教科版物理九年上教案2.3 热机效率

2.3 热机效率
教学目标
一、知识与能力
1.了解热机的效率。
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及其给环境带来的影响。
二、过程与方法
经历分析“汽车内燃机的能量流向”的过程，学习简单的定量分析方法。
三、情感、态度与价值观
1.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也造成了环境污染，有利于理解可持续发展的内涵。
2.认识到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巨大挑战，认识到节约能源和开发新能源才能实现可持续发展。
教学重难点
【教学重点】
理解热机效率的概念。
【教学难点】
理解环境污染与热机使用的关系。
教学过程
一、复习提问，引入新课。
师：我们在八年级下学期学习物理的第十一章《机械与功》时，介绍了机械效率的概念，哪位同学能够说一说？
学生交流回答：在使用机械的过程中，所做有用功和总功的比值叫做机械效率。
师：热机是内能转化成机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题，这一节我们就来讨论这个问题。
二、进行新课。
(一)热机效率。
师：一辆汽车从身旁驶过，有时根据人的嗅觉就能知道它的发动机是汽油机还是柴油机。这是为什么？
生：因为它们排出的气体味道不同。
师：说得很对。但你们想过没有，排出的气体中仍有汽油或柴油味这说明了什么？
生：说明汽油或柴油并未完全燃烧。
师：既然燃料没有完全燃烧，就说明有一部分能量被白白地损失掉了。
师：在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了呢？请同学们结合教材图2—3—2交流讨论。
小结热机效率的概念：把热机所做的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。热机的效率总小于1。
废气占33%～35%，是因为做功冲程过后，汽缸里的废气温度还相当高，仅靠排气冲程直接排放还不能正常工作。由于热传递，汽缸本身的温度也会很高，如果不能及时散热，就会使活塞和汽缸粘连，必须通过水循环，把汽缸的温度降低，这部分的内能损失和废气的排放是相当的，占30%～32%，这两项加起来已经接近70%了！
热机输出的有用功并不是全部用来提供机械(例如汽车)的牵引力。
学生活动：阅读教材第30页的“一些热机的效率”表，了解不同热机的效率值。
　　创新发明资料：
美国《大众科学》杂志评出2006～2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。
问题：其中第五冲程相当于四冲程内燃机的________冲程，在第六冲程中发生的物态变化是________。(做功　液化)
意义：能够大幅度地提高热机效率。
(二)改变世界的热机。
多媒体展示：各种热机工作的场景。
学生活动：结合教材图2－3－6，交流讨论热机对我们生活的影响。
小结：蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、火箭发动机、喷气发动机。
(三)地球就在我们手中。
学生活动：自己阅读讨论教材第31页，说出热机的使用给环境带来了哪些危害？
小结：废气污染、温室效应、热污染、噪声污染等等。热机，给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染。热机使用引起的环境问题——内燃机大量排放的废气会形成毒雾天气，“酸雨”现象对我国重庆等地危害严重，西欧、美国等地还造成植被大量死亡，也造成大量湖泊中的成批鱼类死亡。目前世界各国都制定了汽车尾气的排放标准，减少了煤的使用量，以控制废气造成的危害。还可以结合我国现在鼓励用户购买小排量轿车，减少环境污染采取的措施。
【板书设计】
第3节　热机效率
(一)热机效率
把热机所做的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。热机的效率总小于1.
(二)改变世界的热机
蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、火箭发动机、喷气发动机。
(三)地球就在我们手中
废气污染、温室效应、热污染、噪声污染等。
【教学探讨与反思】
提高热机的效率，并非易事，需要解决的问题还很多，甚至每前进一步都要付出艰苦的努力。不过我们相信，随着科学技术的飞速发展，以及新能源的不断开发，热机的性能一定会得到较大提高。我们也期待着现在的青年中能涌现出更多瓦特式的人才，为人类研制出更新更好的热机。对于“地球在我们手中”部分的教学，还可通过阅读资料或参观访问、请专家讲座等形式完成教学内容，也可结合当地的环境问题及治理情况收集一些素材，充实教学内容。