14.2内能的利用解析

1、第十四章内能的利用第二节热机的效率1课时新授课枣庄市第41中学刘雪艳授课时间：2013年9月【教学目标】（一） 知识与技能：1.建立热值概念。知道热值是燃料燃烧放热的特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃烧放热的简单计算。2.了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效 率。（二） 过程与方法燃料燃烧时能量的主要流向。（三） 情感态度价值观增强环保意识。【教学重点】热机的效率及影响热机效率大小的主要因素，提高热机效率的方法和意义。【教学难点】热机能量流失的方向【教学方法】：启发教学、小组讨论、观察实验等方法【教学准备】：多媒体课件【教学过程

2、】主要教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图复习提问一.复习提问：什么是机械效率？引入二.新课引入：热机是利用燃料燃烧释放的内能 转化成机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效 率的问题，这一节我们就来讨论这个问题。（板书：课题）创始情景， 激发求知欲讲授新课三.讲授新课：燃料分类（一）燃料的热值1、常见的燃料提出问题：说到燃料燃烧，那么你所了解的燃 料都有那些呢？燃料燃烧时能量如何转化？如果 将这些燃料分类，可以怎样划分？小组内思考讨论， 燃料举例并分类。通过小组讨 论的合作学 习方式，拓 展学生知识燃料的热值有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化 气等）、天燃气等，农村还用草木等植物

3、的秸杆作燃料。 燃料总体上可以分为固态燃料、液态燃料和气态燃料。回答问 题：燃料 燃烧将化 学能面， 争强合 作能力，有 效的打开思 路，活跃思 维。（多媒体课件辅助展示各种燃料图片）2.热值概念：不同的燃料即使质量相同，完全燃烧放出的热量 也是不同的，这个特性可以用热值表示。弓I导学生自学P22课文，多媒体展示问题：（1）什么叫燃料的热值，用什么字母表示？（2）结合P23、资料说出固态和液态燃料的热值 单位，以及气态燃料热值的单位？（3）燃料的热值有什么物理意义？一科持煥ft算比自学课 文，小组 内讨论， 回答问 题。燃料热值部分由学生自学结合小组合作学习的方式来处 理，有利于 学习的缓 冲

4、，加上教 师的精讲点 拨，直至接 受程度不同 的学生都能 够达成目 标。热值是燃料本身的的一种特性， 只与 燃料的种 类有关，与燃料的 形态、体 积、质量、以及是否 完全燃烧 均没有关 系。（多媒体实物投影展示课本“小资料”图片， 辅助讲解热值的单位及物理意义。、质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量 是不同的。热值是燃料本身的的一种特性，即不同燃料 在燃烧过程中化学能转化为内能的本领的大小它只与 燃料的种类有关,与燃料的形态、体积、质量、以及是 否完全燃烧均没有关系。多媒体逐步给出相关概念同步板书。1、 定义：在物理学中，把某种燃料完全燃烧放出的热 量与其质量之比叫做这种燃料的热值。（板

5、书）2、单位：J/kgJ/kg （固液燃料）或者 J/mJ/m3 3（气态燃料） （板书）3、公式：Q=m或者Q=Vq（板书）4、 物理意义：表示 1kg1kg 某种燃料在完全燃烧时所放 出的热量。适当笔记热机的效率（二）热机的效率：1、热机的能量损失教师：一辆汽车从身旁驶过，有时根据人的嗅觉就 能知道它的发动机是汽油机还是柴油机。这是为什根据学生生活中常见现么？学生：因为它们排出的气体的味道不同。教师：说得很对。但你们想过没有，排出的气体中仍 汽油或柴油味这说明了什么？学生：说明汽油或柴油并未完全燃烧。思考讨 论，回答 问题，教师：既然燃料没有完全燃烧，就说明有一部分能热机的能量损失：1燃料

6、未 能完全 燃。2.废气和 散热带走 一部分内 能。3.克服摩擦做功量被白白地损失掉了板书：二、热机的能量损失（1 1） 燃料未能完全燃 烧教师：再想想，除此之外还有些什么损失？ 学生：排出的气体中还具有内能。教师：有人曾用汽车的尾气加热饭菜就说明了这一 点。除此之外，气缸壁等也会传走一部分内能。同步简要笔记小组内合作学习象提出问 题，有助于 学生打开思 路，帮助理 解知识。合 作学习也可 以起到集思 广益的作 用，比较节 省课时资 源，课堂效 率大大提板书：（2 2）废气和散热带走一部分内能（多媒体同步播放内燃机排放尾气的视频或 者图片，辅助讲解热机的能量损失） 教师：以上这些都是没有转化成

7、机械能的内能。 那 么曲轴获得的机械能是不是全部做了有用功？学生：不是，有一部分要传给飞轮以维持其继续转 动。教师：除此之外，由于各零部件之间有摩擦，曲轴 还需克服摩擦做功。板书：（3 3）克服摩擦做功（多媒体同步展示飞轮及内燃机带动机车运转 的动态视频或者图片，辅助讲解飞轮以及摩擦所消 耗的机械能观察思考观察思考2、热机的效率由于以上原因，真正用来做有用功的能量只占 燃烧燃料所能提供能量的一部分。所占比例的大 小，也就成了热机性能的标志。为此，我们再介绍 一个新的概念：观察图片思考动 态 视 频 的展示， 或者 是相关图片 的介绍能够 帮助学生理 解知识，拉 近认知与物 理实际间的 距离，直

8、观 而且有效。先 讲 热 机 的能 量 损 失 再讲 热 机 的 效率， 符合中 学生的认知 特点。这样 处理知识， 能够很好的 实现难点的 突破。在讲解完毕“热机能量损失”的基础上结合能练习：例1：在观察水的沸腾实验中，用酒精灯将杯中230g, 60C的热水加热到沸腾，共用去2.5g的酒 精，问：酒精完全燃烧所释放的热量中有百分之几热机效率的定义 公式（辅以能流图讲解更加直观，易于理解）课堂练习（板书：）三、热机效率：1、概念：热机所做的有用功与所用燃料完全燃烧 释放的热量之比叫做热机的效率， 用热机效率来描述 热机的性能。2、公式：n =Q有用IQ总或n =W有用/ Q总同步简要笔记流图讲

9、解，加上新课伊 始已经复习 过机械效 率，顺理成 章得出热机 效率概念。比较符合学生的认知特点。思考讨论完成习题， 并规 范写出解 题过程。规 范 计 算 题解题步骤，以及简洁清 晰的写出计 算过程，是 中学生的必 备能力点之 一。同时养 成良好的答 题习惯，保 持卷面工整 清洁，是中 考成功的必 备条件之 一，需要从 日常点滴入 手。这儿对 于规范的书 写解题过程 显得尤为必 要，但是耗 时不宜过多。根 据 讲 解或 者 集 体评 议 修 改自 己 的 答案， 简要 笔记。热机效率是热机性能的一个重要指标。热机的 各种损失中，废气占最多，应减小废气的能量损失。 由于损失的原因比较多，所以热机

10、的效率一般都较 低。（参阅几种热机的效率，内燃机的能流图以及火电站 的能流图，多媒体展示图片）提高热机效率的措施：1.让燃料尽可能充分燃烧。2.减少内能的损失。3.减小各部分之间的摩擦。下一-r:|-教师：热机是人类使用的主要动力机。尽管它 的效率还不高。我们仍然离不了它。问题的关键是 如何改进和提高它的性能。经过上面的分析，谁能 归纳一下改进热机的总体设想？板书：3、如何提高热机的效率学生：改善燃料的燃烧条件，让燃料尽可能充 分燃烧。减少内能的损失。学生：减小各部分之间的摩擦，使运动部件润 滑良好。教师：让其尽可能完全燃烧，可通过改善燃烧 环境，调节油、 气比例等来实现。 为了减小摩擦需 要

11、经常保养机器，适当调节各零部件间间隙，并注 意保持润滑等。另外还应下决心关停一些冒黑烟、耗能大的热机，以提高热机的整体水平。（板书）：（1）让燃料尽可能充分燃烧。（2）结合图片思考讨 论，小组 内合作学 习减少内能的损失。（3）减小各部分之间的摩擦。 教师：提高热机的效率，并非易事，需要解决 的问题还很多，甚至每前进一步都要付出艰苦的努 力，不过我们相信，随着科学技术的飞速发展，以 及新能源的不断开发，热机的性能一定会得到较大 提高。我们也期待着现在的青年中能涌现出更多瓦特式的人才，为人类研制出更新更好的热机。提问：（1）看24页的一般热机效率，不同的热机 的效率一般不同，那么想一下热机效率会

12、不会达到100%?简要笔记由 于 前 面 两个 环 节 已 经讲 的 比 较 透彻， 本环节 教师不必过 多讲解，只 需要将问题 提出，然后 交给学生思 考就好。讨 论时可以根 据学生情况 适当点拨， 同时要关注 余下的课时 资源，不可 用时过多。(热电联产集中供热设备)(2) 提高内能的综合利用率。把直接烧煤、燃 油改为烧其工业副产品；把内能的一次利用变为多 次利用(如用余热供暖等)。(3) 充分开发、利用污染小或无污染的能源(如 太阳能等)。我国政府历来重视环境问题，把发展经济与保 护环境放到了同等重要的位置。只要我们大家都能 像重视生命一样重视环境，责无旁贷地承担起保护 环境的义务，难题

13、也就变得不难了，就一定能使天 更蓝、水更清。课堂小结引导学生将本节课内容总结内能与环境学生：不会(2)机械效率和热机效率是不是一回事？教师：用机械做功时，有用功和总功的比值叫做机械效率，热机的燃料释放出的能量用来开动热机，这些热量不会用来全部做有用功也就是不会用来全部开动热机，那么有用的热量与总的热量之比就是热劲效率。可见研究的问题是不一样的，不过研究问题的思想是一样的，都反映的是性能的好坏，机械效率是机械做功的性能的好坏，热机效率是热机性能好坏的标志。4内能对环境的影响。(1)废气污染(CO、SO、酸雨)思考答问类比学习法能够增强学生对于热机效率的理 解。(2)噪声污染。5.保护环境，减小污

14、染措施。(1)改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟 除尘装置。本 部 分 的 处理 属 于 拓 展性内容， 可 以根据课堂 具体情况添 加，也可以 作为课下实 践性作业。目 的 在 于 延伸课堂知 识，增强运 用能力。1.燃烧甲、乙两种燃料，甲放出的热量比乙多，贝U（）A、甲的质量一定大B、甲的热值一定大C、甲的比热容一定大D、条件不足无法判断2.下面现象中， 属于内能转化为机械能的现象是（）A、两决块相互摩擦，冰块熔化B、水蒸汽推动活塞做功C、压缩气体，温度升高D、用太阳灶烧水3.煤的热值大于干木柴的热值，这里是指（）A、煤比干木柴含有的热量多一些B、烧煤比烧干木柴产生的温度高一些C、烧煤比

15、烧干木烧产生的热量多一些D、要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少4.两种燃料的热值之比为2:1,它们的质量之比为1:4,那么这两种燃料完全 燃烧放出的热量之比为（）A.1:2B.2:1C.8:1D.4:15为了提高热机效率，可采取的措施是（）A.采用热值高的燃料B.降低热机功率C保证良好的润滑减少摩擦D.以上措施都可以6.燃料的燃烧是一种 _ 化；在燃烧过程中，燃料的 _ 能转化为_能07.10千克汽油完全燃烧放出4.6 X08J的热量，则汽油的热值为 _J/Kg。8._无烟煤的热值是3.4 X07J/Kg，表示的意义是_。如要获得1.7 X08J的量，需要完全燃烧 _Kg无烟煤。9._一

16、台柴油机的热机效率为25%，表示的意思是_那部分能量在_ 能量中占_ 用这台柴油机工作时，完全燃烧2Kg的柴油可 做有用功Jo（柴油的热值为3.3 X107J/Kg）答案：1.D2. B3. D4. A5. C6.化学化学内7. 4.6X107J8.1kg无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4X107J 59.用来做有用功的燃料完全燃烧放出的25% 1.65X107J布置作业1.课下阅读课本P25STS“从火车到火箭”2.实践作业：课下调查研究“提咼热机效率的积极意义”。14 . 2热机的效率达标检测板一、燃料的热值：1.燃烧将化学能转化为热能。书2.热值定义：在物理学中，把某种燃料完全燃烧放出的热

17、量与其质量之比叫做这 种燃料的热值。3.单位：J/kg（固、液态燃料）或者J/m3（气态燃料）4.公式：Q=m或者Q=Vq5.物理意义：表示1kg某种燃料在完全燃烧时所放出的热量。二、 热机的能量损失：1燃料未能完全燃烧2.废气和散热带走一部分内能3.克服摩擦做功三、 热机效率：1.概念：热机所做的有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机的 效率，用热机效率来描述热机的性能。2.公式：n =Q有用/Q总或n =W有用/ Q总3.如何提高热机的效率(1) 让燃料尽可能充分燃烧。(2) 减少内能的损失。(3) 减小各部分之间的摩擦。本节课内容教学中有多个环节是放手给学生的,比如热值相关概念、

18、热机效率定义的得出和课堂反馈练习等环节， 这些学生自主学习的环节每个班 级情况是会有些差别，课前的设计尽管考虑到了，但是个别班级授课会出现 过分延时的情况，应当节 省课时资源。根本原因在于问题的设置，指向性 应当更明确。二本节课有师生互动的环节(热机的能量损失和如何提高热机的效率) 不需要发散拓展太多，能够收放适当效果最好，并不是发散的越多越好。本节课的课件媒体资源尽量以图片为主，能够反映热机的动态工作过程 就好，过多的视频会分散学生的注意力， 对于知识的关注度会受影响。资源 的选择上，实用性是首要条件。被水吸收？解：酒精完全燃烧产生的热量：Q=m酒精q酒精=3.0 x107J/kgX2.5x10* 3 * 5Kg4=7.5X10 J水吸收的热量：Q=c水m*At水33=4.2X10 J/(kgC)X250X1