师：同学们大家好，欢迎来到物理课堂。今天我们一起来学习初中物理北师大版九年级全一册第十章第四节的内容——热机。在学习本节课之前，请同学们观察老师手里的这台斯特林发动机。在老师演示其工作过程时，请大家思考，斯特林发动机在工作中有哪些能量转化。
（老师演示斯特林发动机）
师：通过演示实验，我们看到酒精灯燃烧时，将酒精的化学能转化为内能，高温高压气体推动活塞运动，把内能转化为机械能。而且这台斯特林发动机还配备了一台发电机。
（老师将发电机连入斯特林发动机，LED小灯泡发光）
师：看，LED小灯泡发光了，这表明在这个过程中，发电机将机械能转化为了电能。同学们看清楚了吗？像这样由燃料燃烧产生高温高压气体，把内能转化为机械能的机器，我们称之为热机。世界上最早的热机是蒸汽机，它需要一个能使水沸腾，产生高温高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可用木头、煤、石油、天然气，甚至燃烧垃圾作为热源来加热，使蒸汽膨胀，推动活塞做功。热机都有哪些分类呢？除了蒸汽机，内燃机、燃气轮机、喷气式发动机都属于热机。生活中很多交通工具靠热机提供动力，热机为我们生活带来极大便利，其发明和使用对人类社会发展也起到重要作用。我们把燃料在气缸内燃烧，产生高温高压燃气推动活塞做功的机器称为内燃机。那内燃机又分为哪些种类呢？以汽油作为燃料的内燃机，我们叫汽油机；以柴油作为燃料的热机，我们叫柴油机。本节课我们就对柴油机和汽油机逐一进行介绍。
首先，请同学们看屏幕左侧单缸汽油机的结构示意图。单缸汽油机有一个进气门，空气和汽油的混合物可通过进气门进入气缸；还有排气门，燃料燃烧产生的废气可通过排气门排出机体；有火花塞，它能周期性产生电火花，点燃汽油和空气的混合物；汽缸是汽油和空气燃烧的场所；活塞可在气缸内上下往复运动；连杆把活塞和曲轴连接起来，在曲轴外部还有一个质量很大的飞轮。我们把汽油机工作时，活塞在气缸内，从气缸顶端运动到底端，或从气缸底端运动到顶端的过程，称为一个冲程。我们已经了解了汽油机的结构，那汽油机是如何工作的呢？它在工作过程中分为四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
先来看吸气冲程，此时进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，气缸内气压减小，大气压将汽油和空气的混合物压入气缸，活塞由气缸顶端运动到底端，这一过程就是吸气冲程。
曲轴持续转动，接着进入压缩冲程，此时进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽油和空气混合物被压缩，活塞由气缸底端运动到顶端，汽油和空气的混合物内能增大，温度升高，此过程中机械能转化为内能。
压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，曲轴转动对外做功，活塞由气缸顶端运动到底端，此过程中内能转化为机械能，这就是做功冲程，飞轮因具有惯性带动曲轴持续转动。
然后是排气冲程，此时进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，燃烧产生的废气排出机体，活塞由气缸底端运动到顶端。
总结一下，进气门打开的是吸气冲程；排气门打开的是排气冲程；进气门和排气门都关闭，活塞向上运动的是压缩冲程，此时机械能转化为内能；进气门和排气门都关闭，活塞向下运动且有电火花的是做功冲程，内能转化为机械能。明白了吗？我们知道了汽油机的工作过程，汽油机工作过程由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程这四个冲程组成，我们统称为一个工作循环。下面让我们通过一个动画观察汽油机连续工作的过程，请同学们在观察动画时思考：一个工作循环分为几个冲程，活塞往复几次，曲轴转动几圈，对外做功几次。
（播放动画）
师：一起总结一下，四冲程内燃机一个工作循环，经过四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两圈，对外做功一次。四个冲程中，只有做功冲程将内能转化为机械能，其他三个冲程都依靠飞轮的惯性完成。若某台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1800转每分钟，那它10秒钟完成多少个冲程？对外做功多少次呢？请同学们按下暂停键，独立思考完成。
（学生思考计算）
师：我们来一起看，汽油机一个工作循环有四个冲程，活塞上下往复两次，曲轴转动两周对外做功一次，所以1800转每分钟等于1800转除以60秒，即30转每秒，那么10秒钟飞轮将转动300圈，也就是150个工作循环，一共600个冲程，对外做功150次，你明白了吗？学习了汽油机的工作过程，请同学们思考以下三个问题：第一个问题，在四个冲程中，哪些冲程发生了能量转化？第二个问题，哪个冲程使汽车获得了动力？第三个问题，哪个冲程排出了汽车的尾气？请同学们思考一下。
（学生思考）
师：我们一起来看，四个冲程中，压缩冲程和做功冲程发生了能量转化，压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能。第二个问题，哪个冲程使汽车获得动力呢？在四个冲程中，只有做功冲程将内能转化为机械能对外做功，所以是做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程依靠飞轮惯性完成。第三个问题，哪个冲程排出汽车尾气呢？排气冲程是将燃烧产生的废气排出机体的，所以是排气冲程排出尾气。学习了汽油机的工作过程，汽油机比较轻便，但有个弊端，就是提供的动力不足。在生活中，像一些大货车和大型机械都是依靠柴油机来提供动力的。请同学们观察大屏幕左端单缸柴油机的结构示意图，我们发现单缸柴油机的结构示意图与汽油机的很相似，都有进气门、气缸、活塞、连杆、曲轴。但我们知道汽油机顶端是火花塞，柴油机顶端却是喷油嘴。正是因为柴油机顶端是喷油嘴，所以在柴油机工作过程中，吸气冲程吸入的只有空气。下面让我们一起来看柴油机的工作过程，请同学们在学习过程中思考柴油机与汽油机工作过程的相同点和不同点。