《2017年秋九年级物理全册 14.1 热机导学案 (新版)新人教版》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2017年秋九年级物理全册 14.1 热机导学案 (新版)新人教版(11页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第十四章 内能的利用 三环:自学 展示 反馈 本章教材打破了传统的力学和热学的界限,注重 学科内各部分知识之间的联系,将机械能、内能和热 机几部分内容整合在一起,通过对热值、热机工作原 理的学习,进一步突出了化学能、内能和机械能的相 互转化及应用.在本章的教学中始终贯穿着能量的转化 与应用这一主线,通过逐步学习各种不同形式的能量 之间的相互转化,可以使学生逐步认识到世界是物质 的,物质是运动的,物质之间是相互联系的,也是可 以相互转化的,有利于培养学生辩证唯物主义的科学 世界观. 本章共分3节: 1.第1节“热机” ,本节通过四冲程内燃机工作原 理的学习,使学生了解内燃机的主要结构;大致了
2、解内 燃机工作时,能量的转化与转移情况,了解汽油机与柴 油机的区别;了解内燃机在现代生活,特别是交通方面 的应用. 2.第2节“热机的效率” ,本节主要的教学内 容有两个:一是燃料的热值;二是热机的效率(或燃 料的利用率).教学时可先从生活中常见的燃烧现象中 引入热值的概念,要求学生掌握热值的计算公式Q = mq,知道热值是燃料的一种性质,而“热机效率”的 引出可以通过类比“机械效率”来帮助学生认识到燃 料燃烧释放的内能不可能全部转化为有用的机械能, 要求学生掌握热机效率的公式 100% W W 有 总 ,能大致 说出提高热机效率的途径,以及热机工作时燃料释放 的能量的主要流向. 3.第3节“
3、能量的转化和守恒” , “能量守恒定律” 是对本章及以前所学物理知识从能量角度进行的一次 综合.通过学生自己动手做实验,向学生初步揭示了能 量概念的物理实质.接着通过学生讨论、分析,了解能 量不能凭空消灭和产生,只能相互转化和转移,并给 出能量守恒定律. . 【教学目标】 1.在知识与技能方面:知道热机中的能量转化, 知道四冲程内燃机的构造和工作原理;知道燃料燃 烧过程中能的转化是化学能转化为内能,知道燃料的 热值及其单位,能通过能量的转化和转移认识热机效 率;知道能量守恒定律,能举出日常生活中能量守 恒的实例,培养学生具有利用能量守恒的观点分析物 理现象的意识. 2.在过程与方法方面:通过演
4、示实验使学生了 解可以利用内能来做功;利用挂图或模型讲解四冲程 汽油机和柴油机的基本结构和工作原理.从生活中体 会不同燃料燃烧释放热能的本领不同,建立燃料热值 的概念,能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全 燃烧所释放的热量;对热机效率有初步认识,能大致 说出提高热机效率的途径.通过学生讨论体会各种形 式的能量之间的相互转化,并进一步理解能量守恒定 律. 3.在情感、态度与价值观方面:通过演示培养 学生观察、分析问题的能力,通过阅读“科学、技术、 社会”扩展学生的知识面;通过对热机效率的学习, 激发学生开发新技术、提高燃料利用率的意识. 【教学重点】 汽油机的工作原理及能量的转化 过程,燃料的
5、热值,汽油机与柴油机的区别. 【教学难点】 热机效率,热机中的能量转化及 损失,能量的转化与守恒定律. 【课时建议】 本章共有3节,建议5课时. 第1节 热机1.5课时 第2节 热机的效率1.5课时 第3节 能量的转化和守恒1课时 本章复习和总结1课时 1.比较法:例如:通过比较柴油机和汽油机的异 同点,能简化柴油机的学习过程,进一步加深对四冲 程内燃机的了解. 2.分析法:例如:在解答复杂的计算题时,可以 从要求的问题出发,先找过渡量,再由过渡量逐一找 到已知条件. 3.综合法:例如:在解答复杂的计算题时,可以2 从已知条件出发,先找过渡量,再由过渡量逐一找到 要求的问题. 第1节 热机 课
6、题 热机 课型 新授课 知识与技能 1.通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功;知道热机的概 念,知道内燃机是热机的一种,体会现代化交通工具对人们生活的巨 大影响. 2.通过模型或挂图了解四冲程汽油机和柴油机的构造. 3.能用文字或口头表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化. 过程与方法 1.学生通过观察汽油机、柴油机的工作过程,能够简单地描述它 们的主要特征,培养和提高学生的观察能力. 2.通过对汽油机、柴油机结构的观察,有对观察到的现象做出判 断的意识. 3.通过上网等各种途径收集整理有关蒸汽机、内燃机、汽轮机、 喷气式发动机的原理、特点的相关资料,培养学生收集信息和整理信 息的能力. 教
7、 学 目 标 情感、态度 与价值观 1.通过对本节课的学习,培养学生乐于探究生活中的物理学道理 的良好习惯. 2.通过学习热机的应用,激发学生的学习兴趣,培养学生将科学 知识应用于人类社会的意识,进一步认识科学技术和社会之间的关系. 教学 重点 四冲程汽油机的工作原 理及能的转化过程. 教具 准备 多媒体课件、铁架台、试管、金属网罩、 胶塞、酒精灯、水;汽油机与柴油机的实物 模型. 教学 难点 汽油机与柴油机之间的 区别. 教学 课时 1.5课时 1.热机:将燃料燃烧时放出的 内 能转化为 机械能 的机械(即利用内能做功 的机械).热机的常见种类有蒸汽机、 内燃机 、汽轮机、 喷气发动机 等.
8、 2.内燃机:燃料直接在 发动机 汽缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机.内燃机 是现代社会中最常见的一种热机.生活中,汽车的动力机械就是 内燃机 .内燃机可 以分为 汽油机 和 柴油机 两大类,它们分别用汽油和柴油作为燃料. 3.汽油机:四冲程汽油机的工作过程由 吸气 、 压缩 、 做功 、 排气 四 个冲程组成,其中真正把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的是 做功 冲程,其 他三个冲程不仅不能向外输出机械能,反而要依靠贮存在飞轮上的机械能来运行, 即靠飞轮的惯性来完成.分辨内燃机的四个冲程主要看 活塞 的上、下运动情况及 进气门和排气门 的开闭情况. 课 前 预 习 4.柴油机:柴油机的构造和
9、汽油机相似,但是柴油机通过压缩空气直接点燃 柴油,因此柴油机汽缸顶部没有 火花塞 ,而有一个 喷油嘴 ;柴油机对空气的 压缩程度比汽油机高,因此可以输出更大的功率,但是柴油机比较笨重. 备课笔记 课外拓展: 内燃机的起源 第一台实际使用过 的内燃机,是1859年法 国工程师勒努瓦制造的. 这是一台煤气机,效率 极低.1876年德国工程师 奥托制成了按四冲程原 理工作的煤气机,称为 奥托循环机,这是内燃 机划时代的进步.1892年, 德国工程师狄塞尔提出 了压缩点火式内燃机的 设计原理,经过多次试 验和改进,于1897年制 成第一台压燃式内燃机, 使用液体燃料,热效率 比以前的内燃机都高.内 燃
10、机的发明,使热机的 效率由蒸汽机的10%左右, 提高到了40%左右.而且 由于内燃机轻巧,适于 用在交通工具上,对促 进交通运输业的发展起 了关键的作用.3 巩固 复习 教师引导学生复习上一节所学内容,并讲解课后作业(教师可针对性地挑选部 分难题讲解) ,加强学生对知识的巩固. 新 课 导 入 教师利用音像资料,展示汽车运动,坦克前进的画面,然后设问:你知道汽车、 坦克为什么会运动起来吗?汽车、坦克的发动机是怎么获得能量的? 学生思考、讨论、发表各自的看法. 师 汽车、坦克的发动机其实是个内燃机,它通过将燃料燃烧时产生的内能转 化成机械能,从而使汽车、坦克运动起来.下面我们就一起来学习吧. 进
11、 行 新 课热机 师 我们开始做个实验,请大家细心观察,并注意以下几个问题: 实验中有哪些能量转换? 用酒精灯给试管中的水加热,有哪些物体吸热? 能否把燃料移到容器内部去燃烧来获得更大的动能? 教师演示教材P 17 图14.1-1的实验.(提醒:用金属网罩套在试管外面,并且 胶塞不要塞得太紧,以免试管炸裂伤人) 学生回忆并思考,发表各自的建议:水吸收热量,变成水蒸气推动塞子做功, 水蒸气的内能转化为塞子的机械能;塞子冲开时有“白气”产生,这是水蒸气液化 放热 师 同学们回答得很好,酒精燃烧时,将化学能转化为内能,水蒸气推动塞子 做功,内能又转化为机械能.通过这个实验我们知道利用内能可以对外做功
12、,那接 下来请大家想一想,如果把燃料移到类似试管的容器中燃烧,那么能量的利用率将 会更高,推动塞子做的功将会更多.而且如果设法让这种推动塞子的运动往复进行, 那就有了真正的利用价值.而科学家早就将这种设想应用到实际当中,我们经常乘 坐的汽车中的热机“发动机”正是利用这种原理来工作的.下面我们一起来认 识热机. 板书:热机: (1)定义:利用内能做功的机械. (2)工作原理:将燃料的化学能通过燃烧转化为内能,再对外做功,把内能 转化为机械能. (3)热机的种类:蒸汽机;内燃机;汽轮机;喷气发动机等. 教师用多媒体播放课件“热机的分类”. 热机的分类(多媒体课件) 通常根据燃料燃烧方式,将热机分为
13、内燃机与蒸汽发动机两类.凡燃料直接在 汽缸内燃烧,全部能量转变过程在汽缸内完成的热机称内燃机,如汽油机、柴油机 等都属于此类.先把燃料燃烧时释放的能量的一部分传给工质,再由工质将得到的 能量的一部分转变为机械能的称蒸汽发动机,又称外燃式热机.内燃机的工质是燃 烧的烟气,而蒸汽发动机的工质是水蒸气. 蒸汽机在热机中是最早出现的,以后是内燃机、汽轮机、燃气轮机、喷气发动 机和火箭发动机相继出现.其中内燃机应用范围最广,天空、地上、水中都有内燃 机的身影.蒸汽发动机由于笨重、效率低,现在应用已不多. 备课笔记 课外拓展: 几种发动机原理 蒸汽轮机 利用锅炉 产生的高温、高压蒸汽 从喷嘴高速喷出,冲击
14、 叶轮,使叶轮与机轴一 同旋转.蒸汽轮机的输出 功率很大,大型的蒸汽 轮机输出功率可达几十 万千瓦. 燃气轮机 基本原理 与蒸汽轮机相似,但工 质不是蒸汽,而是燃料 燃烧后生成的烟气.中国 民间工艺品“走马灯” 即是一种原始简单的燃 气轮机,早在800年前 就已在我国出现.燃气轮 机不仅输出功率大(可 达十几万千瓦) ,而且效 率高,可达 50%60%. 空气喷气发动机 燃 料在发动机的燃烧室内 燃烧,生成的烟气从喷 口高速喷出,根据反冲 原理,发动机机身将向 反方向运动. 火箭发动机 其结构 与原理和喷气发动机相 似.区别是空气喷气发动 机燃料燃烧时的氧化剂 (氧气)取自空气,因 此空气喷气
15、发动机只能 在大气层内工作,主要 用在飞机上;火箭发动 机则自带氧化剂,燃料 燃烧时不依赖于空气, 因此可在大气层外工作, 是发射人造卫星和宇宙 飞船的动力源.中国在节 日放的“起花”也即是 火箭的原型,中国是火4 箭的故乡. 进 行 新 课 板书:(1)内燃机:凡燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,叫做 内燃机. (2)内燃机主要分为汽油机和柴油机两大类,它们分别用汽油和柴油作为燃 料. 【例1】 如图所示,在试管内装些 水,用橡皮塞塞住,用酒精灯加热一段 时间后,会观察到的现象有: _ _;_ _.实验中的能量转化过程为:酒精燃烧放出热量,酒精的 _能转化为水的_能;水吸热沸腾,产生
16、大量水蒸气,气体膨胀对瓶塞 做功,气体的_能转化为瓶塞的_能. 答案:现象:瓶塞被冲出来(向上跳起来) 管口附近出现白雾 过程:化学 内 内 机械汽油机 师 在现代社会中,内燃机是最常见的热机,内燃机 在汽缸内燃烧汽油或柴油.大多数汽车里的内燃机是燃烧 汽油的,也叫汽油机.下面我们就一起来学习汽油机. 教师展示汽油机的实物模型,讲解结构部件名称(如 图) ,引导学生了解汽油机的构造. 板书:汽油机的构造:排气门、进气门、火花塞、汽 缸、活塞、连杆、曲轴. 师 从汽油机的实物模型中我们知道了汽油机的构造,那汽油机是如何工作的 呢?下面我们观看一个动画视频. 教师用多媒体播放汽油机工作过程中的flash视频动画:汽油在汽缸里面燃烧 时生成高温高压的燃气,推