2023學(xué)年度教案-教案熱機(jī)教案

第十六章熱和能第四節(jié)熱機(jī)新授課1課時(shí)【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能1.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(rèn)識效率。過程與方法1.通過演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解可以利用內(nèi)能來做功。2.利用掛圖或模型講解四沖程汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。3.通過學(xué)生討論和教師講解了解燃料的熱值和熱機(jī)的效率。情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析問題的能力。2.通過閱讀“科學(xué)世界現(xiàn)代汽車”擴(kuò)展學(xué)生的知識面?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】汽油機(jī)的工作原理和熱值的概念是重點(diǎn)。【教學(xué)難點(diǎn)】汽油機(jī)的基本工作原理的理解是難點(diǎn)?！窘虒W(xué)用具】教師用：試管、水、酒精燈、鐵架臺、汽油機(jī)模型、火柴、等、多媒體課件。學(xué)生用：等?！窘虒W(xué)方法】本課采用以實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)的綜合啟發(fā)式教學(xué)，自學(xué)、實(shí)驗(yàn)探究、引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)法、講解法、關(guān)鍵點(diǎn)撥、練習(xí)鞏固等相結(jié)合?！窘虒W(xué)過程】主要教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)及內(nèi)容教師活動學(xué)生活動一、新課導(dǎo)入二、新課講授1、熱機(jī)的工作原理.2、內(nèi)燃機(jī)（1）定義（2）種類:汽油機(jī)和柴油機(jī).（3）工作原理（4）構(gòu)造：（5）工作過程:【吸氣沖程】【壓縮沖程】【做功沖程】【排氣沖程】(4)比較汽油機(jī)和柴油機(jī)3燃料的熱值（1）定義（2）單位（3）公式4、熱機(jī)效率【復(fù)習(xí)】什么是內(nèi)能？舉例說明如何才能改變物體的內(nèi)能？【演示】：在試管內(nèi)加些水，用橡皮塞塞住，加熱使水沸騰。注意：在做這一演示實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：軟木塞不要塞的太緊，免得試管炸裂傷人?！居^察討論】（1）會看到什么現(xiàn)象？（2）討論這個(gè)過程中能量轉(zhuǎn)化的情況？結(jié)論：這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡單，它卻能啟發(fā)學(xué)生：可以利用內(nèi)能來做功。【思考】（1）像汽車奔馳，列車飛駛，艦船劈波斬浪，飛機(jī)凌空飛去，火箭升空等，你知道它們?yōu)槭裁茨艽笳股裢?？他們的動力機(jī)械是什么？（2）其中的能量轉(zhuǎn)化是怎樣的？師總結(jié)：人們是如何利用內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的呢？這一節(jié)我們就來討論這個(gè)問題。【媒體】播放熱機(jī)的發(fā)展史【問題】（1）熱機(jī)的種類？（2）熱機(jī)的工作原理？總結(jié)：熱機(jī)的工作原理:內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【提出問題】：（1）什么是內(nèi)燃機(jī)？（2）內(nèi)燃機(jī)的種類？（3）內(nèi)燃機(jī)的工作原理？【汽油機(jī)構(gòu)造】出示汽油機(jī)模型【提出問題】：汽油機(jī)是由幾部分構(gòu)成的，指出各部分的名稱【出示自學(xué)提綱】（1）什么是一個(gè)沖程（2）汽油機(jī)一個(gè)作循環(huán)包括幾個(gè)沖程【媒體模擬汽油機(jī)的工作過程】【思考下列問題】（1）進(jìn)氣門、排氣門的關(guān)閉情況？（2）汽缸里是什么氣體？其壓強(qiáng)和溫度如何變化？（3）活塞是怎樣運(yùn)動的？（4）能量的轉(zhuǎn)化情況？【吸氣沖程】【壓縮沖程】【做功沖程】【排氣沖程】【總結(jié)】：（1）內(nèi)燃機(jī)的主要特點(diǎn):燃料直接在汽缸內(nèi)燃燒（2）工作原理是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器（3）內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。（4）在一個(gè)工作循環(huán)中,活塞往復(fù)運(yùn)動兩次,曲柄轉(zhuǎn)動兩周,燃?xì)鈱ν庾龉σ淮?。?）在壓縮沖程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（6）內(nèi)燃機(jī)的能量來源于燃油燃燒時(shí)的化學(xué)能?！居懻摻涣鳌浚?）柴油機(jī)的構(gòu)造和工作過程是怎樣的？（2）與汽油機(jī)的相比，它有哪些相同之處和不同之處【燃料的熱值】【提出問題】：（1）燃料的種類？（2）燃燒相同質(zhì)量的不同燃料放出的熱量相同嗎？（3）熱值的定義?符合？單位？（4）熱值的特性？（5）總結(jié)小資料中燃料熱值的規(guī)律？（6）煤油的熱值是4.6×107J/kg，它的物理意義是？（7）燃料完全燃燒放出的熱量的計(jì)算公式？【有效利用燃料】從家用煤爐怎樣節(jié)能談起,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際來討論怎樣提高燃料的利用率？【思考問題】在內(nèi)燃機(jī)中，燃料所釋放的能量都到哪里去了？如下圖，解釋內(nèi)燃機(jī)的能流圖?！窘處熆偨Y(jié)】：在熱機(jī)里用來做有用功的那部分能量只占燃料完全燃燒放出能量的一部分。對比機(jī)械效率我們得出熱機(jī)效率熱機(jī)效率：在熱機(jī)里用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱公式：η=W有用/Q總提高熱機(jī)效率的途徑：（1）使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失。（2）機(jī)件間保持良好的潤滑、減小摩擦。學(xué)生回答：(1)加熱：舉例：煮飯、取暖、工廠的熱處理等做功：彎折粗鐵絲發(fā)熱或搓搓手使手發(fā)熱。學(xué)生回答：（1）軟木塞被推出試管口（2）、燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為水和水蒸汽內(nèi)能，又通過做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。學(xué)生回答：（1）是熱機(jī)（2）內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。學(xué)生觀看學(xué)生回答：（1）、蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等。（2）把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能學(xué)生回答：（1）、使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，將其內(nèi)能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動力機(jī)械。（2）按燃料分汽油機(jī)和柴油機(jī)。（3）內(nèi)燃機(jī)的工作原理：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。學(xué)生回答：學(xué)生回答：（1）活塞從氣缸的一端運(yùn)動到另一端的過程叫做一個(gè)沖程。（2）、吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程四個(gè)沖程。學(xué)生觀看回答【吸氣沖程】（1）進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉。（2）吸進(jìn)汽油和空氣的混合物。（3）活塞由上端向下運(yùn)動【壓縮沖程】（1）進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉（2）活塞由下端向上運(yùn)動活塞向上運(yùn)動，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高（3）機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【做功沖程】（1）進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉（2）在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，高溫高壓燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\(yùn)動，并通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。（3）內(nèi)能—→機(jī)械能【排氣沖程】（1）進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開。（2）活塞向上運(yùn)動，把廢氣排出汽缸。學(xué)生回答：汽油機(jī)和柴油機(jī)熱機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)不同點(diǎn)構(gòu)造頂部有一個(gè)火花塞頂部有一個(gè)噴油嘴吸入汽油與空氣的混合氣體吸入空氣點(diǎn)燃式壓燃式低高小型汽車與摩托車載重汽車與大型拖拉機(jī)相同點(diǎn)一個(gè)工作循環(huán)活塞往復(fù)運(yùn)動2次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動2周，經(jīng)歷四個(gè)沖程，做功1次。(1)燃料的種類很多,固體燃料有木柴、煤等,液體燃料有汽油、柴油等,氣體燃料有煤氣、天然氣等。(2)不同(3)定義：熱值是指1kg某種燃料完全燃燒所放出的熱量。符合：q單位：J/kg(或J/m3)（4）它是燃料本身的一種特性,只與燃料的種類有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否燃燒均無關(guān)系。（5）不同燃料的熱值一般不同；不同燃料的熱值有時(shí)還相同等。（6）物理意義是：1千克煤油完全燃燒后放出的能量是4.6×107J(7)Q放=qmQ放=qV學(xué)生回答：一是要讓燃料盡可能燃燒充分;二是要減小熱量的散失。學(xué)生回答：在內(nèi)燃機(jī)中，用來做有用功的能量只占燃料燃燒形成的燃?xì)鈨?nèi)能的一小部分，內(nèi)能損失的途徑是：燃料燃燒不完全損失小部分能量。高溫廢氣和熱機(jī)部件散熱損失一部分內(nèi)能。還有一部分能量消耗在熱機(jī)工作時(shí)克服摩擦做功上。四、練習(xí)學(xué)生閱讀STS了解從火車到火箭【達(dá)標(biāo)反饋】見附件1學(xué)生閱讀設(shè)計(jì)意圖：從生活走向物理，從物理走向社會”、科學(xué)-技術(shù)-社會(STS)等新課程理念三、課堂小結(jié)回顧本節(jié)課“你學(xué)到了什么？”見附件2學(xué)生討論發(fā)言，梳理本節(jié)知識要點(diǎn)四、課堂檢測見附件3獨(dú)立完成課堂檢測五、布置作業(yè)1、完成質(zhì)量檢測習(xí)題。課后完成【板書設(shè)計(jì)】第四節(jié)熱機(jī)一、熱機(jī)1.定義：2.內(nèi)燃機(jī):汽油機(jī)柴油機(jī)A.吸氣沖程B.壓縮沖程(機(jī)械能→內(nèi)能)C.做功沖程(內(nèi)能→化機(jī)械能)D.排氣沖程二、熱值1.定義：2.單位：J/kg(或J/m3)3.公式：Q=mq三、熱機(jī)的效率：1.定義：2.公式：η=W有用/Q總3.提高熱機(jī)效率的方法：【教學(xué)反思】教材通過演示實(shí)驗(yàn)展示通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程，從而表現(xiàn)出熱機(jī)中能量轉(zhuǎn)化的基本過程。教材通過介紹了四沖程汽油機(jī)的基本工作過程，展示熱機(jī)是如何持續(xù)做功的。通過學(xué)生討論引出熱值的概念，并分析了熱機(jī)效率不高的原因。最后通過STS介紹了熱機(jī)的發(fā)展及其對人類社會發(fā)展的作用。教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)各沖程的工作狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化教學(xué)難點(diǎn)文字或口頭表述內(nèi)燃機(jī)各沖程的工作狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化本教學(xué)設(shè)計(jì)是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，教師指導(dǎo)的學(xué)習(xí)模式，在本節(jié)教學(xué)中用簡單的事例、形象的動畫展示、生動的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生求知興趣，同時(shí)又點(diǎn)明主題。

培養(yǎng)學(xué)生的求知欲和樂于探索自然現(xiàn)象能力得到了展示。探究活動應(yīng)成為點(diǎn)亮學(xué)生智慧火花的過程發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新是人的一種天性，教育的目的之一就是要發(fā)展這種天性。作為教師，就是將學(xué)科知識的內(nèi)容與人類文化的長鏈聯(lián)結(jié)起來，使學(xué)科知識具有整體性和發(fā)展性，使文化富有歷史感，成為學(xué)生探索真理、創(chuàng)造世界的動力。注重學(xué)用結(jié)合。不少學(xué)生對物理這門學(xué)科感興趣，覺得很好玩，但要他們用所學(xué)的知識去解釋日常生活中的現(xiàn)象，他們便會感到不知所措，這是因?yàn)槔碚撆c實(shí)踐脫節(jié)的緣故。因此，教師應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生學(xué)用結(jié)合的能力，把物理學(xué)活學(xué)透。每當(dāng)向?qū)W生傳授新的物理知識時(shí)，都應(yīng)聯(lián)系它在實(shí)際生產(chǎn)或生活中的某些應(yīng)用，同時(shí)要求學(xué)生細(xì)心觀察周圍的世界，找出與所學(xué)知識相關(guān)的事例。當(dāng)然本堂課還是有一些不足的：本堂課實(shí)驗(yàn)不多，不能體現(xiàn)物理課作為一門實(shí)驗(yàn)性課程的課程特色。附件1【達(dá)標(biāo)反饋】1.柴油機(jī)四個(gè)沖程中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是()A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程2.一桶煤油用掉一半,剩下的煤油()A.密度和熱值不變,比熱容減為原來的一半B.比熱容和密度不變,熱值減為原來的一半C.熱值和比熱容不變,密度減為原來的一半D.密度、熱值、比熱容都不變3.酒精的熱值是×107J/kg,由此可知()A.無論采用何種方式燃燒1kg酒精,都可得到×107J熱量B.如果燃燒1kg的燃料時(shí),得到×107J的熱量,這種燃料一定是酒精C.每1kg的酒精燃燒放出×107J的熱量D.1kg的酒精完全燃燒放出的熱量是×107J4.現(xiàn)代火箭使用液態(tài)氫作燃料,是因?yàn)樗哂?)A.較輕的質(zhì)量B.較大的熱值C.較特殊的密度D.較大的熱量附件2內(nèi)能的利用內(nèi)能的利用熱機(jī)汽油機(jī)的工作原理能量的轉(zhuǎn)化熱機(jī)的效率燃料的熱值定義單位燃料的利用率附件31．有關(guān)四沖程內(nèi)燃機(jī)的敘述中，不正確的是（）A．工作中只有做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．工作中壓縮沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．工作開始時(shí)要靠外力啟動D．每一個(gè)工作循環(huán)，燃?xì)庵蛔龉σ淮?．汽油機(jī)是由四個(gè)沖程不斷循環(huán)而工作的，圖中表示內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的沖程是（）3．一個(gè)單缸四沖程柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800r/min（轉(zhuǎn)/分），則此柴油機(jī)每秒鐘A．完成30個(gè)工作循環(huán)，做功30次B．完成30個(gè)工作循環(huán)，做功15次C．完成15個(gè)工作循環(huán)，做功15次D．完成15個(gè)工作循環(huán)，做功30次4.煤的熱值大于干木柴的熱值，這里是指()A．煤比干木柴含有的熱量多一些B．燒煤比燒干木柴產(chǎn)生的溫度高一些C．燒煤比燒干木燒產(chǎn)生的熱量多一些D．要使它們放出相同的熱量，燒煤用的質(zhì)量較少5．為了提高熱機(jī)效率，可采取的措施是（）A．采用熱值高的燃料B．降低熱機(jī)功率C．保證良好的潤滑減少摩擦D．以上措施都可以6．汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由四個(gè)沖程組成，其中在做功沖程中燃?xì)鈱钊龉Γ瑢?shí)現(xiàn)了___________能向___________能的轉(zhuǎn)化．圖表示的是汽油機(jī)的________沖程（填沖程的名稱）。7．內(nèi)燃機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，活塞往復(fù)次，曲軸轉(zhuǎn)動周，燃?xì)庾龉Υ巍?.燃料的燃燒是一種_______變化；在燃燒過程中，燃料的______能轉(zhuǎn)化為______能。有一瓶煤油的熱值是×107J/Kg，它的物理意