教学设计(热机的效率)

1、第二节热机的效率【教育目标】知识和技能1 .知道燃烧过程中燃料的化学能转化成内部能量2 .知道了燃料的卡路里和单位后，就调查燃料卡路里表。过程和方法1 .体会到生活中不同燃料燃烧放热能力不同，建立热值概念。2 .能简单地计算出某燃料完全燃烧放出的热量。3、可以说在热机工作中燃料释放能量的主要流动，可知道热机的效率是什么。情绪态度和价值观结合有效利用燃料的方法，使学生了解节约能源利用的重要意义【教育上的难点】重点是燃料热量的概念和理解、热机的效率。难点是理解热机的效率。【教育方法】设置启发式教学法、自学讨论法、疑问教学法、模拟教学法。【教育准备】或【实验准备】上课前收集的燃料照片、多媒体课件等【

2、教育过程】知识点教师活动学生活动一、燃料1 .燃料的分类2 .燃料燃烧放出的热量与什么样的因素有关？二、燃料热量：1 .概念：2.2热量单位：3 .燃料燃烧的散热计算公式：三、热机的效率1 .热效率2 .热机的效率3 .提高热机效率的途径【创设情况，引进新课】即使烧菜，跑步的车、列车，甚至苍穹的火箭等燃料也是不可缺少的。 也就是说，从原始人类使用火的日子到现在，人们使用的能量大部分是通过燃料的燃烧获得的，火的利用给人类社会带来了进步。 到目前为止，我们的日常生活离不开燃料的帮助。 生活中可以用什么燃料烧水？这些燃料怎么分类？交流总结：燃料种类多，固体燃料有柴、煤等，液体燃料有汽油、柴油等，气体

3、燃料有气体、天然气等。生活中的燃料很多，我们日常生活中用于暖气和煮饭的燃料也发生了很大的变化。 柴火、煤、液化石油气、天然气等，为什么会发生这种变化呢？思考：1，5公斤木材和10kg木材燃烧时放出的热量是一样的吗？ 这说明什么？2 .根据生活经验，在同样的条件下，柴1kg和煤1kg，判断哪个燃料能烧更多的水3、烧一壶水，干柴和天然气需要多少燃料？4，5公斤木材完全燃烧的话，不完全燃烧时放出的热量是一样的吗？总结： 1、燃料燃烧放出的热量与什么因素有关？ (1)燃料的质量(2)燃料的种类(3)燃料燃烧的状况(是否完全燃烧)【体验和探索，获得新知识】提出了问题：在相同条件下，柴火1kg和煤1kg、

4、煤1kg可以烧更多的水，这说明不同燃料燃烧放出的热量不同，我们应该如何比较不同燃料燃烧时这种散热性能的优劣？设计意图：现象学生有生活经验，可以共鸣。 抛弃矛盾，使学生有认知欲望。模拟复习：如何比较不同物质吸热能力的差异？ 教科书中有比热： 1kg的物质的温度上升1，吸收的热量为该物质的比热。 取出所有的燃料1kg使之完全燃烧，比较放出多少热。定义：某燃料完全燃烧后放出的热量与其质量的比，称为这个燃料的热量。 热量值与某燃料完全燃烧放出的热量在数值上相等。【交流困惑】在教科书P23“小资料”部分，有什么发现？结合生活经验，谈谈你对卡路里的理解。交流总结：的内容：(1)热量反映了燃料本身的特性，只

5、涉及燃料的种类，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。(2)热量单位： J/kg(3)不同燃料的热量一般根据不同燃料的不同，热量也可能相同。(4)氢气热量最大。(5)气体热量单位： J/m3扩张：导出燃料完全燃烧发热的计算公式：1、酒精的热量为3.0107J/kg，其物理意义是什么？1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0107J2，2公斤酒精完全燃烧放出的热量有多焦？2公斤3.0 x 107 j /公斤=6.0107 j3、质量为3公斤的酒精完全燃烧后放出的热量有多焦？3公斤3.0107 j /公斤=9.0107 j4、质量mkg的酒精完全燃烧后释放的热量烧焦了多少？Q=mq这里，m是质

6、量，单位是kg，q是热量，单位是J/kg，q是燃料燃烧放出的热量，单位是j。同样的原理，有体积v的燃料完全燃烧放出的热量被烧焦了多少？Q=Vq设计意图：基于热量的物理意义，推翻燃料燃烧的发热式符合学生的认知规则，学生在理解热量的基础上，更容易导出燃料燃烧的发热式。【练习】500g汽油完全燃烧时，能发出多少热量？解：据调查表，汽油热量q=4.6107J/kg m=500g=0.5kgQ=qm=4.6107J/kg0.5kg=2.3107J【请想想】提出问题：用煤气炉烧水时，煤气是完全燃烧还是煤气燃烧放出的热都被水吸收了？分析讨论：气体燃烧放出的热量：1、煤气没有完全燃烧，一部分能量丧失了2、煤气

7、炉本身也吸收一部分能量3、高温的烟夺走了一部分能量4、一部分直接损失5、水吸收的热量仅占气体放出的热量的一部分因此，在烧开水的过程中，被水吸收的热和燃料完全燃烧后释放的能量的比称为热效率。热机也有同样的情况内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里去了呢？热机是将内部能量转换为机械能的装置，在这种场合下，真正向外部工作的能量占了燃料燃烧时释放的能量的一部分。因此，形成学习部分的能量，与燃料完全燃烧放出的能量相比，被称为热机的效率。理解热机的效率：1 )热机效率是由热机有效能源和燃料完全燃烧选择的能源比例，反映了能源利用率和热机性能的重要指标。(2)热机在工作中总是有能量损失，所以热机的效率总是小于1。

8、设计意图：学生在机械效率的基础上建立热效率概念，并进一步建立热机效率，可以使学生的认知更合理、更深入，加深对热机效率的理解。【练习】某中学给学生供应热水，用锅炉把200公斤的水从25 加热到100 ，燃烧了6公斤的无烟炭。 试求(1)锅炉内200公斤的水吸收多少热？(2) 6公斤无烟炭完全燃烧放出的热量是多少？(3)这个锅炉的效率是多少(无烟炭的热量是3.4107J/kg )【议案】为了合理利用能源，人们努力提高热机的效率。 汽油发动机效率： 2030%，柴油机效率： 3045%比蒸汽发动机效率高如何提高热机的效率呢？从节能和环境保护的角度分析学生有效利用燃料的方法，探讨提高热机效率的方法。总

9、结：1 .使燃料充分燃烧2 .尽量减少各种热损失3 .热机的设计和制造采用先进技术注意保养，保证良好的润滑，通过克服摩擦阻力减少多馀消耗的能量设计意图：为了提高学生的环境意识，提高学生热机的效率，加强环境保护责任感和使命感。 体现了从物理到生活的理念。燃料的利用给人类带来了大量的能源，同时引起环境污染，特别是热机的使用。 因此，保护环境、抑制和消除大气污染是重要的问题。 教学生们控制和消除大气污染的方法。学生把生活结合起来考虑，燃料分为哪三种燃料燃烧时放出的热与燃料的质量有关判断一公斤的煤燃烧后，可以烧更多的水。烧同一壶的水，干柴火和天然气所需的燃料不同。关于完全燃烧，燃料完全燃烧。学生模仿比

10、热的概念创造热量的概念。适合： q热值单位： J/kg (或J/m3)氢的热量最大。小组讨论、交流，组长选代表发言学生从理解热值的物理意义推导出燃料燃烧发热的计算公式。学生小组讨论加深对公式的理解1、公式计算燃料完全燃烧时放出的热量2、式中，m必须以Kg为单位，v必须以m3为单位。3、热量q与燃料的质量和发热多少无关，它是反映燃料优劣的物理属性学生练习学生分析了燃气燃烧释放能量的几个去向，并分别回答了。学生通过了分析理解热效率。学生研究了分析内燃机燃料燃烧释放能量的几个去向学生通过模拟分析理解热机的效率学生通过计算加深对热效率的理解。学生探讨有效利用燃料的方法，探讨提高热机效率的方法。整理知识

11、回顾这门课的探索过程。设计意图：总结不仅是总结知识，重要的是在这门课中提取研究问题的方法和思考过程，学生学习这些方法，理解解决问题的作用，实现教育的真正目的。根据板书的提示讨论这门课的成果。 互相补充，总结知识体系。班级测试请参见附件独立自主地完成检查。 小组长评分总结成学习委员。交作业自制汽轮机。设计意图：真正的课程使物理知识在生活中得以运用。【板书设计】第十四章第二节热机的效率(1)燃料热量1、定义：某燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比称为该燃料的热量。 用q表示。2、单位： J/kg (固体、液体) J/m3 (气体)3、式： Q=mq (或Q=Vq )4、计算(2)热机的效率1、定义

12、：热机学习的能量和燃料完全燃烧释放出的能量之比称为热机效率。用表示。2、式：=W有/Q放100%3 .提高热机效率的主要方法：减少热机的各种能量损失【教育反省】通过教育，学生体会到生活中不同的燃料完全燃烧释放热能的特征，建立燃料的热量概念。 从燃料热量表的资料数据和燃料燃烧发热、燃料质量和热量的关系简单地计算。 了解热机工作中散热的主要流动，初步认识热机效率，大致了解提高热机效率的方法。 了解热机在现代社会中的广泛应用和环境问题。本节课的热值比定义的确立是将比热做比例的概念的确立，热效率和热机的效率是在将机械效率做比例的基础上建立的，利用该比例的方法确立概念，在促进学生对新概念的理解的同时，加

13、深了对传统概念的理解和把握。不足：教育过程中也暴露了很多问题。 比如，学生现在是独生子女，生活的自我管理能力要提高。 对燃料的认识少，生活经验少。【附件】班级练习1、实验显示，质量相等的不同燃料，完全燃烧放出的热量一般(相同/不同)。2、现代火箭之所以以液态氢为燃料，是因为它拥有()a .大的比热b .低沸点c .大的热量d .高凝固点3、灯油的卡路里比酒精的卡路里高，以下的说法是正确的()a .煤油比酒精中含有的热量多b .燃烧相同品质的灯油和酒精的话，灯油放出的热量会变多c .完全燃烧同样品质的煤油和酒精，用煤油就能正好烧开壶里的水。 酒精不能烧开这个壶的水(在热效率相同的条件下)。d .

14、换气条件越好，氧气供给越充分，两种燃料的热量越高4、以下说法正确的是()a .燃料热量越大，燃烧时放出的热量越多b .燃料热量越小，每单位质量完全燃烧的该燃料放出的热量越少c .燃料热量越小，释放相同热量时，燃料的使用量越少d .燃料燃烧得越充分，其热量就越大5 .要提高热机的效率，以下方法不能执行的是()a .尽量减少废气的热量。b .尽量保持机械零件间的润滑良好。c .尽量减少曲柄轴传递给飞轮的机械能。d .尽量减少散热损失。6、用含无烟煤0.6 kg的炼炭，能烧5瓶水，液化气0.6 kg，普通人一天就能烧菜，热水。 看起来像这样的燃料的差异是，q无烟煤=3.4107J/kg，5瓶水的质量为9kg，从20开