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2019-2020年九年級(jí)物理全冊(cè) 16.4 熱機(jī)教案 新人教版 教學(xué)目標(biāo)： （一）知識(shí)與技能 1、知道熱機(jī)中能量的轉(zhuǎn)化，了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理。 2、從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。 3、了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義。 4、通過(guò)能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率。 （二）過(guò)程與方法 1、通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解可以利用內(nèi)能來(lái)做功 2、通過(guò)觀察熱機(jī)課件或掛圖，了解熱機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。通過(guò)討論了解燃料的認(rèn)識(shí)和熱機(jī)效率 3、通過(guò)閱讀材料，了解熱機(jī)的發(fā)展與未來(lái)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 認(rèn)識(shí)科學(xué)、社會(huì)和技術(shù)的相互影響，理解科學(xué)技術(shù)發(fā)展的整體、結(jié)合化特征，確立正確的科學(xué)觀。 教學(xué)重點(diǎn)：四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理，燃料的熱值，熱機(jī)的效率 教學(xué)難點(diǎn)：四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理和燃料的熱值 教學(xué)方法：探究式教學(xué)法 教學(xué)用具：掛圖和課件 教學(xué)過(guò)程： （一）引入新課 從熱機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用是現(xiàn)代社會(huì)的重要特征引入新課， （二）新課教學(xué) 1、熱機(jī) 演示：在試管內(nèi)裝些水，用橡皮塞塞住，加熱使水沸騰（會(huì)看到什么現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生觀察）。 現(xiàn)象：橡皮塞被彈出。 分析：水蒸氣膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減少，橡皮塞獲得機(jī)械能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。內(nèi)能又是如何來(lái)的？燃料的化學(xué)能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 這一過(guò)程能量轉(zhuǎn)化的情況是：燃料的化學(xué)能——內(nèi)能——機(jī)械能 熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能能的機(jī)器。 熱機(jī)的種類很多，例如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。 2、內(nèi)燃機(jī) 內(nèi)燃機(jī)是一種常見的熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)因汽缸內(nèi)的燃料不同，可以分為汽油機(jī)機(jī)和柴油機(jī)。 對(duì)照掛圖講解汽油機(jī)的工作原理。 沖程：活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程叫做一個(gè)沖程。 四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。 結(jié)合四沖程汽油機(jī)的模型演示，介紹其基本構(gòu)造、工作過(guò)程，分析能量的轉(zhuǎn)化情況。 按四個(gè)沖程的順序，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩個(gè)氣門的開與關(guān)、活塞的運(yùn)動(dòng)方向、曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)情況等。還應(yīng)向?qū)W生說(shuō)明：在汽油機(jī)的四沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)活塞做功，其他三個(gè)沖程是靠飛輪的慣性來(lái)完成的。開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要靠外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，由曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，以后汽油機(jī)才能自行工作。每個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩軸。 指導(dǎo)學(xué)生閱讀科學(xué)世界，使同學(xué)們簡(jiǎn)單了解電噴汽車的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。 3、燃料的熱值 人類獲得內(nèi)能的主要途徑是燃燒燃料。如一個(gè)四口人之家使用不同燃料時(shí)的月消耗量分別為：柴約200kg，家用煤約90kg，液化石油氣約30kg。為什么使用不同燃料時(shí)的月消耗量會(huì)有這么大的差別呢？ 指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，并投影需要思考的問題： （1）、根據(jù)以上事例和生活經(jīng)驗(yàn)可知，燃燒相同質(zhì)量的不同燃料時(shí)，放出的熱量 。也就是說(shuō)，不同燃料燃燒時(shí)的放熱本領(lǐng) 。為了表示燃料的這種性質(zhì)，物理學(xué)中引入了 這個(gè)物理量。 （2）、什么叫做燃料的熱值？它的單位和符號(hào)分別是什么？ （3）、燃料可以分為 體燃料、 體燃料和 體燃料。 （4）、酒精的熱值是 ，表示的物理意義是 。 （5）、煤氣的熱值是 ，表示的物理意義是 。 （6）、什么叫做熱機(jī)的效率？汽油機(jī)的效率為 ，柴油機(jī)的效率為 。 （7）、在行駛的汽車后面，會(huì)感到汽車排出的尾氣是熱的，有時(shí)會(huì)排出黑煙并且聞到有汽油或柴油的味道，你能解釋其中的原因嗎？ （8）、試分析在內(nèi)燃機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能損失主要有哪幾個(gè)方面？提高燃料利用率的重要措施是什么？ 閱讀教材后，師生共同完成以上問題。 （1）、燃燒相同質(zhì)量的不同燃料時(shí)，放出的熱量不同。也就是說(shuō)，不同燃料燃燒時(shí)的放熱本領(lǐng)不同。為了表示燃料的這種性質(zhì)，物理學(xué)中引入了燃料的熱值這個(gè)物理量。 （2）、1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值。它的單位是焦每千克，符號(hào)是J/kg。 （3）、燃料可以分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。 （4）、酒精的熱值是3.0107J/kg，表示的物理意義是1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0107J。 （5）、煤氣的熱值約是3.9107J/m3，表示的物理意義是1 m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9107J。 （6）、用來(lái)做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。汽油機(jī)的效率為20~30％， 柴油機(jī)的效率為30~45％。 （7）、因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的排氣沖程中，排出的廢氣溫度還是很高的，故汽車排出的尾氣是熱的，有時(shí)會(huì)排出黑煙并且聞到有汽油或柴油的味道，這是因?yàn)槠桌锏钠突虿裼蜎]有完全燃燒造成的。 （8）、在內(nèi)燃機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能損失主要有：廢氣的溫度很高帶走很大一部分能量，還有機(jī)械的散熱和克服摩擦做功所消耗的能量。 提高燃料利用率的重要措施是設(shè)法利用廢氣的能量，并且盡可能使燃料完全燃燒、減少散熱克服摩擦做功所消耗的能量。同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行節(jié)約能源教育和增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的教育。 三、課堂練習(xí)（中考鏈接）： 1. （07年南京市）汽 油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由四個(gè) 沖程組成的，右圖中表示做功 沖程的是（ ） 2.（07年北京市）下 面是汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程， 其中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是（ ） A.吸氣沖程 B.排氣沖程 C.做功沖程 D.壓縮沖程 解析：根據(jù)示意圖來(lái)判斷汽油機(jī)的沖程要利用好兩個(gè)關(guān)鍵特征：1是氣門的開、閉情況；2是活塞的運(yùn)動(dòng)情況。氣門一開一閉時(shí)是吸氣或排氣沖程，如果活塞向下運(yùn)動(dòng)是吸氣沖程，活塞向上運(yùn)動(dòng)則是排氣沖程，這兩個(gè)沖程沒有能量轉(zhuǎn)化。氣門都閉合時(shí)是壓縮或做功沖程，如果活塞向上運(yùn)動(dòng)是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，活塞向下運(yùn)動(dòng)則是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。由以上分析不難判斷出正確的答案分別是B和D 3.（07年貴陽(yáng)市）熱機(jī)發(fā)展和應(yīng)用推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展，但同時(shí)又對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，還要消耗大量的不可再生能源，對(duì)此請(qǐng)你寫出一條合理建議： 。 4.（07年長(zhǎng)春市） 美國(guó)《大眾科學(xué)》雜志評(píng)出06—07年度奇思妙想十大發(fā)明，其中最引人注意的是“六沖程引擎”，這種引擎在完成四沖程工作后，會(huì)把水注入汽缸，使水瞬間變成水蒸氣，從而帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生第五沖程，為汽車提供動(dòng)力。第六沖程是讓水蒸氣進(jìn)入冷凝器，變成可再次注入汽缸的水。其中第五沖程相當(dāng)于四沖程內(nèi)燃機(jī)的_________沖程，在第六沖程中發(fā)生的物態(tài)變化是__________。請(qǐng)你指出該“六沖程引擎”的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：________________________________。 解析：熱機(jī)的出現(xiàn)和使用極大地推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展，但也不可避免的帶來(lái)了環(huán)境污染等問題，對(duì)此既不能漠然視之也不能因噎廢食的不再使用熱機(jī)，積極的態(tài)度應(yīng)該是努力發(fā)展科技，改進(jìn)熱機(jī)的構(gòu)造，提高其效率，改用清潔能源等。 參考答案：3.提高熱機(jī)效率；以天然氣或氫氣作燃料；大力開發(fā)太陽(yáng)能、水能、原子能的應(yīng)用。4.做功 液化 節(jié)約能源和提高效率 四、布置作業(yè) 1、實(shí)際上燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計(jì)算的要 ，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要 。因此，提高燃料 是節(jié)約能源的 重要措施。 2、多數(shù)小轎車使用 機(jī)，大型載重車使用 機(jī)，輪船使用大型 機(jī)。 3、現(xiàn)代航天器一般用液態(tài)氫作燃料，這是因?yàn)樗哂衃 ] A、較小的比熱容 B、較低的沸點(diǎn) 較大的熱值 D、較大的密度 4、判斷 （1）火箭屬于熱機(jī)。 [ ] （2）改善燃燒條件，使燃料盡可能完全燃燒，可以使燃料的熱值增大。[ ] （3）熱機(jī)做的有用功越多，效率就一定越高。 [ ] （4）熱機(jī)的功率大，效率就一定高。 [ ] 5、質(zhì)量為3kg的石油，用去1/3后，剩下的石油 [ ] A、比熱容變?yōu)樵瓉?lái)的2/3，熱值不變。 B、比熱容不變，熱值變?yōu)樵瓉?lái)的2/3。 C、比熱容和熱值都變?yōu)樵瓉?lái)的2/3。 D、比熱容和熱值都不變。 6、煤的熱值是2.9107J/kg,完全燃燒10t煤放出的熱量是 [ ] A、2.9109J B、 2.91010J C、2.91011J D、2.9108J 7、已知某型號(hào)柴油機(jī)的效率為n, 柴油機(jī)的熱值為q，則完全燃燒質(zhì)量為m的柴油，能放出熱量Q= ，這些熱量通過(guò)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化對(duì)外所在的有用功W= 。