堂实录

2.3热机的工作原理教学设计

白银市平川中学

齐博远

【教材分析】

本节课是了解内燃机的工作原理，本节课知识点多，结构比较清晰。通过这部分知识的学习，有利于学生更好的认识热机。有利于培养学生把物理中的理论与实际生活相结合的能力。在授课方式上，采取的是以老师的讲授和学生实验探究为主，引导学生进行自主学习。

【学情分析】

1、知识分析：学生已经学习了热力学第一定律及能量守恒定律等有关知识。理论上已经具备了学习这节课的能力。2、能力分析：高二学生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论；从初中的形象思维到高中的抽象思维；从初中简单的逻辑思维到高中复杂的分析推理的转变过程中。从心理学的角度分析他们的一般能力已经具备，具有一定的观察能力、记忆力、想象力。但对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力还很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确;但学生对感性材料的认知能力较强，接受新知识的能力也很强;而且学生的社交能力也正处于发展阶段，需要得到不断的提高。

【教学目标】

1.物理观念

（1）通过类比、讨论，能归纳出热机的定义。

（2）

通过观看视频，小组实验、讨论，能准确说出内燃机的工作原理。

（3）通过阅读教材、小组讨论，能完整说出热机工作的基本过程。

（4）通过认识热机，体会热机带给人们生活、工作方式的变革。

2.科学思维

能构建模型，进行推理、论证、质疑、创新。

3.实验探究

通过分组实验、探究热机的工作原理。

4.科学态度与责任

培养学生的科学精神和爱国主义精神以及在知识传承上的社会责任。

【教学重点难点】

教学重点

1.能准确说出热机的概念。

2.

能完整说出五种热机的工作原理及工作过程。

教学难点

1.制冷机的工作原理。

2.用能量守恒定律分析热机原理。

【教学方法】

阅读类比、思考讨论、实验探究、总结归纳、讲解法

【教学准备】

多媒体；自制燃气小涡轮、压缩式点火器、内燃机模型、五号电池（26节）。

【教学过程】

教学流教

学

活

动

程

复习导入

学生活动

让学生回答1、复习与本节课相关的内容：能量守恒定律。

复习；观察2、演示实验：转动的小涡轮。引入新课。

实验现象。从能量的角度分析涡轮转动的原因。

通过阅读课教师引导学生归纳

热机的概念：燃烧使燃料中的化学能转化成工作物质的内能，本，

认真思考并再消耗工作物质的内能而对外做功，将一部分内能转化为机械能的回答

装置叫热机。

1展示查阅

的资料：蒸蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。

汽机发展历纽可门、瓦特是蒸汽机的改良者

史中的重大图片展示；了解蒸汽机的发展历史

事件。

课件展示蒸汽机的原理图（动态、静态），归纳工作原理。

1、工作原理：锅炉中的水受热变成水蒸气,水蒸气经管道进入

汽室,通过滑动阀控制,蒸汽轮流着从两汽路进入汽缸,驱动活塞往

复运动,对外做功.

2、工作物质：水蒸气

3、能量变化：化学能→内能→机械能

回答：一部提问：内能全部转化为机械能吗？

分

通过原理图总结燃气轮19世纪80年代出现了采用新型蒸汽技术的热机——蒸汽轮机，它利用压强高达数千万帕斯卡的高压水蒸气驱动叶轮，带动转机的工作原理

子旋转。蒸汽轮机的转速很高，可以输出强大的动力，火电厂、核

电厂大都采用它。

看燃气轮机的工作原理图。

展示图片，了解我区燃气轮机的使用情况。

1、燃料在汽缸内燃烧，直接利用汽缸内生成的高温高压气体推动了解知识

活塞做功，这样的热机叫做内燃机。

2、汽油机（奥拓发动机）、柴油机（狄赛尔发动机）都是内燃机

一．

热机的概念

二．

蒸汽机

三．蒸汽轮机

四、内燃机

探究归纳：内燃机的一个工作循环中

（1）冲程 （2）吸入物质

（3）压缩程度（4）点火方式

（5）活塞往复次数

（6）曲轴转动圈数

展示动画，教师总结。

五．燃气轮机

展示图片

实验探究

归纳总结回答

燃汽轮机没有气缸和活塞，工作时燃油被喷入燃烧室，燃烧后产生高温高压燃气，驱动涡轮旋转。燃汽轮机的结构简单，易于维护，而且摩擦部件少，效率高达50%~60%，燃汽轮机广泛地应用在喷气式飞机中。

特别提醒：热机必须有热源和冷凝器，工作时总要向冷凝器中散热，总有Q1＞W.即使是理想热机，无摩擦、无漏气，也不可能把吸收的热量Q1全部转化为机械能，因此η＜1. 通过学习，了解我国在喷气式飞机领域的发展情况。

让学生从能量守恒的角度理解知识。

学生总结归守恒的方程。

学生了解其工作过程。

六．制

广义的讲，制冷机跟内燃机一样都属于热机，只是两者的作用正纳，写能量冷机

好相反。

图片展示相反过程。通过图片讲解制冷机工作原理

制冷机的压缩机在电动机等的带动下做功，将蒸汽状的制冷剂压入冷凝器(散热器)，制冷剂在冷凝器(散热器)中液化，放出热量；液态的制冷剂进入蒸发器后，通过很细的管道后膨胀、汽化，这个过程中冷库的温度降低．其后再次进入压缩机，准备下一次循环过程．

特别提醒：制冷机可以使用不同的制冷剂．过去常用氟利昂，但是因为氟利昂会破坏大气的臭氧层，现在已改用R134a了．

播放录音、展示图片、播放视频

小结

热机的概念

1、蒸汽机和蒸汽轮机。（工作原理、工作物质、能量变化）

２、内燃机和燃气轮机。（工作原理）

３、制冷机。（工作原理）

巩固训练一、热机

1．热机是把_______转化为_______的一种装置．

2．蒸汽机和蒸汽轮机是把_______的内能转化为机械能，内燃机和燃气轮机是把________的内能转化为机械能．

二、蒸汽机和蒸汽轮机

1．蒸汽机：工作物质是________，它是从加热器吸收热量，其中部分热量用于推动活塞_______，剩余的热量排入冷凝器．

冰箱、空调机都是制冷机。

七、科学足迹、小结、课堂训练

通过录音、图片、视频增强民族自豪感、提高文化自信、弘扬爱国主义精神。

学生回答

2．蒸汽轮机：它是用高压水蒸气驱动_______，带动转子高速旋转，

能输出强大动力．

三、内燃机和燃气轮机

学生回答

1．内燃机

(1)燃料在汽缸内燃烧，直接利用汽缸内生成的高温高压气体推动活塞做功．

(2)工作原理

①内燃机的一个工作循环一般由______、_____、_______和_______四个冲程组成．四个冲程循环往复，内燃机持续工作．内燃机的一个工作循环，活塞往复____次，做功____次，飞轮转____转．

②能量转化

在内燃机工作的四个冲程中，只有______冲程燃气对外做功，完成______向_______的转化；压缩冲程是将_________转化为____能的过程．

2．燃气轮机

燃气轮机没有汽缸和活塞，工作时将燃油喷入__________，燃烧后产生高温高压燃气，驱动涡轮旋转，将燃气的_______转化为________．

四、制冷机

制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于_____，只是两者的作用正相反．热机利用吸收的热量的一部分做功，同时将另一部分排放；而制冷机则利用外界对它所做的功，从待冷却物体中吸收热量，同时向高温物体排放．

变式训练1

下列叙述正确的是(

) A．在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴

B．在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油

C．在压缩冲程中，汽油机是压燃机点火，柴油机是点燃式点火

D．在做功冲程中，汽油机汽缸里燃气压强比柴油机里的高

图2－3－5所示为电冰箱的工作原理．压缩机工作时，使制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环从而达到制冷的效果，那么，下列说法正确的是(

) A．在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量

B．在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量

C．在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩并放出热量

D．在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩并吸收热量

变式训练2

制冷机向空气放出的热量用Q1表示，从冷库吸收的热量用Q2表示，需要外界做功用W表示，关于三者的关系正确的是(

) A．Q1＝Q2＝W

B．Q1＜Q2＜W C．Q2＞Q1＞W

D．Q1＝Q2＋W

2.3热机的工作原理

热机的概念

1、

蒸汽机

2、

蒸汽轮机

板书设计3、

内燃机

（汽油机、柴油机）

吸气、压缩、做功、排气

4、

燃气轮机

5、

制冷机