【知识与能力目标】
1、理解内能可以转化为机械能。
2、知道热机中能量的转化。理解四冲程汽油机的构造和工作原理。
【过程与方法目标】通过观察汽油机模型和汽油机活动挂图的演示理解汽油机的工作过程，能够简单描述汽油机的四个冲程。
【情感态度价值观目标】
1、通过观察汽油机模型和汽油机活动挂图的演示培养学生观察理解问题的能力。
2、通过学习热机的应用，激发学生的学习兴趣，培养学生将科学知识应用于人类社会的意识。
【教学重点】理解内能可以转化为机械能。
【教学难点】汽油机四个冲程的理解。
◆课前准备◆ 1.多媒体课件。
2.实验器材：试管、水、橡皮塞、酒精灯、火柴、汽油机模型、汽油机活动挂图。
一、引入新课1、复习提问：请举例说明机械能可以转化为内能。学生举例：打气时气筒会发热用锯子锯木料时锯条会发热2、刚才的
事例都说明机械能可以转化为内能，那么反过来想内能会转化为机械能吗?
二、进行新课：
1、利用内能做功
(1)演示实验：水蒸气冲开橡皮塞1
现象：在水沸腾一段时间后，橡皮塞被水蒸气冲开。
思考：这个实验现象说明了什么?引导回答：说明了水蒸气的内能会转化为橡皮塞的机械能。师述：刚才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，内能会转化为机械能的效率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧，来获得更大的机械能?
(2)介绍书中的实验：酒精燃气冲开盖子学生看书中的内容，了解这个实验的做法及实验现象。理解：这个实验说明了酒精燃气的内能快速转化为盖子的机械能。理解：这个实验说明了把燃料移到容器的内部去燃烧，可以获得更大的机械能。
2、蒸汽机蒸汽机是最早的热机。
(1)热机的原理：将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。
(2)热机是热力发动机的简称。
(3)阅读：物理在线，了解热机的发展史蒸汽机――内燃机――喷气发动机――火箭发动机3、形形色色的热机—汽油机的工作过程
(1)今天我们来学习热机中的内燃机的代表：汽油机。内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机。汽油机是最常见的内燃机，以汽油为燃料。
(2)构造(观看活动挂图，边指示边讲解) 。
进气门，排气门，火花塞，汽缸，活塞，连杆，曲轴。
(介绍名称的同时，介绍各部分的功能) 。
(3)冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
(4)工作原理。 (结合活动挂图的演示) (讲解时提醒学生注意观察活塞的运动方向、气门的开闭、连杆、曲轴的运动情况)内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。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，进气门打开，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。这是第一个冲程，吸气冲程。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。此时是机械能转化为内能。这是第二个冲程，压缩冲程。压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。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。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程，做功冲程。 2做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程，排气冲程。此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。
(5)重点强调能的转化。在压缩冲程中活塞向上运动压缩汽缸中汽油和空气的混合气，机械能转化为内能。在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惯性来完成。
(6)热机的启动热机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。
(7)热机的应用汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
4、教师介绍
(1)喷气发动机
(2)火箭发动机
物理热机的效率知识点
1.物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题，所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。
2.由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到IO0%，一般情况下：蒸汽机效率6%～15%，汽油机的效率20～30%，柴油机的效率30%～45%。
3.热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。
核心知识
热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因：
第一，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧;
第二，热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能;
第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量;
第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功。
据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机效率一般都比较低。
提高热机效率的途径
根据前面所归纳的损失能量的几个原因，我们只要有针对性地将各种损失的部分尽可能减小，便可使效率提高。
(1)改善燃烧环境，调节油、气比例等使燃料尽可能完全燃烧;
(2)减小各部分之间的摩擦以减小磨擦生热的损耗;
(3)充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率大大提高。
教材分析
“热机”是人教版九年级第十六章第四节内容，是在学生学习并初步掌握了内能、热量、比热容等后的一个综合，是将物理学知识服务于社会的一个典例。虽然在新课标下的考试要求不高，仅仅是“了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义”的层次。但能很好地体现了我们现行物理教材的“从生活走向物理，从物理走向社会”、“渗透科学-技术-社会观念”的特点。本节内容编排图文并茂、简洁明快、形象生动，能激发学生学习物理的兴趣和求知欲，在学习中观察、体验，并探究物理规律，感悟科学研究方法，感受生活中处处有物理，物理存在于我们生活之中，激发学生学知识、学科技的兴趣。
学生分析
九年级的学生学习物理已经一年，有一定的基础，而且已经学习过机械效率，对比学习热机效率应该不太难。经过几年的教学改革，大多数学生已经能自主学习，并且小组已经相当成熟，已经建立健全了小组合作评价机制。学生自主学习、小组合作学习的意识比较强。在掌握知识上学生两极分化严重，知识的应用深度不够，所以更应当发挥小组的作用。
教学目标
知识与技能：
1、了解四冲程汽油机的基本工作原理。
2、从能量转化的角度认识燃料的热值。
3、了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
4、通过能量的转化和转移，认识热机效率。
教材分析：
本节教材讲解四冲程汽油机的基本工作原理，并从能量转化的角度认识燃料的热值，对内能的利用在人类发展史上的重要意义，以及热机效率都有阐述。教学目标：1.知识与技能
●了解四冲程汽油机的基本工作原理. ●从能量转化的角度认识燃料的热值.
●了解内能的利用在人类发展史上的重要意义. ●通过能量的转化和转移，认识热机效率. 2.过程与方法
●通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功.
●利用动画、图片或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理. ●通过阅读“科学世界”了解现代汽车的一些常识. ●通过学生讨论了解燃料的热值和热机效率. 3.情感态度与价值观
●通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力. ●通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面.教学重点与难点：
重点：汽油机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值.难点：热机中的能量转化及损失，了解热机效率.教学器材：酒精灯、试管教学课时：1时教学过程：
引入新课
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?
进行新课
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机(1)汽油机
最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机我们首先介绍汽油机①构造(出示模型或挂图。边指示边讲解)。
进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。(介绍名称的同时，介绍各部分的功能)
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。
(边动作边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况)
内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程开始工作前，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，进气门打开，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。这是第一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。这是第二个冲程
压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。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。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程
做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。 ③能的转化。
教师：汽车在开动前，是如何使内燃机起动的?学生回答后总结：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部分通过做功，一部分通过飞轮(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。
(2)柴油机
柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。
①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②柴油机与汽油机的不同点：
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;
工作过程上：吸入的气体不同(汽油机吸入的是什么?柴油机吸入的只是空气);压缩情况不同(问：汽油机压缩冲程末温度、压强多大?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);
点火方式不同(汽油机靠火花塞点火。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);
用途方面：柴油机比汽油机便宜，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、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。小结：
1、四冲程汽油机的基本工作原理.
2、燃料的热值.
3、内能的利用在人类发展史上的重要意义板书设计：
第四节热机
一、汽油机
1、构造：
2、工作原理：
3、能的转化：
二、柴油机
1、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
2、柴油机与汽油机的不同点：(1)构造方面：
(2)工作过程上：压缩情况不同点火方式不同(3)用途方面：作业：
(l)简述四冲程内燃机的工作过程。 (2)回答下列问题：
①内燃机的四个冲程顺序能颠倒吗?为什么?
②内燃机一个工作循环活塞往复运动几次?曲轴转动几周?教学后记：
本节主要是对汽油机和柴油机的工作原理、构造的学习，同时，使学生知道燃料的热值，让学生明白节约能量的重要性。
教学目标
(一)知识与技能
1、建立热值概念。知道热值是燃料的重要特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。
2、了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。
(二)过程与方法
通过社会调查、分组交流合作，了解热机效率及热机带来的负面影响。
(三)情感态度与价值观：
了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能够简述热机使用产生的排放物
对环境的不良影响，培养自觉的环保意识，激发学生的社会责任感。
教学重点
燃料的热值、热机效率以及学生环保意识的培养。
教学难点
热机效率的理解和环境保护。
课前准备
木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气(打火机中装有)等燃料样本，多媒体课件，布置学生课前进行有关环境污染方面的社会调查。
教学过程
一、引入新课
无论是烧菜做饭，还是奔驰的汽车与火车，乃至直入苍穹的火箭等都离不开燃料。即从原始人类学会用火的那天起，至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的。那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少用来做了有用功?以及燃料的燃烧对环境会造成那些影响呢?今天我们一起来学习“第四节热机效率和环境保护”。
二、新课教学
1、课件展示：木柴取暖、煤气烧饭、锅炉中煤炭燃烧、内燃机车、飞机、轮船等，引出常见的燃料。
2、设疑：常见的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等，在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢?如果不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢?
3、交流与讨论：如何比较不同燃料燃烧释放能量的能力的不同?
注：如果学生不能回答，可由教师引导：必须保证哪些量相同才能进行比较?(燃料的质量要相同，而且都要完全燃烧)。
(一)燃料的热值
燃料的热值：把1千克某种燃料完全燃烧释放出的能量(热量)叫做这种燃料的热值。用q表示。单位是J/kg，气体燃料热值单位是J/m3。
注意，质量必须是单位质量1千克，必须完全燃烧。
强调：热值是燃料的重要特性，只和燃料的种类有关，与质量和是否完全燃烧无关。
学生查热值表，并表述木柴、液化气热值的物理意义。
由热值的定义我们知道：
1kg的干木柴完全燃烧释放出1.2×107J的热量;
那么质量为m kg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量，怎么计算?
m﹒q
由此得出热值的计算公式：Q=mq 。
思考：气体燃料通常不用质量而用体积，因此计算气体燃料放热时，公式应该写成Q=qV
例：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。
解：查表可知q=3.3×107J/kg，
所以Q=mq=4 kg×3.3×107J/kg=1.32×108 J。
答：完全燃烧释放的热量为1.32×108 J。
估算练习：在图12-26所示的情况下，所需的干木柴、烟煤和汽油。
交流与讨论：在图12-26中，实际需要的干木柴、烟煤和汽油的质量大大超过计算得出的数值，这是为什么?
(二)热机效率
实际上热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作的过程中损耗掉了。
课件展示：教材图12-27“热机燃料燃烧能量走向示意图”。
由图可知，真正能转变为有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。
热机效率：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。用η表示(即η=Q有/Q总×100%)。
过渡语：为了合理利用能源，人们一直都在努力提高热机的效率。
自学P38第四自然段
交流与讨论：如何合理利用能源，提高热机的效率?
归纳：主要途径是减少热机各种能量损失。
具体措施：(1)使燃料尽可能完全燃烧(煤粉、鼓风)
(2)减小机械摩擦(选用优良润滑油)
(3)尽量简化机械传动部分(三角旋转式发动机)
5、课件展示：各种热机的效率
思考：热机的效率能否达到100%?为什么?
(三)环境保护
热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了一些负面影响，造成了环境污染，如噪声污染、废气污染等。
课件展示：燃料燃烧造成的环境污染的有关图片和生活场景。
交流与讨论：通过上面的展示，并联系我们的生活环境谈一谈：燃料燃烧对环境有哪些影响?
归纳：(1)燃料燃烧排放的烟尘，使空气混浊，影响动植物生长。
(2)汽车等交通工具排放的尾气：如过多二氧化碳，引起地球温室效应，全球气候变暖。CO能造成“煤气中毒”，让人缺氧致死。二氧化硫会形成酸雨，危害植物、危害庄稼，破坏生态平衡，还会腐蚀建筑物……
阅读：我国大气环境质量标准和信息窗内容，进行环保总动员。
三、课堂小结：
1、热值：①概念：②单位;③公式：④计算：
2、热机效率：①概念：②提高热机效率的途径：具体措施：
3、保护环境，从我做起。
四、课堂练习
1、液化气的热值是4.9×107J/ m3，，其物理意义是，完全燃烧5 m3的液化气可以产生J的热量。
2、火箭常用液态氢气作燃料，其原因是。
3、下列关于热值的说法正确的是( )
A、燃料不燃烧，其热值为零。
B、燃料不完全燃烧其热值要变小。
C、.燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。
D、燃料燃烧时放出热量多的其热值就大。
4、一个含0.6 kg无烟煤的蜂窝煤，能烧开5瓶水，而0.6 kg的液化气可以供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的不同，若q无烟煤=3.4×107J/kg，5瓶水的质量是9kg，从20℃到烧开，那么这个煤炉的效率是。(一个标准大气压下)
5、要提高热机的效率，下列做法不可行的是( )
A、尽量减少废气带走的热量。
B、尽量保持机械部件之间有良好的润滑。
C、尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。
D、尽量减少散热损失。
6、煤和石油在燃烧时生成的气体中含有大量的二氧化碳、氮氧化合物等，燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，这些和排放到空气中，严重污染了大气。
7、用煤炭烧开水，水实际吸收的热量远远小于依照热值计算的热量，为什么?
作业设计
①一台大型推土机的推力约为3×104N，匀速推着土总行程达10km，消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。
②点燃一只无烟煤(0.6kg)，能烧开5瓶水，而点燃0.6kg的液化气可以供普通人家烧一天的饭菜，开水还可以烧淋浴用的洗澡水。这样看来：不同的燃料( )不相同。若q无烟煤=3.4×107J/kg，5瓶水的质量约为9.5kg，从20℃烧开，那么这个煤炉的热效率是( )
板书设计
第四节热机效率和环境保护
一、燃料的热值。
热值：1千克的某种燃料完全燃烧时放出的热量。
(1)符号：q
(2)单位：焦/千克。(J/kg)。或气体燃料的热值：J/m
3(3)热值的物理意义:
(1)公式：Q=mq或q=Q/m
二、热机效率。
三、环境保护。