教学设计：14.2热机的效率-1站课堂系列

学而优教有方第2节热机的效率教学目标教学目标1．从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。2．能简单计算燃料完全燃烧放出的热量，培养科学思维素养。3．能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率，能提出提高热机效率的方法，体会可持续发展的思想。教学重点教学重点燃料的热值，热机的效率。教学难点教学难点热机的效率。教学过程教学过程新课导入1．燃烧是生活中常见的现象。在原始社会，人类就开始利用木柴燃烧来取暖、烧饭。提问：木柴是燃料的一种，燃料能通过燃烧，释放出热量，即将____能转化成___能。【设计意图】通过真实的情境引入，使学生从能量转化的角度认识燃料。2．在现代社会，人类依然离不开燃料，你生活中接触过、听说过哪些燃料？分别是用于哪些方面的？学生交流分享，教师给予点评。3．简单介绍：燃料可以根据物质的状态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。【设计意图】联系生活，知道燃料有很多种类，不同燃料在生活中有不同的应用，为热值的学习做好铺垫。新知探究一、燃料的热值1．提出问题：现代生活中，我们常用煤气烧水煮饭，而不再使用木柴；汽车选择汽油和柴油作为燃料，火箭选择液氢作为主要燃料。在不同领域使用不同的燃料，这是为什么呢？和燃料自身某种性质有关吗？猜想与假设：相同质量（或相同体积）的不同燃料，通过燃烧能放出热量的多少不同。（教师引导：从能量转化的角度分析，将一锅水烧开需要的热量是一定的，而使用的燃料越少越好，因此煤气取代木柴，可能是因为相同质量的煤气和木柴燃烧时，煤气放出的热量比木柴放出的热量多。同理，火箭升空需要的能量远多于汽车行驶需要的能量，而它们能携带的燃料总量是有限的，因此火箭选用的燃料与汽车选用的燃料相比，在质量相同的情况下，要能放出更多的热量。）【设计意图】从生活走向物理，逐步理解引入“热值”这一物理量的原因。2．实验：比较相同质量的酒精和木柴燃烧时放出的热量。（1）设计实验①怎样比较放出热量的多少？（教师引导：回顾比较不同物质吸热情况的实验。）②本实验需要采用哪些实验方法？③介绍实验步骤。（建议教师录制实验视频，丰富课堂，吸引学生注意力，使实验结果直观、可信。）（2）实验数据（3）实验结论：燃烧相同质量的酒精和木柴，酒精放出的热量多。【设计意图】通过实验，直观认识燃料燃烧释放热量的能力是不同的，培养科学思维。3．过渡：通过实验我们知道，燃料燃烧放出热量的多少不但与燃料的质量有关，还与燃料的种类有关，那么怎样定义一个物理量来描述燃料燃烧释放热量的能力呢？引导问题：燃烧1kg汽油，测得放出的热量为4.6×107J；燃烧100g液氢，测得放出的热量为1.4×107J。汽油和液氢燃烧时，谁燃烧释放热量的能力更强？总结：定义燃料燃烧时释放热量的能力这一性质，应该采用比值定义法，即用放出的热量与质量之比进行定义。4．讲授热值的定义、单位。强调：“完全燃烧”指燃料全部变成不可燃烧物，这在实际燃烧中是很难达到的一种状态，如使用酒精灯加热物体时，能闻到酒精的气味，说明有一部分酒精还没燃烧就散发到空气中了。因此通过热值计算出的热量，是一个最大值。【设计意图】引导学生经历用比值定义法定义热值的过程，培养科学思维。5．用表格展示一些燃料的热值。（1）强调：热值是燃料的一种特性，同种燃料的热值是一定的，与它的质量和燃烧情况无关。（2）介绍气体燃料的热值计算和单位，强调在进行相关计算时，注意单位的统一。（3）引导学生描述热值的物理意义。【设计意图】进一步理解热值。二、热机的效率1．回答问题：（1）已知酒精的热值是3.0×107J/kg，求5g酒精完全燃烧放出的热量。（2）根据实验数据（展示之前实验中酒精加热的实验数据），求实验中200g的水吸收的热量。（3）讨论：水吸收的热量为什么小于酒精完全燃烧放出的热量？（4）一位同学在家中用燃气灶烧水进行实验，用温度计测量水的温度，通过计算得到水吸收的热量是2×105J，通过煤气表得到消耗焦炉煤气的体积为0.010m3，则这些煤气完全燃烧放出的热量为_________J。（焦炉煤气的热值取1.7×107J/m3）（5）之前实验中的加热装置与该燃气灶相比，哪个烧水的效率更高？引导学生结合机械效率的知识思考。2．总结归纳：（1）对比机械效率，梳理烧水的效率的计算方法。（2）讨论：如何提高烧水的效率？引导学生结合烧水时浪费的能量进行分析。【设计意图】通过对实际情境的分析和计算，学会通过热值计算热量的方法；再对比机械效率，逐步认识烧水的效率和提高烧水效率的方法，为热机效率的学习做好准备，符合学生的认知规律。3．分析能量流向，引出“热机效率”的概念。（1）在汽车行驶过程中，内燃机中的燃料能够完全燃烧吗？（2）燃料燃烧释放的能量到哪里去了？学生讨论分享，教师点评总结。（3）出示内燃机的能量流向图，提出问题：从能量流向的角度分析，怎样评价内燃机的好坏。4．讲授热机效率的概念，简单介绍蒸汽机、汽油机、柴油机的效率。【设计意图】通过对真实情境的分析，让学生在自身的生活经验中学习物理知识，逐步理解热机的效率，体现从生活走向物理，符合学生的认知规律。5．讨论：如何提高热机的效率？【设计意图】知道提高热机效率的方法，培养环保意识。三、课后活动生活探究：怎样烧水更节能？探究问题：利用家中的燃气灶将水烧开，以下三种方案，哪种效率最高？①始终大火；②始终中火；③先中火，后大火。【设计意图】锻炼学生的科学探究能力，培养环保意识。

课堂小结板书设计一、燃料的热值二、热机的效率1．烧水的效率2．热机的效率教学反思教学反思____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________