苏科版九年级物理上册 12.4 机械能与内能的相互转化 教案

12.4
机械能与内能的相互转化
教学目标
【知识与技能】
1.知道做功是改变物体内能的另一种方式。
2.知道什么是燃料的热值及其单位的意义,会查燃料热值表。
【过程与方法】
通过探究，知道燃料的热值，会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
【情感态度与价值观】
了解热机的使用对社会的贡献和带来的环境污染，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染。
教学重难点
【教学重点】
1.掌握热值的概念和单位。
2.根据热值的定义计算燃料燃烧时放出的热量。
【教学难点】
认识能源与人类生存和社会发展的关系，树立可持续发展的观念。
教学过程
一、新课引入
提问：通过前面的学习，我们知道了改变物体内能的一种方式是什么？
二、新课教学
1．做功——改变物体内能的另一种方式
演示：（1）把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉在粗糙的硬纸板上来回摩擦，用手触摸一下摩擦的地方，有何感觉？图钉的内能变化了吗？
（2）空气压缩引火仪，你看到了什么现象？
提问：在刚才的活动中，物体增加的内能从何而来的？能量是如何转化的？（在克服摩擦做功时，物体的机械能减少，内能增加，即机械能转化为内能。）
提问：（1）采用哪些办法可以使铁丝温度升高内能增大？这些方法中，哪些是采用热传递的方式改变物体的内能的？哪些是通过做功改变物体的内能的？
学生举例，如：放在太阳下晒；在石头上摩擦；放在热水中烫；放在火上烧；用锤子敲；用力反复弯折等。
（2）仅凭铁丝温度升高内能增大这一现象，能否断定是通过热传递方式还是做功方式来实现的？（做功与热传递的等效性）
（3）你能再举一些通过做功来改变物体内能的实例吗？（钻木取火；飞船自由下落时温度升高等）
区别：热传递方式是内能的转移过程，能的形式没有变；而做功方式是机械能向内能的转化过程，能的形式已经发生改变。
2．热机
（1）热机中的能量转化情况
演示：演示点火爆炸实验。
分析能量转化情况：内能转化为机械能。
结论：酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的内能减少，转化成机械能。
（2）汽油机的结构和工作原理
热机：是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。
指导学生阅读课文并设问：
（1）汽油机的主要结构是哪几部分？名称各是什么？各有什么作用？
（2）什么叫做冲程？汽油机完成一个工做循环要经历几个冲程？分别是什么？
（3）吸气冲程中燃料混合物为什么能吸进汽缸？
（4）压缩冲程中能量怎样转化？什么时候点燃燃料？
（5）在做功冲程中是什么做功？能量发生了怎样的转化？
（6）汽油机完成一个工做循环曲轴旋转
圈，活塞往返
次，四冲程内燃机只有________冲程对外做功，其他三个冲程靠_______完成。
3.燃料的热值
（1）实验探究：比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
①了解实验器材：
②实验过程：见课本
③分析实验数据：
提问：相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧后，烧杯中的水温的变化情况相同吗？这个结果说明了什么？
④实验结论：相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧时，酒精比碎纸片放出的热量多。
更多的实验表明，质量相等的不同燃料完全燃烧所放出的热量一般是不同的。
（2）燃料的热值
①定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。
定义式：。
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：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1
m3的燃料完全燃烧放出的热量，单位为焦每立方米；符号：J/m3。
（3）了解燃料的热值表
[小结]热值是物质本身的一种性质,它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都无关，是反映燃料优劣的重要指标。不同物质的热值一般不同，所以热值是燃料本身的一种特性。
4.有关燃料燃烧放热的计算
燃料放出热量的公式：Q放＝mq或Q放＝Vq。
思考:
汽油的热值是4.6×107
J/
kg它所表达的意思是_______
______。
介绍节约燃料的方法:
改善燃烧条件,使燃料尽可能完全燃烧,尽可能减小各种能量损失。
[练习]
例1：请计算出5
kg的酒精完全燃烧后，放出的热量？
例2：某水电站1
h内约有10800
t的水从50
m的高处落下,水的重力所做的功相当于完全燃烧多少焦炭所释放出的能量(焦炭的热值3.0×107
J/
kg)
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12.4
机械能与内能的相互转化
一、改变物体内能的另一种方式：做功
二、热机
三、燃料的热值
1.定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比。
2.单位：J/kg、J/m3　
四、有关燃料燃烧放热的计算
公式：Q放＝mq或Q放＝Vq