2.3 热机的效率 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
2.3 热机效率
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解热机效率概念。
（2）了解不同热机的效率值。
（3）了解热机的使用对社会的贡献和给环境带来的影响。
2.科学思维：
（1）经历“分析燃料释放的热量分配”的过程，学习简单的定量分析方法。
（2）通过与热机效率对比，进一步体会效率概念。感悟效率是评价投入、产出的基本方法。
3.科学探究：
热机的广泛使用带来了环境污染。
4.科学态度与责任：
（1）在“分析燃料释放的热量分配”过程中，感受转化成机械能的内能只是一部分，为以后理解热学第二定律积累感性知识，以利于形成正确的科学观。
（2）感受自然科学的发展和先进技术的应用在推进人类社会发展的同时造成了环境污染，以利于理解可持续发展的内涵。
（3）认识当前人类现代化的生活对能源的依赖和能源紧缺对人类生存的挑战，认识到节约能源和开发能源才能实现可持续发展。
教学重点：热机效率的概念
教学难点：理解环境污染与热机使用的关系
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、汽车内燃机能量流向挂图。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
在人类历史上，发现内能可以做功并制造出热机，是一件了不起的大事情。可以说，工业化社会的出现与发展，在科学技术上有赖于热机的发明及改进。
二、新课讲授，师生互动
（一）热机效率
对热机中的能量转化进行研究，可以改进热机性能、有效利用资源，减少排放污染。
讨论交流 热机里能量转化
在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了呢 下图表示了某汽车汽油机的能量流向，也表明了有用功在汽车运行中的分配。对照此图，请和同学讨论，描述能量的变化情况。
热机一般是通过燃料的燃烧来做功的。燃料燃烧发出的能量，并不能全部用来做有用功。
热机效率：热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机的效率（efficiency），来描述热机性能。
=W/Q ×100%"
热机效率η＜1，是热机的重要指标。效率高，性能好。
（二）改变世界的热机
从18世纪60年代开始，蒸汽机在纺织、采矿、冶炼和交通运输等方面得到了广泛的应用，结束了以人力、畜力为主要动力的漫长历史。
18世纪中后期，蒸汽机的应用，实现了纺织工业机械化。
机械化工业如雨后春笋，使世界进入了以“火”为动力的“蒸汽机时代”，极大地推动了人类第一次工业革命。
18世纪末，蒸汽机广泛应用采矿业上。
几百年来，为了提高热机效率，科学家、工程师们以极大的热情去探索、创新，技术日趋先进，应用更加广泛。今天，各种火电站和热电站里，蒸汽机正在将煤炭、天然气和石油转化为电能。
用蒸汽轮机发电的火电站。
以热机为动力装置的汽车、火车、轮船和飞机把整个世界连接在一起。热机，从根本上改变着我们的世界。
（三）地球就在我们手中
热机，给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染。
电站和工厂在依靠煤和石油的燃烧获取能量的同时，也严重污染了大气。而热机排出的二氧化碳所引起的温室效应，对地球表面的热平衡有较大影响。
我们的主要交通工具——汽车，已经是许多城市环境污染的主要来源。汽油和柴油的燃烧，不仅排放了大量氮氧化物、碳氧化物和铅，汽车内燃机的废气和冷却水还带走了总热量的60%，对环境产生较大的污染，成为城市热岛效应的元凶之一。此外，各种汽车发出的噪声也是危害人们身心健康的公害之一。
保护环境，已经成为当前要解决的重要课题。随着科技的进步，人类已有能力利用绿色能源，研究和开发低能耗、少污染的高性能热机，控制和减少污染。
用水力发电取火力发电；用风力发电取代火力发电；用太阳能发电取火力发电。
三、总结反思，超越自我
1.热机里能量转化：转化有用功约40%；废气、散热损失能量约60%
热机效率：所做有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比。
η=W/Q×100%，η<1，效率高，性能好，污染小。
2.改变世界的热机：蒸汽机——推动第一次工业革命；今天，蒸汽轮正将煤炭、天然气、石油转化为电能；以热机为动力汽车、火车、轮船和飞机将世界连在一起。
3.地球就在我们手中：热机废气、废热、噪声三大污染：大气——氮氧、碳氧化物和铅；热污染——城市热岛效应；噪声——危害健康。利用绿色能源;研究、开发低能耗、少污染的高性能热机，控制和减少污染。
四、板书设计，整合提升
1.热机里能量转化：转化有用功约40%；废气、散热损失能量约60%
热机效率：所做有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比。
η=W/Q×100%，η<1，效率高，性能好，污染小。
2.改变世界的热机：蒸汽机——推动第一次工业革命；今天，蒸汽轮正将煤炭、天然气、石油转化为电能；以热机为动力汽车、火车、轮船和飞机将世界连在一起。
3.地球就在我们手中：热机废气、废热、噪声三大污染：大气——氮氧、碳氧化物和铅；热污染——城市热岛效应；噪声——危害健康。利用绿色能源;研究、开发低能耗、少污染的高性能热机，控制和减少污染。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 列说法不正确的是（ ）
A. 热机是通过燃料的燃烧来做功的
B. 燃料燃烧放出的能量并不能全部用来做有用功
C.热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机的效率
D. 热机效率可以大于1
2．下列说法正确的是（ ）
A.18世纪60年代，内燃机在纺织广泛应用
B.内燃机的应用，结束了以人力、蓄力为主要动力的历史
C.以“火”为动力的“蒸汽机时代”，极大地推动了人类的第一次工业革命
D.以蒸汽机为动力装置的汽车、火车、轮船和飞机把整个世界连在一起
3．下列说法不正确的是（ ）
A.热机给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染
B.电站和工厂依靠煤和石油获取能量，严重污染了大气
C.热机排出的二氧化碳引起温室效应，对地球表面的热平衡有较大的影响
D. 内燃机汽车不会对周围环境产生不利影响
4．为了提高热机效率，应尽可能做到（ ）
A．采用优质燃料
B．降低热机功率
C．减少热机的各种热损失，保持良好的润滑
D．避免使用热机
5．关于热机和环境保护的说法正确的是（ ）
A.热机的大量使用会造成环境污染
B.热机都是用汽油做燃料的
C.内燃机汽车排出的尾气全部是无毒气体
D.蒸汽机一定是用蒸汽做燃料
参考答案1.D；2.C；3.D；4.C；5.A。
六、作业：P32.T3
课外作业P32T1、T2。
教学反思：
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