《热机的效率》教学设计2022年人教版物理教案(2)

1、第二节热机的效率【教学目标】知识与技能1、知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能；2、知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表 .过程与方法1、从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。2、能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。3、能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率情感态度与价值观结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义【教学重难点】重点是燃料热值的概念和理解，热机的效率。难点是对热机的效率的理解。【教学方法】启发式教学法，自学讨论法，设疑问教学法，类比教学法。【教学准备】或【实验准备】课前收集的燃料的图片、多媒体课件等【教学过

2、程】知识点教师活动学生活动一、燃料【创设情境，引入新课】无论是烧菜做饭，还是奔驰的汽车与火车， 乃至直入苍穹的火箭等都离不开燃料。即从原始 人类学会用火的那天起，至今，人们使用的能量 绝大部分还是通过燃料燃烧获得的,火的利用给 人类社会带来了进步。时至今日，我们的日常生 活都离/、开燃料的帮助。例举一下生活中我们可 以使用哪些燃料烧壶水？这些燃料可以如 何分类？学生结合生活 讨论思考，燃料 可分为哪三种1、燃料的分类2、燃料燃烧放出的热量与什 么因素有关？、燃料的燃料燃烧时放 出的热量跟燃 料的质量有关判断出一千克 煤燃烧后能烧 开更多的水。烧开同一壶水， 用干木柴和天 然气所需的燃 料不同。

3、关于完全燃烧 就是燃料 全部烧尽。学生类比比热 容的概念建立 热值的概念。符合：q交流总结：燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、柴油等，气体燃料有煤气、 天然气等。生活中的燃料很多，我们在日常生活中用来 取暖和煮饭的燃料也在发生巨大的变化，木柴、 煤炭、液化石油气、煤气、天然气等，为什么会 出现这样的变化呢？ 思考：1、5kg的木材和10kg的木材燃烧时放出的热量 是否相同？ 这说明什么？2、根据生活经验判断相同条件下，1kg木柴和 1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？3、烧开同一壶水，用干木柴和天然气所需的燃料多少一样吗？4、5kg的木材完全燃烧和未完全燃烧时放出的 热量是

4、否相同？小结：1、燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？ （1）燃料的质量（2）燃料的种类（3）燃料燃烧的状况（是否完全燃烧）【体验探究，获取新知】提出问题：相同条件下，1kg木柴和1kg煤，1kg 煤能烧开更多的水，这说明不同的燃料燃烧放出 的热量不相同，我们该怎样比较不同燃料燃烧时 这种放热性能优劣？设计意图：现象学生有生活经验，能产生共鸣。抛出矛盾，使学生有认知欲望。类比复习：如何比较不同的物质吸热能力的不同 呢？课本中引入比热容：即1kg的某种物质温度热值:升高1C,所吸收的热量就是这种物质的比热 容。那么把所有的燃料都取1kg,让他们完全燃 烧，比较它们放出的热量的多少。定义：我们把某种

5、燃料完全燃烧放出的热量与其1 .概念:质量之比，叫作这种燃料的热值。热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量 【交流解惑】课本P23 “小资料”部分，你有哪些发现? 结合生活经验，谈谈你对热值的理解。一些燃料的热值干木柴蚪1.2父1。，履7 期或 刿M.9x】J也 无知揖 即3.4x】0：Jk 焦艇 3.0k107J ks 1木炭IO? J kfi1酒精 3.Qxltfl k*'13.3x1。'J k/4.6k1T J-W46xWj，“T的 MaiTlfT(7J-S.8JX 10JJri_i热值的单位： 3 J/kg (或 J/m )氢气的热值最 大。小组讨论、交 流，

6、并由小组长 推选代表发言2.热值的单位：3.燃料燃学生根据对热 值的物理意义 的理解推导燃 料燃烧放热的 计算公式。学生小组讨论 加深对公式的 理解：1、公式计算的 是燃料完全燃 燧时放出的热 量2、公式中m必 须用Kg为单位， V必须用m3为单 位。3、热值q与燃 料质量和放热 的多少没有关 系，它是反映燃交流总结：(1)热值反映了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、是否 完全燃烧均无关系。(2)热值的单位：J/kg(3)不同燃料的热值一般不同；不同燃料的热 值有时还可能相同。(4)氢气的热值最大。(5)气体的热值单位：J/m3延伸拓展：推导燃料完全燃烧放热的

7、计算公式： xi07J/kg,它的物理意义是什么？M07J 2、2kg的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？2kg>xi07J3、质量为3kg的酒精完全燃烧放出的热量是多 少焦？3kgx 107X107J4、质量为mkg的酒精完全燃烧放出的热量是多 少焦？烧的放热计算公式：三、热机的 效率料优劣的物理 属性学生练习学生讨论，分析 煤气燃烧放出 能量的几种去 向，然后个别回 答。学生通过分析 理解热效率学生讨论，分析 内燃机燃料燃 烧放出能量的 几种去向学生通过类比分析理解热机Q = mq其中m表示质量，单位是kg , q表示热值， 单位是J/kg, Q表示燃料燃烧放出的热量，单 位是J。同样

8、的原理，体积为V的某种燃料完全燃烧放 出的热量是多少焦？Q = Vq设计意图：根据热值的物理意义，去推倒燃 料燃烧放热的公式，符合学生的认知规律，学生 在理解热值的基础上，很容易推导燃料燃烧的放 热公式。【练一练】500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？解：查表可知，汽油的热值 qX07J/kg mQ=qmM07J/kg 乂 107J【想一想】提出问题：用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧 吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 分析讨论：煤气燃烧放出的热量：1、煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量2、煤气灶本身也会吸收一部分能量3、高温的烟气带走了一部分能量4、还有一部分直接损失掉了5、水吸收的热

9、量只占煤气放出热量的一部分 所以，在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料 完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。的效率n =Q罚_ Qir_ cmQtQ放Q放 qm2热机也有类似的情况：在内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里去 了呢？一 一jr- 一由于物1£传动辑*克. 京摩鼻所情耗的能疗- 型#mH -*篇耳坪安功,i 的而分1 /、S悔如属.-同仇掌喀脸河、樵传惭；放去TH能i ._学生通过计算 加深对热效率 的理解。2、热机的效率热机是将内能转化为机械能的装置，在这个 情景中，真正转变为对外做有用功的能量只占燃 料燃烧时所释放能量的FS分。所以：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全

10、燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。:一叫-ptQ枚qm理解热机的效率： 1)热机效率是指热机转变为有用料完全燃烧所择放的能量的比值功的能量与燃，它反映了能量学生讨论有效 利用燃料的方 法，探讨提高热 机效率的途径。的利用率，热机性能的一个重要标志.(2)由于热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总小于1。设计意图：学生在机械效率的基础上建立热效率的概念，进而建立热机的效率，可以使学生认知更有条理性，更深刻，加深对热机效率的理3、提图热机效率的途径解。【练一练】某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从 25 C加热到100 c ,燃烧了 6kg的无烟煤。 试求(1)锅炉内200k

11、g的水吸收了多少热量？(2) 6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？X 107J/kg【议一议】为了合理利用能源，人们一直都在努力提高 热机的效率，汽油机的效率：2030%柴油机 的效率：3045%都比蒸汽机的效率高，那么怎样提高热机的效率？引导学生从节能和环保角度分析肩效利用燃 料的方法，探讨提高热机效率的途径。总结：1、使燃料充分燃烧2、尽量减少各种热量损失；3、在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量设计意图：增强学生的环保意识，增强学生为提高热机效率，加强环保的责任心和使命感。也体现了从物理到生活的理念。燃料的利用使人类得到大量内

12、能，但同时造成环 境污染，尤其是热机的使用.因此，保护环境，控 制和消除大气污染是必须重视的问题，请同学们 课卜收集如何控制和消除大气污染。知识梳理回顾本节课的探究过程。设计意图：小结不仅要总结知识，更重要的是将本节课研究问题的方法及思维程序提炼出根据板书提示 谈谈本节课的 收获。相互补 充，归纳出知识 体系。来，学生学会这些方法并体会到它们在解决问题中的作用，从而实现教学的真正目的。课堂检测见附件独立自主完成 检测。小组长批 改并汇总给学 习委员。布置作业自制蒸汽轮机。设计意图：真正的课堂在生活中，让物理知识很好在生活中得以运用。【板书设计】第十四章 第二节 热机的效率（一）燃料的热值1、定

13、义：某种燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量的比值叫做这种燃料的热值。用q表示。2、单位：J/kg （固体、液体）J/m3 （气体）3、公式：Q = mq （或 Q = Vq）4、计算1、定义：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。用小。2、公式：4=W有/Q放X100%3、提高热机效率的主要途径：减少热机各种能量损失（二）热机效率【教学反思】通过教学，使学生从生活中体会不同燃料完全燃烧释放热能的特征，建构 起燃料的热值概念。依据燃料热值表中资料数据和燃料燃烧放热与燃料质量和 热值的关系进行简单计算。了解热机工作时释放热量的主要流向，初步认识热 机效率，大致了解提高

14、热机效率的途径。了解热机在现代社会中的广泛应用， 及造成的环保问题。本节课热值的比值定义的建立类比了比热容的概念建立， 热效率及热机的效 率是在类比机械效率的基础上建立的， 这种利用类比的方法建立概念，有利于学 生对新概念的理解，同时也加深了对原有概念的理解和掌握。不足：在教学过程中也暴露了很多问题，比如，学生现在大都是独生子女， 生活自理能力有待提高。对于燃料的认识很少，生活经验太少。【附件】课堂练习1、实验表明：质量相等的不同燃料，完全燃烧所放出的热量一般是_L相同/ 不相同）。2、现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有 （）.A.较大的比热B .较低的沸点C .较大的热值D.较高的凝固点3

15、、煤油的热值大于酒精的热值，下列说法中正确的是（）A.煤油比酒精含有的热量多B.燃烧相同质量的煤油和酒精，煤油放出的热量要多些C.完全燃烧相同质量的煤油和酒精，利用煤油刚好能烧开一壶水，那么利用酒精则不能烧开这壶水（热效率相同的条件下）D.通风条件好，供氧越充足，两种燃料的热值就越大4、下列说法中正确的是（）A.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多B.燃料的热值越小，完全燃烧单位质量的该燃料放出的热量越少C.燃料的热值越小，放出相等的热量时，燃料用量越少D.燃料燃烧的越充分，其热值就越大5、要提高热机的效率，下列做法不可行的是（）A.尽量减少废气带走的热量。B.尽量保持机械部件之间有良好的润

16、滑。C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。D.尽量减少散热损失。6、一个含0.6 kg无烟煤的蜂窝煤，能烧开5瓶水，而0.6 kg的液化气可以供 普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的 不同, 若q无烟煤x 107J/kg , 5瓶水的质量是9kg,从20c到烧开，那么这个煤炉的效 率是。（一个标准大气压下）7、km,受到的阻力是 3.0X103kg （假设汽油完全燃烧）。汽油的热值为q=4X 107J/kg ,求：（1）在测试中，汽车牵引力所做的功 W（2）该型号汽车的热机效率”。附答案：1、不相同2、C3、C4、B5、C6、热值 14.82%7、X107J（2）30%整体设

17、计说明本课由浮在水面的物体和浸没水中的物体是否都受到浮力引入新课， 进而提出问题浮力的大小与什么因素有关。自然展开，体验整个探究过程，重点培养分析实验数据的能力。重点突破“突然出现”的、不符合学生认知规律的溢水杯。根据教学目标中的知识与技能划分， 本节课主要分两个部分。 第一部分通过探究知道浮力大小与那些因素有关，第二部分通过分析数据得出阿基米德原理并验证。按照本节课的教学重点， 主要是探究浮力大小与那些因素有关， 并在寻找过程中收集数据、总结规律。本节课的难点是让学生自主探究得出阿基米德原理。 在这个难点上先通过定量探究浮力大小和P液、V排的关系。再通过对数据“分析与论证”，得出阿基米德原理

18、。 教材分析本课安排在压强和浮力的最后一节，学生对于力和运动已经有较深认识，同时也说明本节综合性较强。 教法建议本课分为三个板块：认识浮力，探究浮力大小与什么因素有关，验证阿基米德原理。很多学生没有经历浮力大小与什么因素有关的探究过程， 直接进入了阿基米德原理， 这不符合学生认知规律， 也是不符合新课标要求的。 建议从真实的生活现象入手一一探究破解， 加深学生对浮力大小与什么因素有关的理解。 有条件的学校因设置学生分组实验， 让学生自主探究，真正做到学生为主体，教师为主导。 学情分析学生根据生活经验， 已经对漂浮在水面的物体受浮力有比较浅显的认识， 但对于“浸在液体中的物体是否受浮力”及“浮力

19、大小与什么因素有关”认识还不够，甚至存在错误的前概念。 学法引导大胆让学生对浮力大小与什么因素有关进行猜想， 然后一一设计实验来验证、 破解。 整个过程中不断穿插实验，让学生认真观察，缜密思考，交流与合作来归纳总结，加深认识。这样沿着科学家的足迹来体会物理、体会科学的发展。 三维目标1知识与技能（ 1）知道浮力大小和什么因素有关。（ 2）知道阿基米德原理。2过程和方法（ 1）注重培养学生收集数据的能力。（ 2）注重培养对实验数据“分析与论证”的能力。3情感、态度与价值观（ 1）通过让学生沿着科学家的足迹探索浮力，来培养其科学精神。（ 2）通过一系列的实验探究活动，让学生感知实验的意义和价值。重

20、点难点重点：浮力大小和哪些因素有关的探究过程。难点：阿基米德原理的得出。课时安排1 课时教学过程一、新课引入 （约 2 分钟）请同学们看到讲台上的水槽，其中盛有一些水。现在将泡沫、木块、金属块放入。请同学们通过所观察到的现象来判断，哪些物体受到浮力。（学生：）木块泡沫被水托住了， 所以受到浮力。 请用你用桌上的仪器来验证， 浸在水中的金属块也受到浮力的作用。并求出它所受浮力的大小。（学生：）【设计意图】课始，通过展现现象，引发学生的思考，破除部分学生对浸没在液体中的物体不受浮力的错误前概念。二、新课讲解1浮力的定义（约 2 分钟）老师把气球作为奖品送给回答问题的同学。“将球抛过去”（氢气球上升

21、）没有关系，老师补一个给你。先请坐。谁能告诉大家是什么力使得气球向上运动？（学生：）原来物体浸在气体中也受到浮力。浮力：浸在液体、气体中的物体会受到向上的托力【设计意图】 让学生建立正确的浮力概念， 同时明白浮力不止是浸在液体中能产生，时浸在气体中的物体也是受浮力的。2关于浮力的探究（约25 分钟）生活中与浮力有关的现象很多， 请提出关于浮力的大小和什么因素有关的猜想？可以先思考一下，关于浮力大小的猜想。（学生回答）下面请同学们用桌上的器材， 来验证物体所受浮力大小与浸入液体深度的关系。 实验时请使其它变量保持不变。 整体设计说明本课由浮在水面的物体和浸没水中的物体是否都受到浮力引入新课， 进

22、而提出问题浮力的大小与什么因素有关。自然展开，体验整个探究过程，重点培养分析实验数据的能力。重点突破“突然出现”的、不符合学生认知规律的溢水杯。根据教学目标中的知识与技能划分， 本节课主要分两个部分。 第一部分通过探究知道浮力大小与那些因素有关，第二部分通过分析数据得出阿基米德原理并验证。按照本节课的教学重点， 主要是探究浮力大小与那些因素有关， 并在寻找过程中收集数据、总结规律。本节课的难点是让学生自主探究得出阿基米德原理。 在这个难点上先通过定量探究浮力大小和P液、V排的关系。再通过对数据“分析与论证”，得出阿基米德原理。 教材分析本课安排在压强和浮力的最后一节，学生对于力和运动已经有较深

23、认识，同时也说明本节综合性较强。 教法建议本课分为三个板块：认识浮力，探究浮力大小与什么因素有关，验证阿基米德原理。很多学生没有经历浮力大小与什么因素有关的探究过程， 直接进入了阿基米德原理， 这不符合学生认知规律， 也是不符合新课标要求的。 建议从真实的生活现象入手一一探究破解， 加深学生对浮力大小与什么因素有关的理解。 有条件的学校因设置学生分组实验， 让学生自主探究，真正做到学生为主体，教师为主导。 学情分析学生根据生活经验， 已经对漂浮在水面的物体受浮力有比较浅显的认识， 但对于“浸在液体中的物体是否受浮力”及“浮力大小与什么因素有关” 认识还不够，甚至存在错误的前概念。 学法引导大胆让学生对浮力大小与什么因素有关进行猜想， 然后一一设计实验来验证、 破解。 整个过程中不断穿插实验，让学生认真观察