第十三章 內(nèi)能與熱機(jī) 第三節(jié) 內(nèi)燃機(jī)（配套教參）-2023-2024學(xué)年九年級(jí)上冊(cè)物理同步教案（滬科版）

教案：第十三章內(nèi)能與熱機(jī)第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)（配套教參）20232024學(xué)年九年級(jí)上冊(cè)物理同步教案（滬科版）一、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容為滬科版物理九年級(jí)上冊(cè)第十三章第三節(jié)《內(nèi)燃機(jī)》。本節(jié)內(nèi)容主要包括內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程、能量轉(zhuǎn)化、熱機(jī)的效率以及內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用。二、教學(xué)目標(biāo)1.知道內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程及其特點(diǎn)；2.理解內(nèi)燃機(jī)中能量的轉(zhuǎn)化；3.掌握熱機(jī)的效率概念，并能計(jì)算簡(jiǎn)單熱機(jī)效率；4.了解內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用及其對(duì)人類社會(huì)的影響。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)重點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程及其特點(diǎn)，能量轉(zhuǎn)化，熱機(jī)效率的計(jì)算。難點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)工作原理的理解，熱機(jī)效率的計(jì)算。四、教具與學(xué)具準(zhǔn)備教具：PPT、黑板、粉筆、內(nèi)燃機(jī)模型。學(xué)具：筆記本、筆。五、教學(xué)過(guò)程1.實(shí)踐情景引入通過(guò)展示內(nèi)燃機(jī)工作的視頻，讓學(xué)生初步了解內(nèi)燃機(jī)的工作情景，引導(dǎo)學(xué)生思考內(nèi)燃機(jī)的工作原理及其能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。2.知識(shí)講解（1）講解內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。（2）能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)燃機(jī)中，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（3）熱機(jī)效率：熱機(jī)效率是指熱機(jī)輸出的功與輸入的熱之比，即η=W/Qh。3.例題講解例題：一內(nèi)燃機(jī)的熱值為4.0×10^7J/kg，質(zhì)量為0.2kg的燃料在氧氣充足的情況下完全燃燒，求該內(nèi)燃機(jī)的效率。講解：計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)生的熱量Qh=mq=0.2kg×4.0×10^7J/kg=8.0×10^6J。假設(shè)內(nèi)燃機(jī)輸出的功為W，根據(jù)熱機(jī)效率公式，可得W=ηQh。根據(jù)實(shí)際情況，假設(shè)內(nèi)燃機(jī)的效率為30%，則W=0.3×8.0×10^6J=2.4×10^6J。4.隨堂練習(xí)練習(xí)題：一內(nèi)燃機(jī)的熱值為3.0×10^7J/kg，質(zhì)量為0.3kg的燃料在氧氣充足的情況下完全燃燒，若該內(nèi)燃機(jī)的效率為40%，求該內(nèi)燃機(jī)輸出的功。解答：計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)生的熱量Qh=mq=0.3kg×3.0×10^7J/kg=9.0×10^6J。根據(jù)熱機(jī)效率公式，可得W=ηQh=0.4×9.0×10^6J=3.6×10^6J。5.知識(shí)拓展講解內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用，如汽車、飛機(jī)、船舶等，以及內(nèi)燃機(jī)對(duì)人類社會(huì)的影響。六、板書(shū)設(shè)計(jì)板書(shū)內(nèi)容：內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。能量轉(zhuǎn)化：熱能→內(nèi)能→機(jī)械能。熱機(jī)效率：η=W/Qh。七、作業(yè)設(shè)計(jì)作業(yè)題目：1.一內(nèi)燃機(jī)的熱值為2.0×10^7J/kg，質(zhì)量為0.25kg的燃料在氧氣充足的情況下完全燃燒，若該內(nèi)燃機(jī)的效率為25%，求該內(nèi)燃機(jī)輸出的功。2.分析內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化。答案：1.W=ηQh=0.25kg×2.0×10^7J/kg×25%=1.25×10^6J。2.內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。八、課后反思及拓展延伸課后反思：本節(jié)課通過(guò)內(nèi)燃機(jī)的實(shí)例，使學(xué)生掌握了內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程、能量轉(zhuǎn)化和熱機(jī)效率的概念。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生重點(diǎn)和難點(diǎn)解析：內(nèi)燃機(jī)工作原理的理解和熱機(jī)效率的計(jì)算內(nèi)燃機(jī)工作原理的理解：內(nèi)燃機(jī)是一種將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。它的工作原理涉及到四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。這四個(gè)沖程構(gòu)成了內(nèi)燃機(jī)一個(gè)完整的工作循環(huán)。1.吸氣沖程：活塞從上死點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)形成負(fù)壓，使空氣和燃料混合物通過(guò)進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。2.壓縮沖程：活塞從下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，將空氣和燃料混合物壓縮，使其溫度和壓力升高。3.做功沖程：混合物達(dá)到點(diǎn)火溫度，點(diǎn)燃燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功。4.排氣沖程：活塞從下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，將燃燒后的廢氣通過(guò)排氣門排出氣缸。1.內(nèi)燃機(jī)的類型：根據(jù)燃料的不同，內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。2.內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)燃機(jī)中，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3.內(nèi)燃機(jī)的效率：熱機(jī)效率是指熱機(jī)輸出的功與輸入的熱之比，即η=W/Qh。效率越高，表示內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換能量的能力越強(qiáng)。熱機(jī)效率的計(jì)算：熱機(jī)效率是衡量?jī)?nèi)燃機(jī)性能的重要指標(biāo)。計(jì)算熱機(jī)效率需要知道內(nèi)燃機(jī)輸出的功和輸入的熱。1.輸出的功：內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做的功，可以通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和工作時(shí)間來(lái)計(jì)算。功率是指單位時(shí)間內(nèi)做的功的多少，單位為瓦特（W）。2.輸入的熱：燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，可以通過(guò)燃料的熱值和燃料的質(zhì)量來(lái)計(jì)算。燃料的熱值是指單位質(zhì)量的燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，單位為焦耳/千克（J/kg）。熱機(jī)效率的計(jì)算公式為：η=W/Qh，其中W為內(nèi)燃機(jī)輸出的功，Qh為燃料燃燒產(chǎn)生的熱量。重點(diǎn)和難點(diǎn)解析：1.內(nèi)燃機(jī)工作原理的理解是本節(jié)課的重點(diǎn)，因?yàn)樗抢斫鈨?nèi)燃機(jī)性能和應(yīng)用的基礎(chǔ)。學(xué)生需要通過(guò)實(shí)例和模型來(lái)直觀地感受內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程，從而加深對(duì)內(nèi)燃機(jī)工作原理的理解。2.熱機(jī)效率的計(jì)算是本節(jié)課的難點(diǎn)，因?yàn)樗婕暗侥芰康霓D(zhuǎn)換和計(jì)算。學(xué)生需要理解功和熱的概念，以及它們之間的關(guān)系，才能正確地計(jì)算熱機(jī)效率。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以通過(guò)示例和練習(xí)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生掌握內(nèi)燃機(jī)工作原理和熱機(jī)效率的計(jì)算。同時(shí)，教師還可以利用實(shí)驗(yàn)和模型來(lái)幫助學(xué)生直觀地理解內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。本節(jié)課程教學(xué)技巧和竅門1.語(yǔ)言語(yǔ)調(diào)：在講解內(nèi)燃機(jī)工作原理和熱機(jī)效率計(jì)算時(shí)，教師應(yīng)使用清晰、簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言，語(yǔ)調(diào)要生動(dòng)、有趣，以吸引學(xué)生的注意力。對(duì)于重要的概念和公式，可以適當(dāng)放慢語(yǔ)速，加強(qiáng)語(yǔ)氣，以確保學(xué)生能夠理解和記憶。3.課堂提問(wèn)：在講解過(guò)程中，教師可以適時(shí)提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考和參與討論。例如，在講解內(nèi)燃機(jī)工作原理時(shí)，可以提問(wèn)學(xué)生：“內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程是什么？它們是如何相互聯(lián)系的？”在講解熱機(jī)效率計(jì)算時(shí)，可以提問(wèn)學(xué)生：“熱機(jī)效率是如何計(jì)算的？它代表了什么意義？”4.情景導(dǎo)入：在課程開(kāi)始時(shí)，教師可以利用視頻、圖片或?qū)嶋H例子來(lái)引入內(nèi)燃機(jī)的工作情景，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。例如，可以展示一輛汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)工作視頻，讓學(xué)生觀察和描述內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程。5.舉例說(shuō)明：在講解內(nèi)燃機(jī)工作原理和熱機(jī)效率計(jì)算時(shí)，教師可以結(jié)合具體的例子進(jìn)行講解，使學(xué)生更容易理解和記憶。例如，可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)燃機(jī)模型來(lái)展示四個(gè)沖程的工作過(guò)程，并通過(guò)實(shí)際測(cè)量和計(jì)算來(lái)演示熱機(jī)效率的計(jì)算方法。6.互動(dòng)環(huán)節(jié)：在講解過(guò)程中，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行