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2019-2020年九年級物理全冊 16.4 熱機教案 新人教版 (I) 教學目標： （一）知識與技能 1、知道熱機中能量的轉(zhuǎn)化，了解四沖程汽油機的基本工作原理。 2、從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值。 3、了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義。 4、通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，認識熱機的效率。 （二）過程與方法 1、通過演示實驗使學生了解可以利用內(nèi)能來做功 2、通過觀察熱機課件或掛圖，了解熱機的結(jié)構(gòu)和工作原理。通過討論了解燃料的認識和熱機效率 3、通過閱讀材料，了解熱機的發(fā)展與未來社會發(fā)展的關系 （三）情感、態(tài)度與價值觀 認識科學、社會和技術的相互影響，理解科學技術發(fā)展的整體、結(jié)合化特征，確立正確的科學觀。 教學重點：四沖程內(nèi)燃機的工作原理，燃料的熱值，熱機的效率 教學難點：四沖程內(nèi)燃機的工作原理和燃料的熱值 教學方法：探究式教學法 教學用具：掛圖和課件 教學過程： （一）引入新課 從熱機的大規(guī)模應用是現(xiàn)代社會的重要特征引入新課， （二）新課教學 1、熱機 演示：在試管內(nèi)裝些水，用橡皮塞塞住，加熱使水沸騰（會看到什么現(xiàn)象，引導學生觀察）。 現(xiàn)象：橡皮塞被彈出。 分析：水蒸氣膨脹對外做功，內(nèi)能減少，橡皮塞獲得機械能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。內(nèi)能又是如何來的？燃料的化學能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 這一過程能量轉(zhuǎn)化的情況是：燃料的化學能——內(nèi)能——機械能 熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能能的機器。 熱機的種類很多，例如蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。 2、內(nèi)燃機 內(nèi)燃機是一種常見的熱機。內(nèi)燃機因汽缸內(nèi)的燃料不同，可以分為汽油機機和柴油機。 對照掛圖講解汽油機的工作原理。 沖程：活塞在汽缸內(nèi)往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程叫做一個沖程。 四沖程汽油機的一個工作循環(huán)包括：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。 結(jié)合四沖程汽油機的模型演示，介紹其基本構(gòu)造、工作過程，分析能量的轉(zhuǎn)化情況。 按四個沖程的順序，引導學生觀察兩個氣門的開與關、活塞的運動方向、曲軸的轉(zhuǎn)動情況等。還應向?qū)W生說明：在汽油機的四沖程中，只有做功沖程是燃氣對活塞做功，其他三個沖程是靠飛輪的慣性來完成的。開始運轉(zhuǎn)時，要靠外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，以后汽油機才能自行工作。每個工作循環(huán)中，活塞往復兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩軸。 指導學生閱讀科學世界，使同學們簡單了解電噴汽車的優(yōu)點，增強環(huán)保意識。 3、燃料的熱值 人類獲得內(nèi)能的主要途徑是燃燒燃料。如一個四口人之家使用不同燃料時的月消耗量分別為：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的月消耗量會有這么大的差別呢？ 指導學生閱讀教材，并投影需要思考的問題： （1）、根據(jù)以上事例和生活經(jīng)驗可知，燃燒相同質(zhì)量的不同燃料時，放出的熱量 。也就是說，不同燃料燃燒時的放熱本領 。為了表示燃料的這種性質(zhì)，物理學中引入了 這個物理量。 （2）、什么叫做燃料的熱值？它的單位和符號分別是什么？ （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）、什么叫做熱機的效率？汽油機的效率為 ，柴油機的效率為 。 （7）、在行駛的汽車后面，會感到汽車排出的尾氣是熱的，有時會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)燃機中，燃氣的內(nèi)能損失主要有哪幾個方面？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，放出的熱量不同。也就是說，不同燃料燃燒時的放熱本領不同。為了表示燃料的這種性質(zhì)，物理學中引入了燃料的熱值這個物理量。 （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的效率。汽油機的效率為20~30％， 柴油機的效率為30~45％。 （7）、因為內(nèi)燃機的排氣沖程中，排出的廢氣溫度還是很高的，故汽車排出的尾氣是熱的，有時會排出黑煙并且聞到有汽油或柴油的味道，這是因為汽缸里的汽油或柴油沒有完全燃燒造成的。 （8）、在內(nèi)燃機中，燃氣的內(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。同時對學生進行節(jié)約能源教育和增強環(huán)境保護意識的教育。 三、課堂練習（中考鏈接）： 1. （07年南京市）汽 油機的一個工作循環(huán)是由四個 沖程組成的，右圖中表示做功 沖程的是（ ） 2.（07年北京市）下 面是汽油機工作的四個沖程， 其中將機械能轉(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)示意圖來判斷汽油機的沖程要利用好兩個關鍵特征：1是氣門的開、閉情況；2是活塞的運動情況。氣門一開一閉時是吸氣或排氣沖程，如果活塞向下運動是吸氣沖程，活塞向上運動則是排氣沖程，這兩個沖程沒有能量轉(zhuǎn)化。氣門都閉合時是壓縮或做功沖程，如果活塞向上運動是壓縮沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，活塞向下運動則是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。由以上分析不難判斷出正確的答案分別是B和D 3.（07年貴陽市）熱機發(fā)展和應用推動了社會發(fā)展，但同時又對環(huán)境造成了嚴重污染，還要消耗大量的不可再生能源，對此請你寫出一條合理建議： 。 4.（07年長春市） 美國《大眾科學》雜志評出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，會把水注入汽缸，使水瞬間變成水蒸氣，從而帶動活塞運動，產(chǎn)生第五沖程，為汽車提供動力。第六沖程是讓水蒸氣進入冷凝器，變成可再次注入汽缸的水。其中第五沖程相當于四沖程內(nèi)燃機的_________沖程，在第六沖程中發(fā)生的物態(tài)變化是__________。請你指出該“六沖程引擎”的一個優(yōu)點：________________________________。 解析：熱機的出現(xiàn)和使用極大地推動了社會發(fā)展，但也不可避免的帶來了環(huán)境污染等問題，對此既不能漠然視之也不能因噎廢食的不再使用熱機，積極的態(tài)度應該是努力發(fā)展科技，改進熱機的構(gòu)造，提高其效率，改用清潔能源等。 參考答案：3.提高熱機效率；以天然氣或氫氣作燃料；大力開發(fā)太陽能、水能、原子能的應用。4.做功 液化 節(jié)約能源和提高效率 四、布置作業(yè) 1、實際上燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計算的要 ，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，大型載重車使用 機，輪船使用大型 機。 3、現(xiàn)代航天器一般用液態(tài)氫作燃料，這是因為它具有[ ] A、較小的比熱容 B、較低的沸點 較大的熱值 D、較大的密度 4、判斷 （1）火箭屬于熱機。 [ ] （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）熱機做的有用功越多，效率就一定越高。 [ ] （4）熱機的功率大，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)樵瓉淼?/3，熱值不變。 B、比熱容不變，熱值變?yōu)樵瓉淼?/3。 C、比熱容和熱值都變?yōu)樵瓉淼?/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、已知某型號柴油機的效率為n, 柴油機的熱值為q，則完全燃燒質(zhì)量為m的柴油，能放出熱量Q= ，這些熱量通過柴油機的轉(zhuǎn)化對外所在的有用功W= 。