沪科版九年级物理12-3内燃机--教学案.doc

内燃机教学案

学习目标

1．了解汽油机的根本构造和工作原理。

2．了解柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。

3．了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。

重点、难点

内燃机的构造和工作原理；汽油机和柴油机的区别和联系．

教学过程

新课引入：什么是热机？

1．答复以下能量转化：

给自行车打气时，打气筒的筒壁会发热：

水蒸气顶起壶盖后，水蒸气自身会液化：

2.观看实验：

用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，

内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧，来获得更大的动力？

3．热机和内燃机

=1\*GB3①、热机：燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置

=2\*GB3②、内燃机：直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。

二、新课知识：

内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，叫做汽油机和柴油机

工作循环：内燃机的工作过程以一个循环为一个单位，一个循环又分为四个冲程。

四个冲程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

〔一〕、汽油机：用汽油作燃料的内燃机

1、构造：进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。

〔名词解释〕冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程

2、工作原理

汽油在气缸内燃烧，汽油的化学能转化为内能，产生高温高压的燃气，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。

①吸气冲程：〔第一个冲程〕

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，进气门翻开，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。这个冲程是靠外力做功完成

②压缩冲程：〔第二个冲程〕

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。这个冲程也是靠外力做功完成的，机械能转化为内能

=3\*GB3③做功冲程：〔第三个冲程〕

压缩结束时虽然温度较高，但未能到达燃料的燃点。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。这时是汽油机本身在做功，实现了内能向机械能的转化。

=4\*GB3④排气冲程〔最后一个冲程〕

做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门翻开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。

提示：此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。

归纳：

工作过程

活塞

进气阀

排气阀

气体

吸气冲程

向下

开

闭

吸入汽油和空气混合物

压缩冲程

向上

闭

闭

汽油和空气混合物温度升高，压强增大

做功冲程

向下

闭

闭

高温高压气体推动活塞对活塞做功

排气冲程

向上

闭

开

废气排出

3、能的转化

考虑：汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？

常识：方法一，用手“摇车”；方法二，接通电源，开动“马达”。

解释：“马达”也好，“摇车”也好，都是为了给内燃机输入能量，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局部通过做功，一局部通过飞轮〔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。

结论：做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成

4、总结

内燃机在一个工作循环中，有两个冲程有能量转化，压缩冲程和做功冲程，但只有做功冲程是内能

转化为机械能，其它三个冲程都是靠飞轮的惯性来工作的。在汽油机的一个工作循环中，活塞往复两次，

曲轴〔或飞轮〕转动两周，对外做功一次。

〔二〕、柴油机：用柴油作燃料的内燃机

柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程

柴油机与汽油机的不同点：

1、构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴。

2、工作过程：

吸入的气体不同

汽油机吸入的是空气和汽油的混合气体？柴油机吸入的只是空气。

压缩情况不同

柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度更高，这个温度早已超过了柴油的燃点。

=3\*GB3③点火方式不同

汽油机靠火花塞点火,这种点火方式称为点燃式。。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧，这种方式称为压燃式。

=4\*GB3④用途方面：

柴油机比汽油机廉价，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载