12.4 热机与社会发展 导学案（含答案）

第十二章　内能与热机
12 .4　热机与社会发展
教
材
解
读
本节讲述的是内燃机．这是与我们生活关系最密切的一种热机，新课标对本节内容的要求是：常识性了解汽油机的基本构造和工作原理、了解柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点以及四冲程内燃机工作过程中的能量转化情况．属于基本的“了解”层次．让学生树立效率和环保意识，提高学生的科学素养，对学生进行STS教育，也是本节课的目的.
教
学
目
标
知识与技能
　　①常识性了解汽油机的基本构造和工作原理；
　②常识性了解柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点；
　③常识性了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化.
过程与方法
　
通过分析汽油机和柴油机的构造、工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法.
情感、态度
与价值观
了解这些内燃机在日常生产和生活中的应用，感受技术进步在工业文明发展中的重要作用.
重
点
难
点
　
重点：热机的共同特点，汽油机的构造、工作原理和过程，热机效率，热机与环境保护，内燃机的四个冲程的工作状态和能量转化．
　难点：压缩和做功冲程的工作状态，通过图片辨别内燃机的四个冲程.
教学建议
本节课的引入部分，以图片的形式介绍了热机的使用推进了人类的文明与进步，其中包含丰富的科学史料．教师还可以查找一些有关的图片、视频或文字资料，让学生通过阅读、比较、交流等方式进行学习，让学生感受科技发展对社会生产的重要推动作用，提高学生的兴趣，激发他们关注生活、关注社会的积极性．
　教师讲述：热机在人类社会发展过程中产生了重要的推动作用，教材图12－15对此作了形象的说明，请阅读此图，想一想热机给我们带来了什么好处？为什么说“热机的使用推进了人类的文明与进步”？这个问题不是让学生从科学史和社会发展史的高度进行分析，而是重在感受科学技术对社会发展所起的作用．在学生讨论交流的基础上，教师进行梳理总结，并说明热机在历史上和现实中有着极其广泛的应用．然后教师最好利用多媒体或挂图展示历史上和现实中的热机实例，并在图下或通过教师语言予以简单介绍，让学生感受热机的丰富多彩和广泛用途．在学生有了比较丰富的感性认识基础上，让学生比较这些热机有什么相同点．这个问题虽然在本章引入时可能提出过，但那时是从燃料燃烧释放内能产生动力的角度来回答的，而这里教师要引导学生从能量转化的角度来分析，得出热机的共同特点：将燃料燃烧时的化学能转化为内能，再通过做功把内能转化为机械能．
教学方法
　
　实验探究、阅读、讨论与交流.
学点1　热机
自学教材P36，完成下列问题：
问题1：生活中你所见到过的热机有__汽油机__、__柴油机__等，如火箭发动机__属于__(“属于”或“不属于”)热机．热机的共同特点是将燃料的__化学能__通过燃烧的方式转化为__内能__，然后通过__做功__的方式，把__内能__转化为__机械能__．
问题2：从热机的工作特点，可以将热机的定义概括为：热机是利用__内能__做功的机器．
学点2　汽油机
结合汽油机的模型，与小组交流、讨论完成下列问题：问题1：由汽油机的剖面图，可以看出汽油机的主要构造有进气门、排气门、__火花塞__、气缸、__活塞__、连杆、__曲轴__、飞轮．
图12－4－1
问题2：根据汽油机的工作特点，试着完成：汽油机工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个__冲程__，常见的汽油机一个工作循环包括__吸气__冲程、__压缩__冲程、__做功__冲程、__排气__冲程四个冲程．
问题3：下面是汽油机的工作过程，根据其工作特点完成下列表格：
图12－4－2
　　项目
冲程　　
进气门
(关闭情况)
排气门
(关闭情况)
活塞运
动方向
曲轴转
动度数
能量转化
吸气冲程
打开
关闭
下
180°
无能量转化
压缩冲程
关闭
关闭
上
180°
机械能转化为内能
做功冲程
关闭
关闭
下
180°
内能转化为机械能
排气冲程
关闭
打开
上
180°
无能量转化
问题4：由汽油机的工作特点可以看出，四冲程中只有__做功__冲程是将内能转化为机械能，利用飞轮的惯性完成的冲程是__吸气、压缩、排气冲程__．火花塞在__压缩__冲程末工作．
问题5：由汽油机工作特点进行分析，汽油机在月球上能否工作？
[答案] 不能工作，因为月球上是真空，不能够将汽油压入气缸内，也就不能完成吸气冲程，故剩余三个冲程也无法完成．
学点3　热机的效率
问题：由机械效率的概念，自己试着阐述什么是热机的效率？
[答案] 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率．
学点4　热机与环境保护
自学教材的P39、P40的内容，完成下列问题：
问题1：热机在工作时，排放出的尾气中含有__一氧化碳__、__二氧化氮__、__二氧化碳__、微粒等各种对人体有害的物质，对环境造成污染．
问题2：热机发展与环境保护的重要举措是：__减少热机排放出的有害物质__，__控制废气的排放总量__．