物理九年级上册第二章《改变世界的热机》教学教案（教科版）

教科版物理九年级上册第二章《改变世界的热机》教学教案2.1热机教学目标一、知识与能力1.理解热机的原理就是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。2.了解历史上和现实社会中的几种热机。二、过程与方法1.通过演示实验培养学生观察、分析问题的能力。2.经历关于“能量是怎样转化的”讨论过程，了解到热机是通过做功使内能转化为机械能的。三、情感、态度与价值观通过了解蒸汽机的发展历程，感悟物理学具有认识世界、改变世界的功能。教学重难点【教学重点】认识热机的工作原理。【教学难点】分析蒸汽机的工作过程。教学过程一、新课引入多媒体展示教材图2－1－2瓦特设计的蒸汽机，并分析图片旁边的“广而告之”宣传词，激发学习兴趣并提出问题。“广而告之”宣传词：本公司向贵矿提供蒸汽机，它能替代14匹马，为你的机器提供动力。——Boulton­Watt公司提出问题：蒸汽机为什么能够提供动力？它的物理原理是什么？点拨：为了解释这两个问题。请同学们仔细观察老师下面要做的演示实验。二、新课教学(一)利用内能来做功。1.演示实验：“试管蒸汽机”。应注意调节试管内的水量，不能太少，否则很快汽化完毕不能充分显示蒸气的动力。为了减少加热时间，可以往试管中灌入95℃以上的热水。课前一定要演示几遍，控制好酒精灯火焰和试管的粗细。2.学生讨论演示实验中的能量转化或转移情况。燃料燃烧——化学能转化为内能；火焰的内能转移到试管，试管转移到水，产生水蒸气——内能的转移；水蒸气推动叶轮转动——内能转化为机械能。3.热机的定义：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。学生讨论交流热机中的能量转化与转移过程。4.小结：热机中的能量转化与转移过程。化学能→内能→机械能(二)蒸汽机。师：蒸汽机是最早的热机。请同学们阅读教材第21页，“蒸汽机”第一自然段，完成下列填空题。利用蒸汽做功，可追溯到古希腊时期。但直到1769年，瓦特改进、完善了蒸汽机，发明了________、________等部件，设计了通过活塞直线运动带动________圆周运动的连接装置，解决了动力的传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。(冷凝器蒸汽汽缸飞轮)师：请同学们讨论交流教材图2－1－5所示的蒸汽机的原理图，完成下列填空题。当滑块滑到图示位置时，蒸汽从进气口通过左气路进入汽缸，推动活塞向________运动，汽缸内的废气从排气口排出。当滑块滑到左端时，蒸汽从进气口通过右气路进入汽缸，推动活塞向________运动，汽缸内的废气从排气口排出，可见这种蒸汽机是利用锅炉发出的高压蒸汽进入汽缸中膨胀，推动活塞________运动对外做功，因此这种热机又叫往复式蒸汽机。(右左往复)如果时间允许，教师可以通过多媒体展示瓦特改良、完善蒸汽机的简史。可以参考后面的补充材料。(三)形形色色的热机。学生活动：阅读并讨论教材第22页“形形色色的热机”部分，列举热机的种类。蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机等。学生活动：出示自己收集的各种热机图片或模型，然后交流分类。可以结合后面的补充材料，通过视频展示，让学生认识随着热机的改进和新型热机的出现，使人类的发展历程经历了革命性的变化，感悟物理学具有认识世界、改变世界的功能。三、反思总结，布置思考题。1.检查学生的练习情况，请学生总结本节课的主要内容，教师再作适当的补充。2.家庭小制作：自己制作一个简单的热机。板书设计第1节热机(一)利用内能来做功。1.热机的定义：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。2.热机中的能量转化或转移过程。化学能→内能→机械能(二)蒸汽机。1.瓦特改进、完善了蒸汽机，发明了冷凝器、蒸汽汽缸等部件，设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置，解决了动力的传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。2.往复式蒸汽机。(三)形形色色的热机。蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机等。2.2内燃机教学目标一、知识与能力1.理解内燃机的基本原理。2.了解汽油机的工作过程。3.了解汽油机与柴油机的异同。4.了解火箭发动机的原理和中国火箭的发展史。二、过程与方法1.观察“塑料盒内酒精的爆炸过程”，获得爆炸力做功的体验。2.通过分析汽油机的四个冲程，了解活塞发动机的工作过程。3.了解不同热机的不同用途。三、情感、态度与价值观1.通过对内燃机和火箭在生产和生活中的应用，感受技术进步在工业文明发展中的重要作用；鼓励学生主动了解社会生产中运用的技术、设备及其原理，加深对技术应用的了解，提高学生关注科学技术应用于生活和社会的意识。2.通过了解我国长征系列火箭的发展和成就，激发学生的爱国热情和献身科学事业的精神。教学重难点【教学重点】认识汽油机各个冲程，弄清楚各个冲程的作用。【教学难点】理解汽油机四个冲程的主要工作情况。教学过程一、新课导入燃料燃烧时释放大量的内能，如何使这些内能为人类做功服务呢？如图所示中，a图和b图是常用的交通工具轿车和飞机，c图是军事上用的坦克，d图是把卫星发送上天的火箭，它们有什么共同点呢？二、探究新课探究点一内燃机内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。探究点二汽油机——用汽油作燃料的内燃机活动1：展示内燃机剖面图，让学生明确燃料直接在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活动2：观察汽油机模型，自己试着找出汽缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞等各部分构造的位置。归纳总结：（1）汽油机的构造汽缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞等；（2）活塞从汽缸一端运动到另一端叫作一个冲程。活动3：利用汽油机活动模型，操作并观察汽油机工作中每一个冲程的工作情况，并试着完成下表：吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程进气门排气门活塞运动方向曲轴转动度数是否存在能量转化活动4：让每一组学生根据手中的模型上台扮演汽油机的工作过程。（边扮演边讲解）归纳总结：（1）内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。（2）在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲柄转动两周，燃气对外做功一次。在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。（3）在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。典例剖析汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是（）

A．甲冲程是把机械能转化为内能B．乙冲程是把内能转化为机械能C．丙冲程是把机械能转化为内能D．丁冲程是把内能转化为机械能【点拨】热机的四个冲程为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能．【自主解答】A探究点三柴油机——用柴油作燃料的内燃机柴油机与汽油机的区别：（1）柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程。（2）柴油机与汽油机的不同点：构造方面：些油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴。吸入的气体不同，点火方式不同。活动1：出示柴油机的结构图，自学课本19页到20页的内容，小组之间交流、讨论分析出汽油机与柴油机有哪些不同点？总结：出示课件，展示不同点。名称区别汽油机柴油机构造火花塞喷油嘴吸入的物质吸入空气和汽油的混合物只吸入空气燃料燃烧的方式点燃式压燃式活动2：对照汽油机的工作过程，了解柴油机工作中每一冲程的工作情况。归纳总结：（1）柴油机一个工作循环也是包括四个冲程；（2）在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲柄转动两周，燃气对外做功一次。在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。（3）在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。探究点四飞向太空（1）简单介绍火箭发动机的原理：反冲原理。（2）讲解三级火箭的优势。（3）介绍我国在航天事业所取得的成就。三、课堂练习1．常见汽油机工作时，一个工作循环有_________个冲程，包括；_________、_________、_________、_________。在一个工作循环中，活塞往复________次，曲轴转动________周，燃气做功_________次。2．一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1800r/min，则柴油机1s内（）A．完成30个冲程，做功30次B．完成60个冲程，做功60次C．完成60个冲程，做功15次D．完成120个冲程，做功30次3．如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（）ABCD2.3热机效率教学目标一、知识与能力1.了解热机的效率。2.了解不同热机的效率值。3.了解热机的使用对社会的贡献及其给环境带来的影响。二、过程与方法经历分析“汽车内燃机的能量流向”的过程，学习简单的定量分析方法。三、情感、态度与价值观1.感受自然科学的发展和先进技术的应用在推进人类社会发展的同时也造成了环境污染，有利于理解可持续发展的内涵。2.认识到当前人类现代化的生活对能源的依赖和能源紧缺对人类生存的巨大挑战，认识到节约能源和开发新能源才能实现可持续发展。教学重难点【教学重点】理解热机效率的概念。【教学难点】理解环境污染与热机使用的关系。教学过程一、复习提问，引入新课。师：我们在八年级下学期学习物理的第十一章《机械与功》时，介绍了机械效率的概念，哪位同学能够说一说？学生交流回答：在使用机械的过程中，所做有用功和总功的比值叫做机械效率。师：热机是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。二、进行新课。(一)热机效率。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。这是为什么？生：因为它们排出的气体味道不同。师：说得很对。但你们想过没有，排出的气体中仍有汽油或柴油味这说明了什么？生：说明汽油或柴油并未完全燃烧。师：既然燃料没有完全燃烧，就说明有一部分能量被白白地损失掉了。师：在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了呢？请同学们结合教材图2—3—2交流讨论。小结热机效率的概念：把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。热机的效率总小于1。废气占33%～35%，是因为做功冲程过后，汽缸里的废气温度还相当高，仅靠排气冲程直接排放还不能正常工作。由于热传递，汽缸本身的温度也会很高，如果不能及时散热，就会使活塞和汽缸粘连，必须通过水循环，把汽缸的温度降低，这部分的内能损失和废气的排放是相当的，占30%～32%，这两项加起来已经接近70%了！热机输出的有用功并不是全部用来提供机械(例如汽车)的牵引力。学生活动：阅读教材第30页的“一些热机的效率”表，了解不同热机的效率值。创新发明资料：美国《大众科学》杂志评出2006～2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。问题：其中第五冲程相当于四冲程内燃机的________冲程，在第六冲程中发生的物态变化是________。(做功液化)意义：能够大幅度地提高热机效率。(二)改变世界的热机。多媒体展示：各种热机工作的场景。学生活动：结合教材图2－3－6，交流讨论热机对我们生活的影响。小结：蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、火箭发动机、喷气发动机。(三)地球就在我们手中。学生活动：自己阅读讨论教材第31页，说出热机的使用给环境带来了哪些危害？小结：废气污染、温室效应、热污染、噪声污染等等。热机，给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染。热机使用引起的环境问题——内燃机大量排放的废气会形成毒雾天气，“酸雨”现象对我国重庆等地危害严重，西欧、美国等地还造成植被大量死亡，也造成大量湖泊中的成批鱼类死亡。目前世界各国都制定了汽车尾气的排放标准，减少了煤的使用量，以控制废气造成的危害。还可以结合我国现在鼓励用户购买小排量轿车，减少环境污染采取的措施。【板书设计】第3节热机效率(一)热机效率把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。热机的效率总小于1.(