【核心素养目标】14.2 热机的效率 教学设计 2023-2024学年人教版九年级物理全一册

第十四章
热机的效率
教学设计
【教材分析】本节内容包括“燃料的热值”和“热机的效率”，是学生学完上一节内燃机知识的延续。通过学习认识学生认识到，燃烧是生活中的常见现象，燃烧燃料能把化学能转化为机械能，但不同燃料燃烧释放热量的能力是不同的，而且同种燃料燃烧的程度也有差别，所释放出来的热量也不能完全被利用，从而对内能的利用有跟清楚的认识。
本节还牵涉到燃料燃烧释放内能的计算和热效率的计算，应该在机械效率的基础上引导学生认识理解热机效率。
【核心素养】
1．物理观念
（1）通过生活中的燃料燃烧现象，引导学生认识到不同燃料燃烧释放热量的本领不同，从而引入热值概念及计算公式。
（2）能进行简单的固体燃料和液体燃料燃烧释放热量的计算
(3)能知道热机工作时是利用燃料释放出的热量，并能理解热机效率且能简单的计算热效率。
2．科学思维和科学探究
（1）知道能量在转化和转移过程中能量是守恒的，燃料燃烧是获得热量的一种方式，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）知道能量的利用存在效率问题，理解是热机的效率，知道100％的能量利用只是一种理想化，是不现实的
(4)通过观察生活中的实列，对能量和热效率的计算，从能量的转移和转化角度来解释生活中的现象。
3．科学态度与责任
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，理解能源的可持续性发展的重要性。
[重点难点]
重点：燃料的热值和热机的效率。
难点：对热机效率的理解。
[教学方法]
探究式、引导式、类比教学法、合作式。
[仪器材料]
课前收集的身边燃料的样本及图片、多媒体课件等。
[教学过程]
[新课导入]通过课件播放2023年5月30日神舟十六号载人飞船的发射升空视频。思考为什么要使用液态氢作为燃料。
[新课教学]
燃料的热值
人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。现代社会，人类所用的能量很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。那我们想想我们身边经常使用的燃料有哪些呢？
1、展示我们收集的燃料实物及图片，播放课件，展示更多的燃料。
固体燃料:木材、煤等
液体燃料:汽油、柴油、酒精等
气体燃料:煤气、天然气等
我们在不同的环境、场合中为啥要使用不同的燃料呢
热值
不同燃料在燃烧过程中他们释放的热量相同吗？
那显然是不同的，这就说明他们释放热量的本领是不同的。通过播放课件视频，展示燃烧相同质量酒精和煤油，他们使相同质量的水升高的温度不同的实验，让学生体会燃料的释放热量的本领。
小结提升:相同质量的酒精和煤油充分燃烧，相同质量的水升高温度不一样，这就充分说明，他们释放出来的热量是不一样的。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
定义:我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
物理意义;热值在数值上等于1㎏某种燃料完全燃烧释放出来的热量
公式: q=Q放/m(固体）,q=Q放/v(气体）
单位:J/kg(固体和液体燃料),J/m3(气体燃料)
阅读P23小资料
结合对热值的理解，回答课前问题，并进一步理解热值的物理意义。
热值是燃料的一种特性，其大小只受种类的影响。与燃料的质量、体积、是否燃烧、是否完全燃烧都无关。
练一练:根据热值表，计算一下燃烧5㎏的煤、5㎏汽油、5㎏液态氢各能释放出多少热量
二、热机效率
1,课件展示内燃机能量流向图.
学生回答能量的流向,燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量.
小组讨论并由此得出:
燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量.
一,热机效率
讨论交流:
用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗 煤气燃烧释放出的能量能完全被水吸收吗 没有吸收的那部分去哪里了
分析讨论:煤气不能完全燃烧，为此损失了一部分能量。
煤气燃烧释放的的热量被容器吸收了一部分，煤气灶本身也会吸收一部分，高温的烟气又带走了一部分，还有一部分直接散失了等等，所以水只吸收了一部分热量。被水吸收的这部分热量才是被有效利用的热量。
多媒体展示图片:内燃机能量流向图.
对比机械效率引出热机的效率.
主要是让学生从已有知识和生活经验进入新课,不觉得突然,而且能激发学生兴趣.
通过能量流向图及饼图,对热机燃料的利用率有感性认识
那么,什么是热机效率,它又与我们所学的机械效率有何不同呢
2,热机效率(对比机械效率学习)
⑴定义;用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧所放出的能量之比，叫做热机效率。
⑶热机效率是热机性能的重要指标,热机效率 ("有"或"无")单位,且热机效率总是 100%.
教师指导学生结合已经学过的机械效率来分组学习我能自学P24一至三自然段。
并对学生的讲解进行评价与补充.
了解一些热机的效率
2．提高热机效率，节约能源，减少污染
（1）热机的效率是热机性能的重要指标
①内燃机效率6％-15％
②汽油机效率20％-30％
③柴油机效率30％-45％
（2）提高效率的途径
　　 ①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
　　 ②改进热机，减少各种能量损失；
③利用废气的能量。
[随堂练习]
例1：某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少kg柴薪完全燃烧放出的热量（q气为7.5×107J/m3，q柴为107J/kg）
例2：随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。［气压为1标准大气压］
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气？
[作业] 基础演练+能力提升
[板书设计]
14.2热机的效率
燃料燃烧：化学能 内能
热值：单位质量某种燃料完全燃烧时放出热量的多少
热值单位：J／ｋｇ　（读作：焦每千克）
热量的计算公式Q＝mｑ(Q＝vｑ)
热机的效率：η=
【教学反思】略