2017年秋九年级物理全册 14.1 热机导学案 （新版）新人教版

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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