2023九年级物理上册 第二章 改变世界的热机2.2 内燃机教学设计 （新版）教科版

2023九年级物理上册第二章改变世界的热机2.2内燃机教学设计（新版）教科版学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容2023九年级物理上册第二章改变世界的热机2.2内燃机教学设计（新版）教科版

1.内燃机的工作原理

2.四冲程内燃机的各个冲程及其能量转换

3.内燃机的构造与类型

4.内燃机效率及影响因素

5.内燃机应用实例核心素养目标1.培养学生的科学探究能力，通过实验探究内燃机工作原理，提高学生动手操作和观察分析能力。

2.增强学生的科学思维能力，引导学生理解能量转换和内燃机效率的关系，提升逻辑推理和问题解决能力。

3.强化学生的社会责任感，认识到内燃机在现代社会中的应用及其对环境的影响，培养学生的环保意识。重点难点及解决办法重点：

1.内燃机的工作原理：理解四个冲程的顺序和能量转换过程。

2.内燃机效率及影响因素：掌握效率的计算方法和影响效率的因素。

难点：

1.内燃机能量转换的微观机制：学生难以理解气体膨胀做功时分子间相互作用力的变化。

2.内燃机效率的影响因素分析：如何综合分析多种因素对效率的影响。

解决办法：

1.通过实物模型或动画演示，直观展示内燃机的工作过程，帮助学生理解冲程和能量转换。

2.结合实验，让学生亲自操作，观察和分析内燃机在不同工况下的能量变化，加深对能量转换机制的理解。

3.通过小组讨论和案例分析，引导学生分析影响效率的因素，并学会运用控制变量法进行实验探究，提高分析能力。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：系统讲解内燃机的工作原理和能量转换过程，帮助学生建立基本概念。

2.实验法：通过内燃机模型实验，让学生亲自动手操作，观察实验现象，加深对理论知识的理解。

3.讨论法：组织学生分组讨论内燃机效率的影响因素，培养学生的合作能力和分析问题能力。

教学手段：

1.多媒体演示：利用PPT展示内燃机的结构图和动画，直观展示内燃机的工作过程。

2.实物模型展示：展示内燃机实物或模型，让学生直观感受内燃机的构造和运作。

3.网络资源：引入相关视频和在线资源，拓展学生的学习视野，丰富教学内容。教学流程一、导入新课（5分钟）

1.提问：同学们，你们知道生活中有哪些常见的热机吗？它们是如何工作的？

2.展示图片：汽车、摩托车、飞机等内燃机应用实例，激发学生的兴趣。

3.引出课题：今天我们将一起探索内燃机的工作原理及其在现代社会中的应用。

二、新课讲授（15分钟）

1.讲解内燃机的工作原理：

-介绍内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气。

-解释每个冲程中能量转换的过程，如吸气冲程中空气和燃料的混合。

2.讲解内燃机的构造与类型：

-展示内燃机的典型结构图，讲解各个部件的功能。

-介绍不同类型的内燃机，如汽油机和柴油机。

3.讲解内燃机效率及影响因素：

-解释内燃机效率的概念和计算方法。

-分析影响内燃机效率的因素，如燃烧效率、机械效率等。

三、实践活动（20分钟）

1.实验演示：展示内燃机模型实验，让学生观察实验现象，理解内燃机的工作过程。

2.实验操作：分组让学生动手操作内燃机模型，观察不同操作对实验结果的影响。

3.案例分析：提供实际应用案例，让学生分析内燃机在现实生活中的应用及其优缺点。

四、学生小组讨论（10分钟）

1.回答问题：为什么内燃机的效率通常低于100%？

-学生回答：因为存在能量损失，如摩擦、热损失等。

2.回答问题：如何提高内燃机的效率？

-学生回答：优化燃烧过程、减少摩擦损失、改进冷却系统等。

3.回答问题：内燃机对环境有哪些影响？

-学生回答：排放废气、噪音污染等。

五、总结回顾（5分钟）

1.回顾本节课所学内容：内燃机的工作原理、构造、类型、效率及影响因素。

2.强调重点和难点：内燃机的能量转换过程、效率的影响因素分析。

3.布置作业：阅读教材相关章节，思考内燃机在现代社会中的应用及其发展趋势。

教学流程用时：45分钟拓展与延伸六、拓展与延伸

1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《内燃机发展史》：介绍内燃机从发明到现代发展的历程，包括重要发明家和里程碑事件。

-《内燃机的未来技术》：探讨内燃机技术的最新进展，如混合动力系统、天然气发动机等。

-《内燃机的环保改进》：分析内燃机排放控制技术，如三元催化转换器、选择性催化还原（SCR）技术等。

-《内燃机在交通运输中的应用》：详细讨论内燃机在汽车、船舶、飞机等交通工具中的应用及其影响。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以查阅资料，了解不同类型内燃机的特点和应用领域。

-探究内燃机在不同工况下的性能变化，如转速、负荷对效率的影响。

-分析内燃机排放对环境的影响，以及如何通过技术创新减少污染。

-设计一个简单的内燃机模型，尝试改进其设计以提高效率。

3.拓展知识点：

-内燃机的热效率与卡诺循环：研究卡诺循环的理论效率，以及内燃机实际效率与理论效率的差异。

-内燃机的燃烧过程：深入研究燃烧过程中的化学反应，以及如何优化燃烧过程以提高效率。

-内燃机的排放控制：探讨不同排放控制技术的原理和效果，如微粒过滤器、NOx减排技术等。

-内燃机的节能与环保：研究内燃机的节能技术和环保措施，如再生制动、混合动力系统等。

4.实践性拓展活动：

-组织学生参观当地的汽车维修厂或发动机工厂，实地了解内燃机的构造和工作原理。

-让学生参与模拟实验，如使用传感器测量内燃机的性能参数，分析数据并得出结论。

-设计一个项目，让学生设计一个改进的内燃机模型，并进行性能测试和比较。

-开展小组研究项目，让学生就内燃机的一个特定主题进行深入研究，并制作报告或演示文稿进行展示。典型例题讲解1.例题：

内燃机一个做功冲程中，燃气对活塞做的功为2.5×10^5J，活塞移动距离为0.1m，求燃气对活塞的平均压力。

答案：

根据功的计算公式W=F*s，其中W是功，F是力，s是位移。我们可以通过将功除以位移来求得力，即力F=W/s。

F=2.5×10^5J/0.1m=2.5×10^6N

所以，燃气对活塞的平均压力为2.5×10^6N。

2.例题：

某汽油机的压缩比为8，汽油的压缩前后体积分别为V1和V2，已知V1=0.5L，求V2。

答案：

压缩比定义为V1/V2，因此V2=V1/压缩比。

V2=0.5L/8=0.0625L

3.例题：

内燃机的效率为30%，输入的热量为3.0×10^7J，求内燃机输出的有用功。

答案：

内燃机的效率定义为有用功与输入热量的比值，即η=W/Q。

已知η=30%=0.3，Q=3.0×10^7J，可以求得有用功W。

W=η*Q=0.3*3.0×10^7J=9.0×10^6J

4.例题：

某内燃机在1小时内做功2.0×10^6J，如果内燃机的效率为40%，求内燃机在这1小时内吸收的热量。

答案：

首先，我们需要知道内燃机在1小时内输出的有用功，即W=2.0×10^6J。

根据效率公式η=W/Q，可以求得吸收的热量Q。

Q=W/η=2.0×10^6J/0.4=5.0×10^6J

5.例题：

一个内燃机的活塞面积为0.1m^2，当活塞从下止点移动到上止点时，活塞移动了0.1m，如果在这个过程中活塞受到的平均压力为1.0×10^5N，求内燃机在这一个冲程中做的功。

答案：

功的计算公式为W=F*s，其中F是力，s是位移。

已知活塞受到的平均压力F=1.0×10^5N，活塞移动的距离s=0.1m。

W=F*s=1.0×10^5N*0.1m=1.0×10^4J反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践操作与理论讲解相结合：在教学中，我尝试将内燃机的理论知识与实际操作相结合，通过实验和模型演示，让学生更加直观地理解内燃机的工作原理。

2.互动式教学法的应用：通过小组讨论和问题解答，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度和思考能力。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对内燃机工作原理的理解不够深入：部分学生在理解内燃机四个冲程的能量转换时存在困难，需要进一步加强教学策略。

2.教学资源有限：虽然我已经尽力利用现有的教学设备，但仍有部分学生反映模型和实验材料不足，影响了教学效果。

3.学生个体差异较大：由于学生基础不同，导致课堂参与度和学习效果存在较大差异，需要更加个性化的教学策略。

反思改进措施（三）

1.加强理论讲解与实际操作的结合：在讲解内燃机工作原理时，我将更多地使用动画、视频等多媒体手段，让学生在直观的画面中理解复杂的能量转换过程。

2.优化教学资源配置：与学校相关部门沟通，争取增加实验设备和模型，确保每位学生都能参与实验，提高教学效果。

3.采取分层教学策略：针对学生的个体差异，我将设计不同层次的问题和练习，让学生在适合自己的学习节奏中提升能力。

4.强化教学评价的多样性：除了传统的考试评价，我还将引入课堂表现、小组讨论、实验报告等多种评价方式，全面评估学生的学习成果。

5.加强与学生的沟通：定期与学生交流，了解他们的学习需求和困难，及时调整教学方法和策略，确保教学效果。通过这些改进措施，我相信能够更好地满足学生的学习需求，提高教学质量。课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.回顾内燃机的工作原理，强调四个冲程的顺序和能量转换过程。

2.总结内燃机的构造与类型，包括汽油机和柴油机的区别。

3.讨论内燃机效率的概念及其影响因素，如燃烧效率、机械效率等。

4.强调内燃机在现代社会中的应用及其对环境的影响。

当堂检测：

一、选择题

1.内燃机的四个冲程中，将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的是：

A.吸气冲程

B.压缩冲程

C.做功冲程

D.排气冲程

2.下列哪种内燃机通常用于汽车发动机？

A.汽油机

B.柴油机

C.混合动力发动机

D.电动机

二、填空题

1.内燃机的四个冲程依次是________、________、________、________。

2.内燃机的效率是指________与________的比值。

三、简答题

1.简述内燃机在做功冲程中能量转换的过程。

2.解释为什么内燃机的效率通常低于100%。

四、计算题

1.一台内燃机在一个做功冲程中