2.1 热机 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第二章 改变世界的热机
2.1 热机
教学目标：
1.物理观念：
（1）理解热机的原理就是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。
（2）了解历史上和现实社会中的几种热机。
2.科学思维：
经历关于“能量是怎样转化的”讨论过程，了解到热机是通过做功使内能转化为机械能的。
3.科学探究：
通过小实验 小小热机 ，观察蒸汽吹动纸风车旋转的实验现象，认识燃料的化学能转化成内能再转化为机械能的过程。
4.科学态度与责任：
通过使学生了解蒸汽机的发展历程，认识人类非凡的创造力对世界的影响。
教学重点：认识热机的工作过程是“燃料的化学能转化成内能再转化成机械能”
教学难点：形形色色的热机
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、酒精灯车、试管、水、小风。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
神舟十六号载人飞行任务是载人航天工程在2023年的第二次飞行任务，也是空间站应用与发展阶段首个载人飞行任务。2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。长征二号F遥十六运载火箭是怎样将神舟十六号飞船送入太空的？运载火箭是怎样利用内能工作的呢？
二、新课讲授，师生互动
1825年制造的“旅行者”号蒸汽机车。蒸汽机未发明之前，水车是主要动力装置。瓦特与蒸汽机的传说。
广而告之
本公司向贵矿提供蒸汽机，它能替代14匹马，为你的机器提供动力。
Bolton-Watt公司
蒸汽机为什么能提供动力？它的物理原理是什么？
（一）利用内能来做功
改变物体的内能有两种方式，除了热传递，还可以通过做功使物体内能增加。那么，减少内物体内能可以做功吗？
观察 热机的原理
如图所示，在试管内装些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口放一个用纸做成的小叶轮。加热试管，使水沸腾，细心观察，会发生什么现象？
现象
在这个实验中，燃料的化学能转化为内能，传给水，水沸腾成水蒸气，水蒸气驱动叶轮转动，这样，内能转化为成了叶轮的机械能。
这个实验虽然简单，却展现出热机中能量转化的基本过程。热机（hear engine）是通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。
（二）蒸汽机
蒸汽机（steam engine）是最早的热机。利用蒸汽做功，可追溯到古希腊时期。但直到1769年，瓦特（James Watt,1736—1819）改进、完善了蒸汽机，发明了冷凝器、蒸汽汽缸等部件，设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置，解决了动力传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。
讨论交流 蒸汽机是怎样工作的
下图是蒸汽机的原理图，汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。
汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。请和同学研究图中的机械结构，说明蒸汽是如何进入汽缸，推动活塞运动，带动论证转动的。
滑块阀门移到右端时，蒸汽从左面进入汽缸，推动活塞向右运动，汽缸内的废气从排气管排出。
（三）形形色色的热机
现代热机的种类繁多，构造各异。水蒸气可以推动汽缸中的活塞运动，最早的铁路机车就是以这种蒸汽机作为动力的。
蒸汽机车曾是铁路运输的主要动力装置。
水蒸气可以推动汽缸中的活塞运动，最简单的轮机（turbine）。
汽轮机广泛应用在现代大型火力发电厂中、大型舰船以及内燃机车上。
在机车、汽车、农用机械中，广泛使用着汽油机和柴油机等内燃机（intimal combustion engine）。
在航空航天中已经使用更加高效的喷气发动机（jet engine）和火箭发动机（ rocker engine ）。
我国长征五号、七号运载火箭。
2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭将神舟十六号载人飞船送入中国空间站。
三、总结反思，超越自我
1.利用内能来做功——减少物体内能可以做功
热机是通过燃料燃烧获取内能并转化机械能的装置。
热机原理：燃料的化学能通过燃烧获取内能，内能通过做功转化为机械能。
2.蒸汽机是最早的热机。瓦特改进、完善了蒸汽机。发明了冷凝器、蒸汽汽缸；设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动装置。解决动力传输问题。
3.形形色色的热机：最简单的轮机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机。
四、板书设计，整合提升
1.利用内能来做功——减少物体内能可以做功
热机是通过燃料燃烧获取内能并转化机械能的装置。
热机原理：燃料的化学能通过燃烧获取内能，内能通过做功转化为机械能。
2.蒸汽机是最早的热机。瓦特改进、完善了蒸汽机。发明了冷凝器、蒸汽汽缸；设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动装置。解决动力传输问题。
3.形形色色的热机：最简单的轮机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 热机是利用内能做功的机械
B. 通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置是热机
C. 蒸汽机是最早的热机
D. 蒸汽机是瓦特发明的
2．下列说法不正确的是（ ）
A.利用蒸汽做功，可追溯到古希腊时期
B.1769年，瓦特改进、完善了蒸汽机
C.瓦特发明了冷凝器、蒸汽汽缸，设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置，解决了动力传输问题
D.热机将机械能转化为内能
3．关于热机的能量转化过程，下列说法正确的是（ ）
A.将势能转化为动能
B.将机械能转化为化学能
C.将内能转化机械能
D.主要目的是通过热传递改变物体内能
4．下列机械不属于热机的是（ ）
A.火箭发动机
B.汽油机
C.柴油机
D.电动机
5．下列说法正确的是 （ ）
A.热机的出现推动了18世纪的工业革命，又伴随工业革命的发展而发展
B.热机的出现解决了人们对能源的需求
C.热机就是今天的所有机械
D.热机是英国的物理学家瓦特和牛顿共同设计的
参考答案1.D；2.D；3.C；4.D；5.A。
六、作业：23.T2
课外作业P23T1、T3。
P23 物理在线 热机的燃料
教学反思：
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