《机械能与内能的相互转化 第1课时》示范公开课教学设计【初中物理苏科版九年级上册】

1/5四、机械能与内能的相互转化教学设计教学目标1．理解做功可以改变物体的内能，理解做功与物体内能之间关系。2．掌握两种改变物体内能的方式，能够区分做功改变物体内能与热传递改变物体内能的区别。3．理解四冲程汽油机的工作过程与原理，理解能量转化发生的过程。4．大体了解除内燃机以外的其他热机及其工作场合。5．大体了解热机的发展史，体会科学、技术、社会之间的关系。6．知道燃料的热值是燃料的一种属性，知道在一般情况下，不同种类的燃料其热值一般不同。教学重难点教学重点四冲程汽油机的工作过程与原理教学难点四冲程汽油机的工作过程与原理教学准备多媒体、内能做功演示器、汽油机模型、柴油机模型教学过程新课引入教师活动：播放视频《【情境引入】金属切削过程中通过做功的方式改变物体的内能2.mp4》。教师设问：在视频中，我们可以看到，在金属切削过程中会有火星迸出。这是什么原因呢？讲授新课一、做功——改变物体内能的另一种方式教师活动：播放视频《压缩空气做功》，讲解做功可以改变物体的内能。向下压活塞时，活塞对气体做功，使空气的内能增加，从而使其温度升高到硝化棉的燃点。这说明了做功可以改变物体的内能。教师活动：总结强调改变物体内能的方式。教师活动：展示切削金属的图片，讲解做功可以改变物体的内能。切削金属时，钻头对金属做功，金属的内能增加，温度升高。从而有火星迸出。教师活动：播放视频《气体膨胀对外做功.mp4》。教师活动：讲解外界对物体做功、物体对外界做功对物体内能的影响。从视频中可以看到，瓶内气体将瓶塞顶出时，瓶内出现大量白雾。瓶内气体将瓶塞顶出，说明气体对瓶塞做了功。瓶内的白雾来自瓶内的水蒸汽的液化。水蒸汽液化说明气体的内能减小了。总体说来，气体对瓶塞做功，使得气体内能减小。师生活动：总结做功对物体内能的影响。外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减小。二、热机（一）热机的原理教师活动：演示利用内能做功的实验。学生活动：讨论视频中能量的转化情况。教师活动：理答。燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气膨胀做功，把塞子冲出去，内能转化为塞子的动能（机械能）。（2）热机将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置称为热机。（二）热机的种类迄今为止，已经出现的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。（三）内燃机（1）定义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机；（2）分类：展示摩托车和重型卡车的图片。根据所使用燃料分为汽油机和柴油机两大类。三、汽油机的工作循环1.构造观看汽油机剖面图，介绍进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴等重点结构。2.工作过程（1）冲程的定义活塞在汽缸内从一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。（2）学生阅读课本，了解四冲程汽油机的工作过程。播放汽油机工作过程的动画，放慢播放速度，边放映，边请学生解说。（3）讨论与分析=1\*GB3①在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？答题要点：压缩冲程发生了机械能向内能的转化，获得了温度较高的混合气体；做功冲程发生了内能向机械能的转化，汽车从做功冲程中获得的机械能，远远超过了压缩冲程中消耗的机械能。=2\*GB3②哪个冲程使汽车获得动力？答题要点：做功冲程获得了动力。=3\*GB3③哪个冲程排出了汽车的尾气？答题要点：排气冲程。=4\*GB3④老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？

答题要点：提供第一次启动时的初动力，主要完成吸气和压缩冲程。当做功冲程如约发生后，其余的冲程就依靠飞轮的惯性完成了。依靠飞轮惯性完成的冲程是：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程。=5\*GB3⑤现代汽车里的马达（motor）起什么作用？答题要点：是一个电动机，依靠电力转动的机器。当马达帮助发动机完成吸气和压缩冲程，假如做功冲程能如约完成，马达就完成启动任务了。过去的老式汽车都是靠手摇完成第一次启动的。现在，一些简单的农机，比如小拖拉机，在启动时，还有用手摇方式启动的。（4）总结①在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程称为辅助冲程，要靠飞轮的惯性来完成，所以汽油机在开始工作时要靠外力带动。②把四个冲程称为一个工作循环。③一个工作循环活塞往复两次，曲轴转动两转，对外做一次功，飞轮转动两圈。④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。四、燃料的热值（一）燃料的热值（1）定义表述：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。数学式（2）物理意义干木柴的热值是1.2×107J/kg，其物理意义为1kg干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107J。（3）热值的单位是焦每千克(J/kg)。（4）说明——气体燃料的热值对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值。其定义式为热值在数值上等于在标准状态下1m3的燃料完全燃烧放出的热量，单位为焦每立方米；符号：J/m3。（二）了解燃料的热值表展示燃料的热值表，找出常见的燃料的热值，并说明它的物理意义。热值是燃料本身的一种特性。不同物质的热值一般不同，热值只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积无关。（三）有关燃料燃烧放热的计算燃料放出热量的公式：Q＝mq或Q＝