九年級第十四章內能的利用教案.docx

第十四章 內能的利用第1節(jié) 熱機及熱機的效率學習目標：1. 知道什么是熱機、熱機中的能量轉化、四沖程內燃機的構造和工作原理。2了解汽油機和柴油機的工作過程和在實際中的應用。3. 提高學習興趣，養(yǎng)成樂于討論、樂于交流的習慣。學習重點：四沖程汽油機的基本工作原理學習難點：熱機中的能量轉化學習過程：一、走進課堂18世紀，第一輛汽車問世時，它的速度只有數(shù)千米每小時，而目前最快的汽車速度已經超過了聲速。汽車是如何獲得機械能的呢？二、探究發(fā)現(xiàn)1.熱機利用內能做功，把 轉化為 _ _的機器。熱機的種類很多，例如蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機。 機是常見的熱機。汽車作為我們生活中不可缺少的交通工具，它的動力機就是內燃機。內燃機分為汽油機和柴油機兩類。2汽油機（1）柴油機是利用 作燃料來工作的。（2）構造：上圖為四沖程汽油機的剖面圖。汽缸上部有進氣門和排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞用連桿跟曲軸相連。汽油在汽缸里面燃燒時生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功?；钊苿訋忧S轉動。 沖程：活塞在往復運動中從汽缸的一端運動到另一端第一沖程：吸氣沖程吸氣沖程中燃氣為什么會進入汽缸？汽缸中活塞由哪端向哪端運動？進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入汽缸第二沖程：壓縮沖程壓縮沖程中，活塞壓縮燃料混合物是什么能向什么能轉化？進氣門和排氣門都關閉，活塞向下運動，燃料混合物被壓縮。壓縮沖程末產生什么結果？ 。 汽油機是利用什么方式點火的？ 。 第三沖程：做功沖程做功沖程中為什么能做功？是什么能向什么能轉化？在壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功。在發(fā)動機工作的四個行程中，只有這個沖程才實現(xiàn)熱能轉化為機械能。第四沖程：排氣沖程有什么作用？排除廢氣的溫度如何？進氣門保持關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出汽缸。也就完成了一個工作循環(huán)。隨后，曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續(xù)旋轉，開始下一個循環(huán)。如此周而復始，發(fā)動機就不斷地運轉起來。 3柴油機（對比學習）（1）柴油機是利用 作燃料來工作的。（2）構造：柴油機的構造和汽油機相似，但是柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油，因此柴油機汽缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。（3）工作過程：柴油機的工作過程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。在吸氣沖程里吸進汽缸的只有空氣。在壓縮沖程中，活塞把空氣的體積壓縮得非常小，使得空氣的溫度很高。在壓縮沖程結束時，汽缸內空氣的溫度很高。在壓縮沖程結束時，汽缸內空氣的溫度已經超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出霧狀柴油遇到熱空氣便立刻燃燒起來。在做功沖程中，燃燒放出的熱使得氣體的壓強和溫度急劇升高，從而推動活塞對外做功。由于柴油機對空氣的壓縮程度比汽油機更高，因此在做功沖程中氣體的壓強也大于汽油機，因而可以輸出更大的功率。柴油機的工作過程并找出與汽油機的不同之處寫在下面。由于柴油機工作過程壓強較大，要求有較高的結構強度，因此柴油機比較笨重，主要應用于載重汽車、拖拉機、坦克、火車、輪船上。小結：一個工作循環(huán)有 個沖程，飛輪轉動 周，對外做功 次，活塞往復 次，其他沖程靠飛輪的 完成。（二）、燃料的熱值1.我們通過燃燒燃料來獲得熱量，燃燒相同質量的不同燃料，放出的熱量是不同的。我們把某種燃料_放出的熱量與其 之比叫做這種燃料的熱值，單位是_ _,符號是_ _。燃料燃燒的計算公式： 它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態(tài)、質量、體積等均無關。2然而燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計算出的要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要小。對于熱機而言，燃料釋放的能量只有一部分用來做有用功，還有相當一部分能量散失了。用來做有用功的能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。熱機的效率是熱機性能的重要指標。汽油機的效率為20%30%，柴油機的效率為30%45%。提高熱機效率的途徑：使燃料充分燃燒盡量減小各種熱量損失機件間保持良好的潤滑、減小摩擦。三、總結反思1.考點歸納，完成網絡： 定義：將內能轉化為 的機器。 工作過程：一個工作循環(huán)包括個 沖程，做功 次，曲軸轉動 周。熱機 四沖程 能量轉化：壓縮沖程中 ； 汽油機 做功沖程中 。 燃料的熱值：是燃料的一種 。 效率：=W有用/Q總四、檢測反饋1下列所列的幾種機器當中，不屬于熱機的是( ) A.發(fā)電機 B.蒸汽機 C.火箭 D.內燃機2汽油機的一個工作循環(huán)是由四個沖程組成的，下圖中表示做功沖程的是（ ） A B C D3. 摩托車上的熱機工作時提供動力的是( )A吸氣沖程 B壓縮沖程 C做功沖程 D排氣沖程4. 柴油機上安裝了一個笨重的飛輪，這是為了（）A.提高柴油機做功的效率B.節(jié)約所需要的燃料C.使柴油機穩(wěn)當，防止使用過程中移動位置D.利用飛輪的慣性完成吸氣、壓縮、排氣三個沖程5. 汽油機工作時，氣缸內溫度最高的時刻是( )A.吸氣沖程結束時 B.做功沖程結束時C.壓縮沖程結束，電火花點火的瞬間 D.壓縮沖程結束，電火花點火后的瞬間6. 當手扶拖拉機的柴油機出現(xiàn)故障而使轉速急劇增加，正常操作已經不能使它停轉（這種情況叫做“飛車”）時，下列應急措施中可行的是（） A.找個隔熱的東西捂住進氣口 B.立即找一個隔熱的東西捂住排氣口 C.讓它空轉，等油全部消耗完自動停止 D.關閉油門7. 汽油機和柴油機在工作過程中有以下幾點不同：（1）吸氣沖程中，汽油機吸入_，柴油機吸入_。（2）在壓縮沖程末，_的活塞能把汽缸內的氣體的體積壓縮得更小，使氣體壓強更大，溫度更高。（3）點火方式上，汽油機是點燃式，柴油機是_。8. 2007年10月，有著50多年歷史的中國航天事業(yè)翻開新的一頁：長征三號甲運載火箭載著中國首顆人造月球衛(wèi)星“嫦娥一號”探測器，劃破云霄，飛入太空，奔向月球。如圖所示。在火箭加速上升的過程中，燃料燃燒產生的內能轉變?yōu)榛鸺腳能。9.根據上圖中提供的信息回答下列問題。（1）問題：塞子沖出試管后為什么繼續(xù)向前運動？回答： ；（2）問題：塞子被推出的過程中，能量是如何轉化的？回答： ；第2節(jié) 能量的轉化和守恒學習目標：1知道能量守恒定律。2能舉出日常生活中能量守恒的實例。3能用能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象。學習重點：能量守恒定律學習難點：區(qū)別能量的轉移和轉化學習過程：一、走進課堂（一）能的轉化自然界存在著多種形式的能量。盡管各種能量我們還沒有系統(tǒng)地學習，但在日常生活中我們也有所了解，如跟電現(xiàn)象相聯(lián)系的電能，跟光現(xiàn)象有關的光能，跟原子核的變化有關的核能，跟化學反應有關的化學能等。在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉化和轉移的：摩擦生熱，機械能轉化為內能；電動機帶動水泵抽水把水送到高處是_能轉化_能，植物吸收陽光進行光合作用是 _能轉化為_能，燃料燃燒時發(fā)熱_能轉化為_ _能。2.在蕩秋千時，停止用力，秋千會越擺越低，在這個運動中，看似能量減小了，其實是在運動過程中，有一部分機械能轉化成了內能。在熱傳遞過程中，高溫物體的內能轉移到低溫物體。運動的甲鋼球碰擊靜止的乙鋼球，甲球的機械能轉移到乙球。3人類對各種能源的利用，都是通過_ _來實現(xiàn)的。（二）能量守恒定律1能量守恒定律：能量既不會憑空_，也不會憑空_，它只會從 _轉化為_，或者從一個物體_另一個物體，而在轉化和轉移過程中，能量的總量_ _ 。2.能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。(三)、水能和風能的利用機械能的天然資源風能水能攔河筑壩海水潮汐直接做功發(fā)電1、 知識結構：2、水電站的工作原理：利用高處的水落下時把重力勢能轉化為動能，水的一部分動能轉移到水輪機，利用水輪機帶動發(fā)電機把機械能轉化為電能。二、拓展性閱讀： “永動機”的故事歷史上曾經無數(shù)人癡迷于永動機的設計和制造，在熱力學體系建立之前，這些人中即有科學家，也有希望借此成名發(fā)財?shù)耐稒C者。歷史上著名的永動機騙局有：自動輪騙局：1714年，德國人奧爾菲留斯聲稱發(fā)明了一部名為自動輪的永動機，這部機器每分鐘旋轉六十轉，并能夠將16公斤的物體提高相當?shù)母叨龋斔剂诉@一消息并進行了公開實驗后，名噪整個德國。1717年一位來自波蘭的州長在驗看了安放自動輪的房間后，派軍隊把守這座房屋，40天他發(fā)現(xiàn)自動輪仍在轉動，便給奧爾菲留斯頒發(fā)了鑒定證書。奧爾菲留斯靠展出自動輪獲取了大量金錢，俄國沙皇彼得一世甚至與他達成價值10萬盧布的購買協(xié)議。最終由于奧爾菲留斯的太太與女仆發(fā)生爭執(zhí)，女仆憤而曝光，原來自動輪是依靠隱藏在房間夾壁墻中的女仆牽動纜繩運轉的，整個事件是一個騙局。 王洪成騙局：中國哈爾濱人王洪成曾在1984年提出一個永動機方案，他利用他設計的永動機驅動自家的洗衣機、電扇等裝置運轉，不久騙局被揭穿，他制作的永動機模型是用隱藏的鈕扣電池驅動的一個電動馬達，而供應洗衣機、電扇運轉的則是暗藏在地下的電線。讀了這些發(fā)明永動機的故事，你有什么感想？你認為會存在不消耗能量卻能不斷產生能量的機器嗎？為什么？三、隨堂練習1.如圖展示了一個極具想象力的設想，其大意是：上面水池中的水流下來，沖擊葉輪轉動；葉輪帶動打磨輪和水泵的軸轉動；人利用打磨輪打磨工件，同時，運轉的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水池中，只要一開始在上面水池中注滿水，就能通過水的上下循環(huán)，使機器不停地工作。 你認為，上面水池中流下來的水，能否被水泵全部抽送到上面水池中？并說明理由：葉輪水管水池送水管水 泵抽水管水池打磨輪 這個設想曾得到不少人的贊許，并把這個裝置譽為“永動機”。請運用你掌握的知識，說明這個裝置是否真能“永動”？四、總結反思1.我的收獲：在一定條件下，各種形式的能都可以 。如：摩擦生熱是將 能轉化為 能。燃料燃燒是將 能轉化為 能。 大量的事實證明，任何一種形式的能在 為其他形式的能的過程中，能的 是保持不變的。五、達標檢測1下列事例中，屬于內能轉化為機械能的是（ ）A用打氣筒給自行車內胎打氣 B用火箭發(fā)射人造衛(wèi)星C古人使用的鉆木取火 D開水倒入杯中逐漸冷卻2自由運動的滾擺，每次上升的高度逐漸減小，下列說法正確的是（ ）A機械能守恒B能量正在消失C只存在動能和重力勢能的相互轉化D減少的那部分機械能轉化為內能，但總的的能量守恒3一輛汽車在關閉油門后繼續(xù)在水平方向上向前移動，從能的轉化來看，它是（ ）A動能不變 B機械能不變C動能轉化為勢能 D動能轉化為內能4我國大力發(fā)展火力發(fā)電，火電廠進的是“煤”，出的是“電”，在這個過程中能量的轉化是（ ）A化學能內能機械能電能 B化學能重力勢能動能電能C機械能內能化學能電能 D內能化學能機械能電能5.下列是小明同學關于能量守恒定律的理解，其中不正確的是（ ）A能量守恒定律否定了永動機的制造方案B能量守恒定律只適用于物理學的范圍C能量守恒定律適用于任何學科的能量轉化和轉移D汽車剎車停下來的過程中，它的機械