师：同学们大家好，今天我们来学习第十四章内能的利用。第一节第一课时，汽油机。汽车通过发动机来提供动力，我们来看一张发动机的图片，结构复杂的发动机是如何为汽车提供机械能的呢？下面我们通过一个实验来开启发动机学习之旅，大家观看实验视频。
看这个实验，在试管中装入一些水，将水烧开，然后用橡胶塞塞紧，继续加热，注意观察出现的现象。
生：通过视频看到橡胶塞飞出。
师：橡胶塞的机械能是如何变化的呢？橡胶塞由静止变为斜向上飞出，速度和高度都增大，而质量不变，因此机械能增加。那又是什么形式的能量转化为橡胶塞的机械能呢？我们可以从能量流向图来找寻答案。酒精燃烧时，它的化学能转化为高温气体的内能，通过热传递的方式使试管中水的内能增大，水在升温直至沸腾的过程中，管内气体内能不断增加，推动橡胶塞做功，管内气体的内能转化为橡胶塞增加的机械能。由此可知，橡胶塞的机械能由管内气体的内能转化而来。人类发现可以利用内能对外做功，并且制造出了各种利用内能做功的机械，统称热机。
热机的种类有很多，老师要介绍的第一种热机是蒸汽机。一提到蒸汽机，同学们脑海里是否浮现出瓦特、第一次工业革命等字眼呢？其实，蒸汽机并不是瓦特发明的，公元一世纪，古希腊数学家希罗制造出人类历史上第一个依靠水蒸气驱动的装置——气转球，但它在当时只是一种玩具，没有实用价值。1712 年，英国工程师纽可门改良出第一台具有实用价值的纽可门蒸汽机，但热效率很低，燃料消耗量很大，因此广泛使用于燃料充足的煤矿等地。又过了半个世纪，瓦特对蒸汽机进行一系列重大改良，提高了蒸汽机的热效率。蒸汽机终于成为可用于一切动力机械的万能原动机，并且在纺织、采矿、运输等部门得到广泛应用，社会生产开始进入蒸汽时代。
瓦特改良的蒸汽机开辟人类利用能源的新时代，标志着第一次工业革命的开始。图中展示的是利用蒸汽机制造的蒸汽机车、蒸汽火车。那么蒸汽机是如何工作的呢？老师用动态图展示蒸汽机的工作情况。燃料在外部燃烧加热，锅炉内的水产生大量的水蒸气进入气缸，在气缸内利用水蒸气的内能推动活塞做功，进而在活塞、连杆、曲轴的共同作用下对外输出动力。大家能试着写出蒸汽机的能量流向图吗？
生：燃料在外部燃烧加热，锅炉内的水通过热传递的方式释放的内能最终转移给水蒸汽，推动活塞做功，水蒸气增加的内能转化为活塞增加的机械能。
师：从中我们发现，蒸汽机通过水和水蒸气作为中间能量载体，燃料燃烧释放的内能在进入气缸前已经有很大损耗。因此，利用蒸汽机制造的蒸汽机车不仅车身庞大笨重，热利用率也低。大家有什么办法来改进这种热机呢？
生：如果省去锅炉和水这个中间过程的能量消耗，燃料燃烧释放的内能直接推动活塞做功，不仅热利用率可以大幅提高，同时发动机的体积也会大大减小。
师：为了提高热机的效率，减少中间过程的能量消耗，人们将燃料直接放入气缸内燃烧来产生动力。这是一种体积更小、效率更高的热机，叫内燃机。其中一种内燃机使用汽油作为燃料，称为汽油机。
汽油机是把汽油和空气混合物放入气缸内，接下来是否马上开始燃料的燃烧过程呢？研究表明，在高温高压的环境下，燃料燃烧更充分，释放的内能也更多。因此，为了让汽油更好地燃烧、做功，在汽油燃烧前，我们需要创造一个高温高压的环境。那如何在气缸内创造一个高温高压的环境呢？