第十四章第2节《热机的效率》教学设计（表格式）2022-2023学年人教版九年级物理全一册

人教版九年级物理第十四章《内能的利用》
第2节《热机的效率》教学设计
一、教材内容分析
本节内容是学生在学习完热机、内燃机后，在已经学习过机械效率的基础上对于效率的进一步学习。使学生体验到科学、技术和社会的相互关系，体验科学在社会生活生产中的应用。
二、课标要求
了解热机效率的概念、能进行热机效率计算，知道热机的使用在给人们带来便利的同时，也造成了环境污染。
三、学情分析：
初三的学生学习物理已经一年，有一定的计算能力基础，而且已经学习过机械效率，对比学习热机效率应该不难。经过几年的学习改革，大多数学生能够自主学习，学生的自主学习，小组合作学习的意识比较强。在掌握知识上学生两极分化严重，知识的应用深度不够，所以更应当发挥小组的作用。
四、教学目标
（一）知识与技能
1.知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能
2.知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表
（二）过程与方法
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。
2.能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。
（三）情感态度和价值观
结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义
五、教学重难点
重点是燃料热值的概念和理解，热机的效率。
难点是对热机的效率的理解。
六、教学策略
结合教学实际及中考要求，对本节内容加大容量，增加热机效率计算及应用内容，这样做主要是为了加深学生对于热机效率概念的理解，以及对于概念延伸出的公式的应用；同时增加了“提高热机效率的途径”部分内容，这样主要是基于对学以致用，提高学生将所学的内容应用于实际生活的能力。
七、教学资源准备
课前收集的燃料的图片、多媒体课件等
八、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课（5分钟） 展示一张我国发射火箭的图片：思考： 运载火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液态氢等作为燃烧剂，而用硝酸、液态氮等提供的氧化剂帮助燃烧的，人们习惯上把燃烧剂和氧化剂通称为火箭发动机的燃料 思考：为什么使用这些燃料？ 欣赏，思考。发射卫星的火箭燃料要体积小，重量轻，但发出的热量要大，这样才能减轻火箭的重量，使卫星快速地送上轨道。液体燃料放出的能量大，产生的推力也大；而且这种燃料比较容易控制，燃烧时间较长，因此，发射卫星的火箭大都采用液体燃料。 从学生熟悉的实例入手，引出物理问题，体现从生活到物理的课程理念。激起学生学习的兴趣。
新课教学（30分钟） 燃料 燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、柴油等，气体燃料有煤气、天然气等。根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧放出的热量是不是相同？要找出事实来支持你的论点，并进行分析。 几种燃料 二、燃料的热值 相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。请同学认真学习自主学习课本热值的知识，并回答下列问题： 1.什么叫燃料的热值？热值用什么符号表示？ 2.热值的单位是什么？ 3.木炭热值是3.4×107J/kg，表示的物理意义是什么？ 4.煤气的热值是3.9×107J/m3，表示的物理意义是什么？ 5.燃料燃烧放热计算：小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg) 【交流解惑】 阅读课本“小资料”部分，你有哪些发现？ 结合生活经验，谈谈你对热值的理解。 交流总结： （1）热值反映了燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均无关系。 （2）热值的单位：J／ｋｇ （3）不同燃料的热值一般不同，不同燃料的热值有时还可能相同。 （4）氢气的热值最大。 （5）气体的热值单位：J/m3 如：1千克木柴、1千克煤和1千克的液化石油气完全燃烧时放出热量不同（烧同一壶水时升高的温度不一样） 学生自主学习，思考回答： 1.某种燃料完全燃烧所放出的热量与其质量之比。其符号是q 2.J/kg　　J/m3 3.1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J 4.1立方米煤气完全燃烧时放出的热量是3.9×107J 5.Q=1.5kg×2.7×107J/kg =4.05×107J 热值的单位： J/kg (或J/m3) 氢气的热值最大。 小组讨论、交流，并由小组长推选代表发言 让学生明白燃料的种类很多，可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。 培养学生的表达能力、归纳分析问题的能力，从实例中得出相同质量的不同燃料完全燃烧释放的热量不同。 培养学生归纳总结能力
三、燃料热值的计算公式 Q = mq 其中m表示质量，单位是kg，q表示热值，单位是J/kg，Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。 同样的原理，体积为V的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？ Q = Vq 学生根据对热值的物理意义的理解推导燃料燃烧放热的计算公式。 加深对公式的理解： 1.公式计算的是燃料完全燃烧时放出的热量 2.公式中m必须用Kg为单位，V必须用m3为单位。 3.热值q与燃料质量和放热的多少没有关系。 根据热值的物理意义，去推倒燃料燃烧放热的公式，符合学生的认知规律，学生在理解热值的基础上，很容易推导燃料燃烧的放热公式。
四、热机效率 提出问题：用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 分析讨论：煤气燃烧放出的热量： 1.煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量 2.煤气灶本身也会吸收一部分能量 3.高温的烟气带走了一部分能量 4.还有一部分直接损失掉了 5.水吸收的热量只占煤气放出热量的一部分 所以，在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。 热机也有类似的情况： 在内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里去了呢？ 热机是将内能转化为机械能的装置，在这个过程中，真正转变为对外做有用功的能量只占燃料燃烧时所释放能量的一小部分。 所以：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 理解热机的效率: （1) 热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所择放的能量的比值,它反映了能量的利用率,热机性能的一个重要标志。 (2) 由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总小于1。 (
汽油机的效率为 20%~30%
) (
柴油机的效率为30%~45%
) 那么怎样提高热机的效率？ 引导学生从节能和环保角度分析有效利用燃料的方法，探讨提高热机效率的途径。 总结： 1.使燃料充分燃烧 2.尽量减少各种热量损失 3.在热机的设计和制造上采用先进的技术 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量 学生讨论，然后分析煤气燃烧放出能量的几种去向，然后个别回答。 学生讨论，分析内燃机燃料燃烧放出能量的几种去向 学生通过类比分析理解热机的效率 学生讨论有效利用燃料的方法，探讨提高热机效率的途径。学生阅读、思考。 学生通过分析 理解热效率 学生在机械效率的基础上建立热效率的概念，进而建立热机的效率，可以使学生认知更有条理性，更深刻，加深对热机效率的理解。 增强学生的环保意识，增强学生为提高热机效率，加强环保的责任心和使命感。也体现了从物理到生活的理念。
课堂小结（5分钟） 通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。 梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。 培养学生总结归纳的能力。梳理热机效率知识形成一个完整的知识体系。同时也可以帮助学生记忆。
九、板书设计
第二节热机的效率
燃料
燃料的热值
3.燃料热值计算式
4.热机效率
十、典题练习
燃烧甲、乙两种燃料，甲放出的热量比乙多，则( )
A.甲的质量一定大 B.甲的热值一定大
C.甲的比热容一定大 D.条件不足无法判断
2.煤的热值大于干木柴的热值，这里是指( )
A.煤比干木柴含有的热量多一些 B.烧煤比烧干木柴产生的温度高一些
C.烧煤比烧干木烧产生的热量多一些 D.要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少
3.两种燃料的燃烧值之比为2:1，它们的质量之比为1:4，那么这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为( )
A.1:2 B.2:1 C.8:1 D.4:1
4．氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点。氢气的热值为14．3×107J／kg，完全燃烧0．5 kg的氢气可放出________J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 (变大／不变／变小)　　　　　　　　　　　　　　　
5.为了提高热机效率，可采取的措施是（ ）
A．采用热值高的燃料 B．降低热机功率
C．保证良好的润滑减少摩擦 D．以上措施都可以
6.用煤气灶既方便又环保，一般的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4Kg、温度为23℃的水沸腾，该城市水的沸点为93℃，求：
⑴水吸收的热量；
⑵若煤气灶放出的热量70%被水吸收，煤气灶实际放出的热量为多少？
7.现在火箭中用液态氢作燃料，是因为它具有（ ）
A.较小的密度 B.较小的比热容 C.较低的沸点 D.较大的热值
8．一台大型推土机的推力约为3×104 N，匀速推着土总行程达10km，消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。