九年级第十四章内能的利用教案.docx

第十四章 内能的利用第1节 热机及热机的效率学习目标：1. 知道什么是热机、热机中的能量转化、四冲程内燃机的构造和工作原理。2了解汽油机和柴油机的工作过程和在实际中的应用。3. 提高学习兴趣，养成乐于讨论、乐于交流的习惯。学习重点：四冲程汽油机的基本工作原理学习难点：热机中的能量转化学习过程：一、走进课堂18世纪，第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？二、探究发现1.热机利用内能做功，把 转化为 _ _的机器。热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 机是常见的热机。汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机就是内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两类。2汽油机（1）柴油机是利用 作燃料来工作的。（2）构造：上图为四冲程汽油机的剖面图。汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞用连杆跟曲轴相连。汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。 冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端第一冲程：吸气冲程吸气冲程中燃气为什么会进入汽缸？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸第二冲程：压缩冲程压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化？进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，燃料混合物被压缩。压缩冲程末产生什么结果？ 。 汽油机是利用什么方式点火的？ 。 第三冲程：做功冲程做功冲程中为什么能做功？是什么能向什么能转化？在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。在发动机工作的四个行程中，只有这个冲程才实现热能转化为机械能。第四冲程：排气冲程有什么作用？排除废气的温度如何？进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。也就完成了一个工作循环。随后，曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，开始下一个循环。如此周而复始，发动机就不断地运转起来。 3柴油机（对比学习）（1）柴油机是利用 作燃料来工作的。（2）构造：柴油机的构造和汽油机相似，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。（3）工作过程：柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气。在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高。在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度很高。在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高，从而推动活塞对外做功。由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。柴油机的工作过程并找出与汽油机的不同之处写在下面。由于柴油机工作过程压强较大，要求有较高的结构强度，因此柴油机比较笨重，主要应用于载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上。小结：一个工作循环有 个冲程，飞轮转动 周，对外做功 次，活塞往复 次，其他冲程靠飞轮的 完成。（二）、燃料的热值1.我们通过燃烧燃料来获得热量，燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。我们把某种燃料_放出的热量与其 之比叫做这种燃料的热值，单位是_ _,符号是_ _。燃料燃烧的计算公式： 它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。2然而燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小。对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的重要指标。汽油机的效率为20%30%，柴油机的效率为30%45%。提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧尽量减小各种热量损失机件间保持良好的润滑、减小摩擦。三、总结反思1.考点归纳，完成网络： 定义：将内能转化为 的机器。 工作过程：一个工作循环包括个 冲程，做功 次，曲轴转动 周。热机 四冲程 能量转化：压缩冲程中 ； 汽油机 做功冲程中 。 燃料的热值：是燃料的一种 。 效率：=W有用/Q总四、检测反馈1下列所列的几种机器当中，不属于热机的是( ) A.发电机 B.蒸汽机 C.火箭 D.内燃机2汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下图中表示做功冲程的是（ ） A B C D3. 摩托车上的热机工作时提供动力的是( )A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程4. 柴油机上安装了一个笨重的飞轮，这是为了（）A.提高柴油机做功的效率B.节约所需要的燃料C.使柴油机稳当，防止使用过程中移动位置D.利用飞轮的惯性完成吸气、压缩、排气三个冲程5. 汽油机工作时，气缸内温度最高的时刻是( )A.吸气冲程结束时 B.做功冲程结束时C.压缩冲程结束，电火花点火的瞬间 D.压缩冲程结束，电火花点火后的瞬间6. 当手扶拖拉机的柴油机出现故障而使转速急剧增加，正常操作已经不能使它停转（这种情况叫做“飞车”）时，下列应急措施中可行的是（） A.找个隔热的东西捂住进气口 B.立即找一个隔热的东西捂住排气口 C.让它空转，等油全部消耗完自动停止 D.关闭油门7. 汽油机和柴油机在工作过程中有以下几点不同：（1）吸气冲程中，汽油机吸入_，柴油机吸入_。（2）在压缩冲程末，_的活塞能把汽缸内的气体的体积压缩得更小，使气体压强更大，温度更高。（3）点火方式上，汽油机是点燃式，柴油机是_。8. 2007年10月，有着50多年历史的中国航天事业翻开新的一页：长征三号甲运载火箭载着中国首颗人造月球卫星“嫦娥一号”探测器，划破云霄，飞入太空，奔向月球。如图所示。在火箭加速上升的过程中，燃料燃烧产生的内能转变为火箭的_能。9.根据上图中提供的信息回答下列问题。（1）问题：塞子冲出试管后为什么继续向前运动？回答： ；（2）问题：塞子被推出的过程中，能量是如何转化的？回答： ；第2节 能量的转化和守恒学习目标：1知道能量守恒定律。2能举出日常生活中能量守恒的实例。3能用能量守恒的观点分析物理现象。学习重点：能量守恒定律学习难点：区别能量的转移和转化学习过程：一、走进课堂（一）能的转化自然界存在着多种形式的能量。尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有关的核能，跟化学反应有关的化学能等。在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移的：摩擦生热，机械能转化为内能；电动机带动水泵抽水把水送到高处是_能转化_能，植物吸收阳光进行光合作用是 _能转化为_能，燃料燃烧时发热_能转化为_ _能。2.在荡秋千时，停止用力，秋千会越摆越低，在这个运动中，看似能量减小了，其实是在运动过程中，有一部分机械能转化成了内能。在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。3人类对各种能源的利用，都是通过_ _来实现的。（二）能量守恒定律1能量守恒定律：能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只会从 _转化为_，或者从一个物体_另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量_ _ 。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)、水能和风能的利用机械能的天然资源风能水能拦河筑坝海水潮汐直接做功发电1、 知识结构：2、水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。二、拓展性阅读： “永动机”的故事历史上曾经无数人痴迷于永动机的设计和制造，在热力学体系建立之前，这些人中即有科学家，也有希望借此成名发财的投机者。历史上著名的永动机骗局有：自动轮骗局：1714年，德国人奥尔菲留斯声称发明了一部名为自动轮的永动机，这部机器每分钟旋转六十转，并能够将16公斤的物体提高相当的高度，当他宣布了这一消息并进行了公开实验后，名噪整个德国。1717年一位来自波兰的州长在验看了安放自动轮的房间后，派军队把守这座房屋，40天他发现自动轮仍在转动，便给奥尔菲留斯颁发了鉴定证书。奥尔菲留斯靠展出自动轮获取了大量金钱，俄国沙皇彼得一世甚至与他达成价值10万卢布的购买协议。最终由于奥尔菲留斯的太太与女仆发生争执，女仆愤而曝光，原来自动轮是依靠隐藏在房间夹壁墙中的女仆牵动缆绳运转的，整个事件是一个骗局。 王洪成骗局：中国哈尔滨人王洪成曾在1984年提出一个永动机方案，他利用他设计的永动机驱动自家的洗衣机、电扇等装置运转，不久骗局被揭穿，他制作的永动机模型是用隐藏的钮扣电池驱动的一个电动马达，而供应洗衣机、电扇运转的则是暗藏在地下的电线。读了这些发明永动机的故事，你有什么感想？你认为会存在不消耗能量却能不断产生能量的机器吗？为什么？三、随堂练习1.如图展示了一个极具想象力的设想，其大意是：上面水池中的水流下来，冲击叶轮转动；叶轮带动打磨轮和水泵的轴转动；人利用打磨轮打磨工件，同时，运转的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水池中，只要一开始在上面水池中注满水，就能通过水的上下循环，使机器不停地工作。 你认为，上面水池中流下来的水，能否被水泵全部抽送到上面水池中？并说明理由：叶轮水管水池送水管水 泵抽水管水池打磨轮 这个设想曾得到不少人的赞许，并把这个装置誉为“永动机”。请运用你掌握的知识，说明这个装置是否真能“永动”？四、总结反思1.我的收获：在一定条件下，各种形式的能都可以 。如：摩擦生热是将 能转化为 能。燃料燃烧是将 能转化为 能。 大量的事实证明，任何一种形式的能在 为其他形式的能的过程中，能的 是保持不变的。五、达标检测1下列事例中，属于内能转化为机械能的是（ ）A用打气筒给自行车内胎打气 B用火箭发射人造卫星C古人使用的钻木取火 D开水倒入杯中逐渐冷却2自由运动的滚摆，每次上升的高度逐渐减小，下列说法正确的是（ ）A机械能守恒B能量正在消失C只存在动能和重力势能的相互转化D减少的那部分机械能转化为内能，但总的的能量守恒3一辆汽车在关闭油门后继续在水平方向上向前移动，从能的转化来看，它是（ ）A动能不变 B机械能不变C动能转化为势能 D动能转化为内能4我国大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（ ）A化学能内能机械能电能 B化学能重力势能动能电能C机械能内能化学能电能 D内能化学能机械能电能5.下列是小明同学关于能量守恒定律的理解，其中不正确的是（ ）A能量守恒定律否定了永动机的制造方案B能量守恒定律只适用于物理学的范围C能量守恒定律适用于任何学科的能量转化和转移D汽车刹车停下来的过程中，它的机械