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【大单元整体教学】物理学教科版（2024）9年级上册
第2章 改变世界的热机
课题 2.1.1 热机（第一课时）
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 本节课是初中物理教科版（2024）九年级上册《第1节 热机》第一课时内容，先以生活中车流、货轮、飞机等实例引入热机，点明热机对生活和社会的重要性。接着通过小热机实验，直观展示热机中能量从燃料化学能到内能再到机械能的转化过程，揭示热机工作的基本原理。随后介绍蒸汽机这一最早应用于工业生产的热机，包括其历史发展以及工作原理，让学生对热机有更深入地认识，为后续学习其他热机类型及相关知识奠定基础。
2.学情分析 九年级学生已具备一定的物理基础知识，如对能量转化有初步了解，但对于热机这种较为复杂的能量转化装置，理解其工作原理仍有难度。他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对直观、生动的实验现象兴趣浓厚，但在分析和归纳实验现象背后的物理原理时，需要教师引导。学生在生活中对热机相关的交通工具等有一定感性认识，这有利于新知识的学习，但将生活现象与物理知识准确联系起来的能力还有待提高 。
3.学习目标确定与教学重难点 课标摘要： （三）能量 3.3内能 3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 3.3.2通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。 例1能运用比热容说明为什么沙漠中的昼夜温差比海边的大。 3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 例2了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 课标分析： 课程标准要求学生了解内能的利用方式，知道热机是利用内能做功的装置，理解热机中能量转化的过程。本节课通过实验探究和实例分析，帮助学生达成这些要求，培养学生的观察能力、分析归纳能力以及对物理知识的应用能力，使学生认识到物理与生活、社会的紧密联系，激发学生对科学技术的兴趣，提升学生的科学素养。 学习目标： 物理观念 1.理解热机将内能转化为机械能，明晰燃料化学能到机械能的转化路径。 2.认识蒸汽机，了解其工作原理，构建热机工作的物理过程。 科学思维 1.通过 “小小热机” 实验推理能量转化，培养逻辑推理。 2.分析蒸汽机原理图，提炼物理规律，提升模型分析与抽象思维 。 科学探究 1.观察 “小小热机” 实验现象并分析原理，锻炼观察、归纳。 2.围绕蒸汽机原理交流讨论，提升合作与表达能力 。 科学态度与责任 1.了解热机对社会的推动，树立科技价值观。 2.追溯蒸汽机发展，体会传承创新，培养探索创新态度。 重点： 1.理解热机中能量转化的过程，即燃料的化学能如何转化为内能，内能又如何转化为机械能。 2.了解蒸汽机的工作原理，包括蒸汽进入汽缸、推动活塞运动以及带动轮子转动的过程。 难点： 1.深入理解热机中能量转化的微观机制，尤其是内能转化为机械能的过程。 2.准确分析蒸汽机工作过程中各部件的作用以及能量的具体流向。
4.教学评价 评价维度具体内容学科知识评价概念理解：通过提问、板演考查热机能量转化、蒸汽机原理表述 知识应用：作业中用原理解释生活热机现象小组合作评价小组讨论：观察发言频次、倾听尊重表现 合作任务：评估分工合理性、成果逻辑性及参与均衡度项目评价项目规划：考量模型设计材料、步骤合理性 项目实施：观察操作规范与团队协作 项目成果：评价报告现象描述与结论关联实验评价实验操作：评价酒精灯使用规范与观察专注度 实验分析：考查现象记录与原理归纳推理能力
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：激趣导入
展示车流、货轮、飞机、火箭等动态场景的图片。 提出问题：“它们是如何做到在各自的轨道上运行的呢？” 引导学生思考动力来源。 学生观察图片，结合生活经验思考交通工具运行的动力问题。 学生尝试回答 “发动机”“燃料” 等，初步建立与动力相关的认知。 从学生熟悉的生活场景入手，引发学生的好奇心和探究欲望。 为引出 “热机” 的概念做铺垫，让学生感受到热机与生活的紧密联系。
任务二：利用内能做功——热机
1.热机的定义 回顾改变物体内能的两种方式（热传递和做功）。提问：“减少物体的内能可以做功吗？” 引导学生思考内能与做功的关系。 给出热机的定义：“各种利用内能做功的机械叫作热机。” 2.演示实验： 展示实验装置（锥形瓶、带小孔胶塞、小叶轮等），介绍实验器材。 进行实验操作：加热锥形瓶使水沸腾，引导学生观察现象。 播放热机原理的视频，进一步展示热机的工作过程。 引导学生分析实验中观察到的现象。 针对现象一（叶轮转动），解释原因：“试管内的水沸腾，水蒸气向外膨胀，推动叶轮转动。” 针对现象二（玻璃管口出现 “白雾”），解释原因：“水蒸气膨胀对外做功，内能减少，温度降低，其中的水蒸气液化形成‘白雾’。” 引导学生梳理实验中能量的转化过程。 总结热机的能量转换：“燃料的化学能→内能→机械能” 3.热机种类介绍 展示蒸汽机、汽轮机、喷气发动机的图片或示意图，介绍热机的种类。 学生思考问题，回忆改变物体内能的方式。 学生初步理解热机的定义，建立内能做功与热机之间的联系。 学生观察实验现象，记录看到的情况（如叶轮转动、玻璃管口出现 “白雾” 等）。 学生观看视频，对比实验现象与视频内容，加深对热机原理的理解。 学生尝试分析现象产生的原因。 学生理解内能与机械能之间的转化关系，以及做功对物体内能的影响。 学生思考实验中燃料燃烧、水沸腾、叶轮转动等过程中的能量变化并总结。 学生理解热机是实现能量转化的装置，并明确能量转化的具体路径。 学生了解热机的不同类型，观察各种热机的外观和结构特点。 通过问题引发学生思考，激活学生已有的知识储备。 明确热机的定义，为后续学习热机的原理和工作过程奠定基础。 通过直观的实验和视频演示，让学生获得感性认识，理解热机利用内能做功的原理。 培养学生的观察能力和分析问题的能力。 帮助学生从现象入手，深入理解热机工作的物理原理。培养学生的逻辑思维能力和分析推理能力。 帮助学生建立能量转化的观念，理解热机工作的本质。 培养学生的能量守恒意识，为后续学习其他热机类型做准备。 拓宽学生的知识面，让学生了解热机的多样性。
任务三：利用内能做功——蒸汽机
讲述瓦特改进蒸汽机的故事，介绍瓦特的贡献。 提问：“蒸汽机为什么能提供动力？它的物理原理是什么？” 展示蒸汽机的原理图，引导学生观察汽缸、活塞、滑块阀门等结构。 组织学生讨论蒸汽机的工作过程，引导学生分析蒸汽如何进入汽缸、推动活塞运动、带动轮子转动。 学生聆听瓦特的故事，感受科学探究的精神。 学生思考问题，观察蒸汽机原理图。 学生参与小组讨论，分析蒸汽机的工作原理，尝试描述蒸汽的流动和活塞的运动过程。 通过历史故事激发学生的学习兴趣，培养学生的科学素养。 通过问题引导和讨论活动，让学生深入理解蒸汽机的工作原理。 培养学生的观察能力、合作交流能力和逻辑思维能力。
6.板书设计
7.特色学习资源分析、技术手段应用说明 （1）特色学习资源：教材中配有丰富的图片，如城市车流、小热机实验装置、蒸汽机原理图等，这些图片直观形象，有助于学生理解抽象知识。 （2）技术手段应用：利用多媒体设备展示热机工作的动态过程，如通过动画演示小热机实验中能量转化的微观过程，以及蒸汽机工作时蒸汽的流动、活塞的运动等，将抽象知识直观化。
8.教学反思与改进 本节课通过生活实例和实验引入，能激发学生兴趣，在教学中，对能量转化微观机制的理解较为困难，实验讲解需深入、形象。在小组讨论蒸汽机工作原理时，应鼓励学生积极参与，小组内分工合理。实验教学环节，需兼具互动性和趣味性，确保每个学生都能积极参与，提高教学效果。/ 让教学更有效 高效备课 | 生物学科
【学习目标】
学习目标 物理观念 1.理解热机将内能转化为机械能，明晰燃料化学能到机械能的转化路径。 2.认识蒸汽机，了解其工作原理，构建热机工作的物理过程。 科学思维 1.通过 “小小热机” 实验推理能量转化，培养逻辑推理。 2.分析蒸汽机原理图，提炼物理规律，提升模型分析与抽象思维 。 科学探究 1.观察 “小小热机” 实验现象并分析原理，锻炼观察、归纳。 2.围绕蒸汽机原理交流讨论，提升合作与表达能力 。 科学态度与责任 1.了解热机对社会的推动，树立科技价值观。 2.追溯蒸汽机发展，体会传承创新，培养探索创新态度。
学习重点 1.理解热机中能量转化的过程，即燃料的化学能如何转化为内能，内能又如何转化为机械能。 2.了解蒸汽机的工作原理，包括蒸汽进入汽缸、推动活塞运动以及带动轮子转动的过程。
学习难点 1.深入理解热机中能量转化的微观机制，尤其是内能转化为机械能的过程。 2.准确分析蒸汽机工作过程中各部件的作用以及能量的具体流向。
【课前预习】
一、热机的能量转化
1.热机是利用内能做功的机械，其能量转化的基本过程是：燃料的______能→燃烧释放______能→通过做功转化为______能。
2.常见的热机类型包括蒸汽机、内燃机、汽轮机等，其中最早应用于工业生产的热机是______。
二、蒸汽机的工作原理
1.蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成蒸汽，高温高压的蒸汽进入汽缸，推动______运动，带动______转动，从而对外做功。
2.蒸汽机的能量转化主要发生在两个阶段：燃料燃烧时______能转化为______能；蒸汽推动活塞时______能转化为______能。
三、热机与生活应用
1.列举生活中常见的热机应用实例（至少 2 个）：______、______。
2.热机的广泛使用推动了社会发展，但也带来了______等环境问题（举例说明）。
【课中研学】
1. 回忆改变物体内能的方式有哪两种。思考：减少物体的内能可以做功吗？
2.观察“热机的原理”：
如图所示，在锥形瓶内装些水，用带小孔的胶塞塞住瓶口，在小孔上方放一个用纸做成的小叶轮。加热锥形瓶使水沸腾，细心观察，会发生什么现象？
3.总结热机的原理和能量转换。
4.了解瓦特和蒸汽机的故事。思考：蒸汽机为什么能提供动力？它的物理原理是什么？
5.讨论交流：蒸汽机是怎样工作的
（1）观看蒸汽机的原理图，汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。
（2）请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、带动轮子转动的。
（3）观看课件中的视频，总结蒸汽机的工作过程。
【课堂总结】
【分层作业】
（巩固性作业）
一、填空题
1.热机工作时，是将燃料的____能先转化为____能，最终转化为____能。
2.最早应用于工业生产的热机是____，它是利用____来推动活塞做功的。
3.蒸汽机工作时，高温高压的蒸汽进入____，推动____运动，进而带动轮子转动。
4.常见热机工作时，能量转化的关键过程是燃料燃烧把____能转化为____能，再通过做功把____能转化为____能 。
二、选择题
5.下列机器属于热机的是（ ）
A. 发电机 B. 电视机 C. 蒸汽机 D. 洗衣机
6.热机工作时，用来衡量其性能优劣的重要指标之一是（ ）
A. 功率 B. 热机效率 C. 速度 D. 做功多少
7.关于热机的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A. 热机工作时，把机械能转化为内能
B. 热机效率可以达到 100%
C. 热机工作时，燃料的化学能最终转化为机械能
D. 热机工作时，只有做功冲程发生能量转化
8.蒸汽机工作过程中，蒸汽推动活塞运动这一阶段，能量转化情况是（ ）
A. 化学能转化为内能 B. 机械能转化为内能
C. 内能转化为机械能 D. 内能转化为化学能
9.热机在大量使用过程中，给环境带来的主要危害是（ ）
A. 水污染 B. 大气污染 C. 土壤污染 D. 光污染
10.下列关于热机的说法错误的是（ ）
A. 热机工作需要消耗燃料来提供能量
B. 热机的种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机等
C. 热机工作时，排出的废气不会对环境造成污染
D. 热机工作时，将内能转化为机械能对外做功
（拓展性作业）
11．下列事例中，能量转化方式与热机工作原理相同的是（ ）
A. 冬天双手相互摩擦取暖
B. 钻木取火
C. 水蒸气将锅盖顶起
D. 太阳能热水器加热水
12.某热机在工作时，燃料完全燃烧释放出的能量为Q，用来做有用功的能量为Q1，则该热机的效率η的表达式为（ ）
A. η= Q1/Q2 B. η = Q/Q1 C. η=（Q - Q1 ）/Q D. η=（Q - Q1 ）/Q1
13.为了提高热机的效率，下列做法可行的是（ ）
A. 增加热机的工作时间
B. 采用热值更高的燃料
C. 保证良好的润滑，减小摩擦
D. 增大热机的功率
14.热机工作时，能量损失主要来源于以下几个方面：①废气带走的能量；②散热损失；③克服摩擦损失；④燃料不完全燃烧损失。其中对热机效率影响最大的是（ ）
A. ① B. ② C. ③ D. ④
15.已知甲、乙两台热机，它们的效率之比为2:3，若它们用来做有用功的能量相同，则它们消耗的燃料完全燃烧释放的能量之比为（ ）
A. 2:3 B. 3:2 C. 1:1 D. 4:9
（探究性作业）
选做题：
三、综合题
16．阅读短文，回答问题。
热机的发展与应用
热机是将燃料的内能转化为机械能的装置。早期的热机 —— 蒸汽机，其出现极大地推动了工业革命的进程。随着科技不断进步，内燃机逐渐兴起并广泛应用，它具有效率较高、体积较小等优势，常见于汽车、飞机、轮船等交通工具中。随后，喷气发动机和火箭发动机也相继问世，它们在工作原理上与内燃机有所不同，但都是利用内能来做功的。
（1）热机工作时，其能量转化的具体过程是怎样的？
（2）与蒸汽机相比，内燃机具有哪些显著优点？
（3）喷气发动机和火箭发动机与内燃机在工作原理上存在怎样的差异？
17.小明学习热机知识后，尝试制作一个简易热机模型。他找来一个废弃易拉罐，在易拉罐底部打一小孔，用吸管穿过小孔并用橡皮泥密封。接着在易拉罐内加入适量的水，将易拉罐放在酒精灯上加热。当水沸腾后，观察到吸管口有 “白气” 喷出，同时易拉罐会向后移动。
（1）解释吸管口出现 “白气” 的原因。
（2）分析易拉罐向后移动过程中的能量转化情况。
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（3）小明制作的这个简易热机模型，与实际热机相比，存在哪些不足之处？请提出相应的改进建议。试卷第7页，共7页
试卷第6页，共6页
参考答案
【课前预习】
1. 化学；内；机械
2.蒸汽机
3.活塞；轮子
4.化学；内；内；机械
5.汽车发动机、飞机喷气式发动机（或轮船蒸汽机等）
6.大气污染（如汽车尾气排放）
【作业布置】
1.化学；内；机械
2.蒸汽机；蒸汽
3.汽缸；活塞
4.化学；内；内；机械
5.C
6.B
7.C
8.C
9.B
10.C
11.C 解析：热机工作原理是内能转化为机械能，水蒸气将锅盖顶起，是水蒸气的内能转化为锅盖的机械能，与热机原理相同。A 选项冬天双手相互摩擦取暖、B 选项钻木取火都是通过做功的方式将机械能转化为内能；D 选项太阳能热水器加热水是通过热传递，将太阳能转化为水的内能。
12.A 解析：热机效率的定义为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，即η=Q1/Q。
13.C 解析：增加热机工作时间并不能提高热机效率；采用热值更高的燃料，若不能充分燃烧，也无法提高效率；增大热机功率与提高热机效率没有直接关系；保证良好的润滑，减小摩擦，可以减少额外功，从而提高热机效率。
14.A 解析：在热机的能量损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对热机效率影响也最大。15.B 解析：根据热机效率公式η=W有/Q放，当W有相同时，Q放与η成反比，已知η甲: η乙=2:3，则Q放甲:Q放乙=3:2。
16.（1）热机工作时，能量转化过程为：燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能。
（2）与蒸汽机相比，内燃机的优点有：效率较高、体积较小。
（3）喷气发动机和火箭发动机与内燃机工作原理的差异在于：内燃机是燃料在汽缸内燃烧，推动活塞做功；喷气发动机和火箭发动机是利用燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷出，产生反作用力来推动装置前进。
17.（1）水沸腾后产生大量水蒸气，水蒸气从吸管口喷出后，遇冷液化成小水滴，形成 “白气”。
（2）易拉罐向后移动过程中，能量转化为：水的内能转化为易拉罐的机械能。
（3）不足之处：①动力较小，无法持续稳定工作。改进建议：增大易拉罐体积，增加水量，提高水蒸气产生量和压力。②能量利用效率低。改进建议：对易拉罐进行隔热处理，减少热量散失。
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初中物理（教科2024版）大单元整体教学设计
单元教学主题 第2章 改变世界的热机 学科 物理 年级 九上
单元 第2章 授课人 Xxx
单元内容 本单元教材分析：《第2章 改变世界的热机》是教科版物理九年级上册的重要内容，聚焦热机这一改变世界的重要装置。教材通过介绍热机的原理、分类、工作过程及效率，展现其与能量转化的紧密联系，同时通过跨学科实践引导学生关注热机与环境的关系，体现物理与技术、社会的关联，旨在培养学生的科学思维、实践能力及社会责任感，为后续学习能量与可持续发展奠定基础。本单元教学内容分析：1. 热机：介绍热机是将内能转化为机械能的装置，阐述蒸汽机、内燃机等的原理，重点分析汽油机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程的工作过程及能量转化。2.热机效率：探讨燃料燃烧能量流向，引出热机效率概念，通过具体数据对比不同热机效率，结合实例讲解效率计算方法，强调提高效率的意义。3.跨学科实践：保护地球家园：结合热机使用带来的环境污染问题，引导学生从物理角度分析解决思路，如减少排放、开发新能源等，培养环保意识与跨学科应用能力。本单元内容的逻辑结构：（思维导图或用文本框绘制）本单元内容可开发的教学活动与资源：1. 演示实验：①内能转化为机械能实验（如塑料盒内酒精燃烧推动叶轮），直观展示热机原理。②观察汽油机工作冲程模型或动画，理解四冲程工作过程。2.家庭实验室：①制作热风车，分析能量转化，类比热机工作原理。②调查家庭中热机使用情况（如汽车、燃气灶等），记录能耗与污染问题。3.多媒体资源：蒸汽机、内燃机发展历史视频、火箭发动机工作过程演示。4.数据资料：不同热机效率数据表、城市空气质量与热机排放关联数据。5.跨学科活动：开展 “热机与环保” 主题讨论，结合化学知识分析燃料燃烧产物，生物知识探讨污染对生态影响。教学方法：1.实验探究法：通过演示实验和家庭小实验，如 “内能转化为机械能”“制作热风车”，让学生亲历探究过程，理解热机原理。2.模型建构法：利用汽油机工作冲程模型、能量流向示意图，帮助学生建立热机工作过程和能量转化的物理模型。3.讨论交流法：组织 “热机能量损耗分析”“如何提高热机效率” 等讨论，激发学生思维，深化对热机效率的理解。4.案例分析法：结合汽车尾气污染、火力发电等案例，分析热机与环境的关系，培养学生环保意识。5.跨学科整合：在 “保护地球家园” 实践中，整合物理、化学、生物、环境科学知识，引导学生综合解决问题。本单元教学重点：1. 热机的工作原理，尤其是内燃机（汽油机）的四个冲程的工作过程及能量转化。2.热机效率的概念、计算公式及提高效率的途径。3.热机在生活、生产中的应用及对环境的影响。本单元教学难点：1. 内燃机四个冲程中活塞运动方向、气门开闭状态与能量转化的对应关系，学生缺乏直观体验，易混淆。2.热机效率的理解与计算，涉及能量守恒定律的应用及复杂的能量流向分析。3.跨学科实践中，综合运用物理知识解决实际环境问题的能力，需要学生具备多学科知识整合与应用能力。
新课标要求 （三）能量3.3内能3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。3.3.2通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。例1能运用比热容说明为什么沙漠中的昼夜温差比海边的大。3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。例2了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。
单元学情 知识层面上： 学生已掌握内能、热量、能量转化等基础知识，对燃料燃烧放热有一定认识，但对热机这种复杂的能量转化装置的理解仍较抽象，尤其对内燃机内部结构和工作过程缺乏直观认知，热机效率的计算需结合数学运算和能量分析，有一定难度。心理、经验层面上：学生对汽车、飞机等交通工具感兴趣，对热机的实际应用有一定生活经验，但对热机的工作原理和能量损耗问题关注较少，好奇心强，乐于参与实验和实践活动，但在跨学科综合分析问题时可能存在思维局限。
单元目标 内容目标：1. 理解热机的定义、原理及分类，能描述内燃机（汽油机）四个冲程的工作过程。2.掌握热机效率的概念，能分析热机能量流向，进行简单的效率计算。3.了解热机使用对环境的影响，知道减少污染和提高效率的措施。学业目标：1. 能通过实验观察和分析，归纳热机的能量转化规律，提升实验探究能力。2.能运用热机效率公式解决实际问题，培养科学思维和计算能力。3.能参与 “保护地球家园” 跨学科实践活动，撰写简单的调查或分析报告，增强实践与创新能力。
核心素养 核心素养目标1.物理观念：建立能量转化与守恒观念，理解热机是实现内能向机械能转化的装置，能从能量角度分析热机效率及环保问题。2.科学思维：通过构建内燃机工作模型、分析能量流向，培养模型建构和科学推理能力；能运用效率公式进行定量计算，发展科学论证能力。3.科学探究：通过演示实验和家庭实验，如观察热机原理、制作热风车，经历提出问题、观察现象、分析论证的探究过程，提升实验设计与数据分析能力。4.科学态度与责任：认识热机对社会发展的推动作用及带来的环境问题，树立环保意识和可持续发展观念，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神。
情景设置 在工业革命的轰鸣中，蒸汽机曾驱动世界前行；在现代生活里，汽车、飞机的动力源自何处？热机如何改变世界？又带来哪些环境挑战？走进第 2 章，见证热机从蒸汽机到火箭的演变，探究内燃机工作奥秘，分析热机效率数据，设计环保方案。从能量转化到可持续发展，解开热机背后的科学密码。
达成评价表 节名基本知识点学习情况自评很好一般不好1 热机利用内能做功内燃机汽油机的工作过程2 热机效率热机效率改变世界的热机飞向太空3 跨学科实践：保护地球家园我们面临的困扰国家发展战略保护地球从我做起实践活动评价
单元课时规划和活动实施表（或用单元结构流程图表示）第1章 内能课程内容课时安排 课型1 热机2 新授课2 热机效率1 新授课3 跨学科实践：保护地球家园1 新授课
1 第七单元大单元教学（第1节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：2
学习内容 利用内能做功；内燃机；汽油机的工作过程；
课时目标 1.通过观察 “水蒸气推动叶轮转动” 的演示实验，能够归纳热机的能量转化原理（燃料化学能→内能→机械能），形成 “能量转化与守恒” 的物理观念。（物理观念）2.通过拆解汽油机模型并绘制四冲程工作流程图，能够描述吸气、压缩、做功、排气冲程中活塞运动与气门状态的对应关系，培养模型建构与科学推理能力。（科学思维）3.通过制作 “热风车” 家庭实验，能够类比热机工作过程并解释能量转化现象，提升实验观察与归纳能力（科学探究）。4.通过阅读蒸汽机发展历史资料，能够举例说明热机对工业革命的推动作用，体会科学技术对社会发展的影响（科学态度与责任）。
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）提前预习热机发展史，了解蒸汽机、内燃机的基本概念，标注疑惑点 学具准备（5 分）备好教材、笔记本、热机模型图（或打印资料）、实验记录单 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对热机驱动交通工具的原理表现出好奇，主动提问 “内燃机如何持续做功” 等问题 学习态度（10 分）专注观察 “内能转化为机械能” 实验，认真记录活塞运动与气门状态 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组内分工完成汽油机模型观察（如记录冲程、标注部件名称），配合默契 与人交流（10 分）能清晰描述 “做功冲程” 能量转化过程，倾听并质疑同伴对 “飞轮作用” 的解释 思维状态（30 分）思维条理（15 分）用流程图梳理四冲程顺序及能量变化，准确区分 “压缩冲程” 与 “做功冲程” 的功能 思维创新（15 分）类比 “打气筒发热” 现象，解释压缩冲程内能变化，提出 “多缸内燃机为何更平稳” 的猜想 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）正确完成 “冲程判断”“能量转化填空” 等练习，正确率≥80% 目标达成（10 分）能说出热机的能量转化原理，用模型演示内燃机工作过程，达成核心知识目标
驱动性问题 从工业革命的蒸汽机到现代汽车的发动机，是什么装置让燃料的 “能量” 转化为推动世界的 “动力”？当汽油机的活塞往复运动时，四个冲程如何协同工作实现内能到机械能的转化？我们能否通过一个简单实验模拟热机的核心原理，并解释为何多缸发动机会更平稳地输出动力？
学习活动 实验观察：教师演示酒精燃烧推动叶轮实验，引导学生理解热机能量转化原理。
模型探究：学生拆解汽油机模型，结合动画分析四冲程工作过程，填写冲程分析表。
讨论拓展：小组探讨多缸内燃机优势，加深热机应用理解。
作业设计 选择题（3、9题）和综合题（17题）
2 第七单元大单元教学（第2节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：1
学习内容 热机效率；改变世界的热机；飞向太空。
课时目标 1.通过分析汽车内燃机能量流向图，能够说出燃料能量的主要损耗途径，建立 “能量有效利用” 的物理观念。（物理观念）2.通过计算不同燃料完全燃烧放热量及热机效率，能够运用公式解决实际问题，强化定量分析与科学论证能力。（科学思维）3.通过对比蒸汽机、汽油机、燃气轮机的效率数据，能够归纳热机效率的影响因素，培养数据分析与归纳推理能力。（科学思维）4.通过讨论 “如何提高汽车发动机效率”，能够提出减少摩擦、改进燃烧等合理建议，增强节能意识与实践创新能力。（科学态度与责任）
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）复习 “热值”“能量守恒” 知识，预习热机效率定义，标记公式 学具准备（5 分）备好计算器、热机效率对比数据表（教材 P28）、能量流向分析图 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对 “为什么热机效率不能达到 100%” 提出探究欲望，主动查阅新能源汽车效率数据 学习态度（10 分）认真分析教材图 2-2-2 能量流向，记录各部分损耗比例 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组合作计算 “汽油机电效率”，分工验证公式应用步骤，核对计算结果 与人交流（10 分）质疑同伴 “减少废气热量损耗可提高效率” 的观点，有理有据地阐述反驳理由 思维状态（30 分）思维条理（15 分）用饼状图表示热机能量分布，逻辑清晰地说明 “有用功” 与 “总热量” 的关系 思维创新（15 分）提出 “利用废气余热发电” 等创新设想，结合物理原理说明可行性 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）正确解答效率计算应用题（如教材 P30 第 4 题），步骤完整、结果准确 目标达成（10 分）能解释热机效率的物理意义，列举至少 3 种提高效率的途径，达成应用目标
驱动性问题 为什么汽车加的汽油不能全部转化为前进的动力？从燃料燃烧到车轮转动的过程中，能量究竟 “流失” 在了哪里？如何用具体数据计算热机的 “有效利用率”？如果给你一台效率低下的蒸汽机，你会从哪些方面改进以提升它的性能？
学习活动 图表分析：分析能量流向图，标记损耗途径，引出效率概念。
公式计算：教师推导公式，学生完成油耗与效率计算练习并小组交流。
策略研讨：对比不同热机效率数据，讨论提高效率的方法并分享。
作业设计 选择题（6、8题）和综合题（17题）
3 第七单元大单元教学（第3节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：1
学习内容 我们面临的困扰；国家发展战略；保护地球从我做起；实践活动评价。
课时目标 1. 通过调查本地汽车尾气排放数据，能够分析热机使用与空气污染的关联，认识 “技术应用的两面性”。（物理观念）2.通过设计 “低碳出行方案”，能够综合运用热机效率、能源转化等知识提出减排措施，培养跨学科整合与问题解决能力。（科学思维）3.通过完成 “热机污染模拟实验”（如粉尘沉降对比），能够记录实验现象并撰写简单调查报告，提升实验设计与交流表达能力。（科学探究）4.通过参与 “清洁能源替代热机” 的辩论活动，能够辩证看待科技发展与环境保护的关系，树立可持续发展理念。（科学态度与责任）
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）预习 “温室效应”“大气污染” 相关知识，收集本地空气质量报告（或新闻数据） 学具准备（5 分）备好环保主题资料、实验器材（如粉尘过滤器模型、简易 PM2.5 检测工具） 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对 “热机污染与环保” 主题表现出责任感，主动提出 “如何减少汽车尾气” 的问题 学习态度（10 分）认真参与 “热机污染模拟实验”，如实记录实验现象（如粉尘沉降速度对比） 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组分工完成 “本地热机污染调查”，如访谈司机、整理数据、制作统计表 与人交流（10 分）在 “环保方案发布会” 中清晰表达观点，引用物理原理（如热机效率、能量转化）支持建议 思维状态（30 分）思维条理（15 分）用因果关系图分析 “热机排放→温室效应” 的链条，逻辑连贯地阐述污染机制 思维创新（15 分）设计 “太阳能汽车”“氢燃料发动机” 等创新方案，结合跨学科知识说明技术原理 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）完成 “热机污染与对策” 思维导图，要素完整、重点突出 目标达成（10 分）能列举热机污染的主要类型及防治措施，提出至少 2 条个人低碳行动方案，达成实践目标
驱动性问题 当我们享受汽车带来的便利时，尾气中的污染物和热排放正在如何影响地球环境？结合物理中的能量转化、化学中的污染物成分、生物中的生态影响，我们能设计哪些创新方案减少热机的 “环境代价”？作为城市规划者，你会如何平衡工业发展与绿色能源的应用？
学习活动 实验模拟：观察尾气扩散实验，分析热机污染影响。
跨科讨论：整合物理、化学知识，提出热机污染减排措施。
方案设计：分组设计交通污染治理方案，展示并评选。
作业设计 选择题（10、12题）和综合题（16题）
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热机（第一课时）
第1节
第2章 改变世界的热机
（教科版）九年级
上
大单元教学
大单元知识框架
学习目标
物理观念
1.理解热机将内能转化为机械能，明晰燃料化学能到机械能的转化路径。
2.认识蒸汽机，了解其工作原理，构建热机工作的物理过程。
科学思维
1.通过 “小小热机” 实验推理能量转化，培养逻辑推理。
2.分析蒸汽机原理图，提炼物理规律，提升模型分析与抽象思维 。
科学探究
1.观察 “小小热机” 实验现象并分析原理，锻炼观察、归纳。
2.围绕蒸汽机原理交流讨论，提升合作与表达能力 。
科学态度与责任
1.了解热机对社会的推动，树立科技价值观。
2.追溯蒸汽机发展，体会传承创新，培养探索创新态度。
激趣导入
车流在城市中蜿蜒穿行，货轮在茫茫大海中航行，飞机在蓝天中翱翔，火箭刺破苍穹… …
它们是如何做到的呢？
热机，改变了我们的生活，推动了社会的进步。
任务一：利用内能做功
思考：减少物体的内能可以做功吗？
热机
——各种利用内能做功的机械叫做热机。
改变物体内能的两种方式
热传递
做功
1.热机
演示实验
如图所示，在锥形瓶内装些水，用带小孔的胶塞塞住瓶口，在小孔上方放一个用纸做成的小叶轮。加热锥形瓶使水沸腾，细心观察，会发生什么现象？
观察：热机的原理
利用内能来做功
演示实验
观看视频：热机的原理
小小热机
现象：
酒精燃烧
水
沸腾
叶轮转动
新知探究
观察：热机的原理
现象分析：
① 现象一：叶轮转动。
原因：试管内的水沸腾，水蒸气向外膨胀，推动叶轮转动。
② 现象二：玻璃管口出现“白雾”。
原因：水蒸气膨胀对外做功，内能减少，温度降低，其中的水蒸气液化形
成“白雾”。
新知探究
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。
热机的能量转换：
燃烧
做功
燃料的化学能
内能
机械能
热机是通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的装置。
实验结论：本实验虽然简单，但展示了热机的基本原理。
种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
汽轮机
喷气发动机
蒸气机
新知探究
新知研究
2.蒸汽机
18世纪，苏格兰发明家詹姆斯·瓦特在修理一台老式蒸汽机时，发现它效率低下，大部分蒸汽被浪费。经历二十余年的艰难历程，他终于改进、完善了蒸汽机，才使蒸汽机广泛成为带动其他机器运转的动力装置。
瓦特改进的蒸汽机具有划时代的意义，这也成为了第一次工业革命的标志。后人为了纪念这位伟大的发明家，把功率的单位定为“瓦特”。
瓦特与蒸汽机
蒸汽机（steam engine）是最早应用于工业生产的热机。
蒸汽机为什么能提供动力？它的物理原理是什么？
瓦特设计的蒸汽机
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
新知研究
新知探究
观看蒸汽机的原理图，汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。请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、带动轮子转动的。
讨论交流：蒸汽机是怎样工作的
新知探究
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。
蒸汽机的工作过程:
燃料燃烧，在蒸汽锅炉中，水沸腾形成蒸汽，通过管道被送入汽缸，受滑块阀门控制交替进入汽缸的左侧和右侧，推动活塞运动。
新知探究
课堂小结
热机（一）
热机
定义：通过燃料燃烧获内能，转化为机械能的装置
能量转化：燃料化学能→水的内能→叶轮机械能
蒸汽机
工作原理：滑块阀门控制蒸汽进出汽缸，推动活塞运动，带动轮子转动，
能量转化：实现内能→机械能转化
练习与应用
1．热机工作时，能量的转化过程是（ ）
A. 机械能→化学能→内能 B. 化学能→内能→机械能
C. 内能→化学能→机械能 D. 机械能→内能→化学能
B
2．下列装置中属于热机的是（ ）
A. 电动机（电能转化为机械能）
B. 发电机（机械能转化为电能）
C. 蒸汽机（通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能）
D. 电磁起重机（电能转化为磁能）
C
练习与应用
3．关于蒸汽机，下列说法正确的是（ ）
A. 蒸汽机不能将内能转化为机械能
B. 蒸汽机是现代才发明的热机
C. 瓦特改进蒸汽机后，使其广泛应用于工业生产
D. 蒸汽机工作时，蒸汽只能从汽缸一侧进入
C
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