师：同学们，大家好，欢迎走进物理课堂。今天我们一起学习人教版九年级物理第一节热机。上课前，老师先带同学们观看中华人民共和国成立70周年的阅兵视频。
现场，反坦克导弹方队领队是邹美瑜少将、李振领少将，受阅的红箭10反坦克导弹既能精确打击地面目标，又能抗击低空飞行目标。目前，我军已形成多种发射类别、多种射程、多种制导方式的反坦克装备体系。
向右看，特战装备方队领队是田岳少将、王信民少将。全地形车机动灵活，空中突击旋翼机展翅欲飞，这两型装备适应复杂战场环境，能实现兵力兵器快速投送、灵活部署，是破袭突击、出奇制胜的拳头力量。
在生活中，有许多交通工具为我们提供了便利，这些交通工具类似于阅兵仪式上的装备。大家知道是什么机械为它们提供运行动力吗？
生：热机。
师：同学们回答得很好，热机早已广泛应用于我们的生活，为我们带来了便利。今天，我们就一起来揭开热机的神秘面纱，了解它、学习它。接下来，我们通过一个视频观察实验，了解热机的工作原理。在试管内装入1/3体积的水，用软木塞塞住，然后用酒精灯对试管加热。同学们注意，实验过程中，千万不要让管口对准人。观察实验时，思考大屏幕上的三个问题：一、你观察到了什么现象？二、白气是如何形成的？三、你能说出这个过程中的能量转化吗？
实验过程中，酒精燃烧释放热量，将化学能转化为内能，通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对瓶塞的压力越来越大，最后将瓶塞推出试管口，这就是水蒸气对瓶塞做功。同时，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到大量白气，所以白气是悬浮在空气中的小水珠。我们能看到软木塞被冲出去，说明机械能在此过程中增加了，机械能是燃料燃烧时将化学能转化为水和水蒸气的内能。当水蒸气把软木塞冲出去时，是将水的内能转化成软木塞的机械能，热机就是利用了这一原理。
了解了热机的原理，大家知道热机有哪些种类吗？请同学们阅读课本18页第二、三自然段，自学热机的概念和分类。看完课本，请按下暂停键。
师：我们把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机械叫做热机。那么热机有哪些种类呢？刚才同学们介绍了，热机可以分为蒸汽机、内燃机、蒸汽轮机、喷气式发动机、火箭等，广泛应用于我们的生活，比如火车、小汽车、喷气式飞机、火箭以及火力发电。小汽车是生活中应用最为广泛的交通工具之一，大家知道小汽车用的是热机的哪一种吗？
生：内燃机。
师：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，我们叫做内燃机。那么内燃机又有哪些种类呢？请同学们看书。
生：使用汽油作为燃料的内燃机叫汽油机，使用柴油作为燃料的内燃机叫柴油机。
师：所以内燃机可分为汽油机和柴油机。这节课我们将逐一研究这两种内燃机。大屏幕左边是汽油机的模型图，展示的是四缸四冲程的汽油机；大屏幕右边是一缸四冲程汽油机的剖面图。我们结合剖面图介绍汽油机的结构。这个位置是汽油机的进气门，这个就是进气门的阀门，此状态阀门打开，汽油和空气的混合物才能通过进气门进入气缸。在它右边是排气门，这个装置就是排气门的阀门，此状态排气门关闭，只有排气门阀门打开时，燃烧产生的废气才能通过排气门排出机体。这是气缸，为燃料提供燃烧的场所，气缸内部有一个圆柱体的活塞。活塞下端是连杆，连杆下端是曲轴，连杆将活塞和曲轴连接起来。在气缸上端有火花塞，火花塞会周期性向气缸内喷入火花，点燃空气和汽油的混合物。在曲轴连接机体的地方，还有一个质量很大的飞轮。
刚才我们结合大屏幕介绍了汽油机的主要结构，那汽油机是如何连续工作的呢？活塞从气缸顶端运动到底端，或者从底端运动到顶端的一个过程，我们称之为一个冲程。老师借助幻灯片上的图片逐一介绍。当曲轴转动时，带动连杆和活塞向下运动，且使进气门打开，排气门关闭。这时气缸内气压减小，大气压就会将汽油和空气的混合物压入气缸，这个冲程我们称之为吸气冲程。
当曲轴持续转动，带动连杆和活塞从气缸底端运动到气缸顶端，进气门和排气门同时关闭，在向上运动过程中，压缩气缸内的空气和汽油混合物，对其做功，使其温度升高，内能增加。这个活塞从气缸底端运动到顶端的过程，我们称之为压缩冲程。
在压缩冲程结束时，火花塞向气缸内喷入火花，点燃高温环境下的汽油和空气的混合物，产生大量气体，同时释放大量热量。因进气门、排气门都关闭，使气缸内气压增大，气体对活塞压力增大。高温高压气体就会推动活塞向下运动，对活塞做功，使其从气缸顶端运动到气缸底端，带动曲轴转动，带动飞轮运动，对外做功，将内能转化为机械能，完成做功冲程。由于飞轮具有惯性，会持续转动，使进气门关闭，排气门打开，活塞会从气缸底端运动到气缸顶端，推动燃烧产生的废气从排气门排出机体，这个过程我们称之为排气冲程。
我们了解了汽油机的结构，学习了汽油机的一个工作循环。当汽油机从吸气到压缩到做功到排气完成这四个冲程，我们称之为完成一个工作循环。
学习了汽油机的一个工作循环的四个冲程，老师考考同学们，请完成大屏幕上的题目。
生：进气门、排气门都关闭。因为在压缩冲程的时候，进气门和排气门都关闭，活塞由气缸底端向上运动，燃料混合物被压缩，气缸内温度升高，气压增大，曲轴转动了半圈，在这个过程中完成了从机械能到内能的转化。
师：刚才这位同学对四冲程汽油机工作过程总结得很好，汽油机工作的四个冲程只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，靠安装在曲轴上的飞轮惯性来完成，所以它的启动必须借助外力。四冲程汽油机一个工作循环包括四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两圈，只对外做功一次。一个四冲程的汽油机连续完成吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，称为完成一个工作循环，对外做功一次，活塞往复两次，曲轴转动两周。若一个单缸四冲程汽油机曲轴每分钟转动1800次，它每秒钟对外做功的次数是多少呢？