14.2热机的效率教学设计

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人教版九年级物理第十四章第二节教学设计

课题 14.2热机的效率 单元 第十四章 学科 物理 年级 九年级
学习 目标 知识与技能：1理解燃料热值的定义，会描述热值的物理意义。知道热值是燃料的一种特性。 2知道热机的效率和炉子的效率及其定义。 3能够提出提高热机效率的方法与措施。 过程与方法：1通过查表，知道热值是燃料的一种特性。 2通过学生之间的交流，知道什么是热机的效率，能计算热机的效率并提出提高热机效率的措施。 情感态度与价值观：了解热机的使用对社会的贡献以及带来的问题，感受到自然科学的发展推进社会发展的同时，也造成了环境污染等问题，激发学生的社会责任感。
重点 燃料的热值，热机的效率的理解和应用。
难点 热机效率的理解和环境保护。

教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 课堂导入：利用多媒体投影图片：回顾改变内能的两种方式，并举例。 做功（热机） 内能 热传递（炉子烧水） 学生回答：改变内能的方式有两种：做功和热传递。做功的方式举例：热机。热传递的方式举例：炉子烧水，暖气取暖等。 运用多媒体展示让内容形象直观，激趣导入。
讲授新课 多媒体展示炉子烧水和热机图片，学生思考这两个例子中的内能是由什么物质提供的？ 这些物质就是我们所说的燃料。 图片展示各种不同的燃料：固体燃料、液体燃料和气体燃料。 学生回答：分别是煤、汽油、柴油等。 燃料燃烧时将化学能转化为内能。 图文并茂加上老师的讲解，让枯燥的知识生动化。
燃料的热值 设置问题：水壶烧水，分别用煤炭、煤气、干木材作为燃料，烧开同一壶水，所需燃料的质量一样吗？ 学生讨论问题。由学生的生活经验，分析就可得出烧开同一壶水所需的燃料的质量是不一样的。 总结：不同的燃料燃烧时，放出热量的能力是不同的，我们称之为热值。 学生有生活经验，能产生共鸣，使学生有认知欲望。
多媒体展示问题： 1、热值的定义 2、热值的物理意义 3、热值的单位 4、了解燃料的热值表总结：燃料的热值是物质的一种属性，它只与燃料的种类有关；与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。 学生自学、思考并回答问题。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。 热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 国际单位：焦每千克；符号：J/kg气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3 掌握燃料的热值的有关慨念、公式、单位及其特性。
5、热量的计算 分析燃料的热值表，回答问题。 氢的热值及其意义？10吨氢完全燃烧放出多少热量？ 煤气的热值及其意义？5L煤气完全燃烧放出多少热量？ 小组讨论、交流，并由小组长推选代表发言。Q = mq 其中m表示质量，单位是kg，q表示热值，单位是J/kg，Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。Q = Vq 其中V表示体积，单位是m3，热值的单位是J/m3。 根据热值的物理意义，去推倒燃料燃烧放热的公式，符合学生的认知规律，学生在理解热值的基础上，很容易推导燃料燃烧的放热公式。
二、效率的理解内能的利用的两种方式中的能量转化： 将内能的利用与能量的转化相结合，便于学生理解效率的意义。学生结合机械效率的概念能够自己推出热效率和热机效率的公式。
给出概念：在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。提出问题：例1：用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20℃升高到70℃ ，已知水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，燃气的热值为4.2×107J/kg。求 1.煤气完全燃烧放出的热量； 2.水吸收的热量； 3.燃气灶烧水的效率。 学生对问题1和2 进行计算，巩固已学的知识。再根据给出的热效率的概念对第3问进行计算，加深对热效率的理解。 将已学的知识进行综合，可以很容易的接受新学概念。
给出概念：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，叫做热机的效率。 提出问题例2：某车型的性能测试中，在一段平直的公路上匀速行驶4.8km，受到的阻力是3×103N，消耗燃油1.5×10-3立方米 （假设燃油完全燃烧).若燃油的密度是0.8×103kg/m ，热值q= 4×107 J/kg ，求1、燃油完全燃烧放出的热量2、该汽车牵引力所做的功3 、该汽车发动机的效率 学生对问题1和2 进行计算，巩固已学的知识。再根据给出的热机效率的概念对第3问进行计算，加深对热机效率的理解。 先通过对日常生活中烧水的热效率的分析，平稳过渡到热机的效率，不至于难度较大提升的情况。
三、提高效率的方法蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%，发现热机的效率并不高。(多媒体展示）图片热机总能量的流向情况；如果能够提高热机的效率，不仅可以节约能源，还能减少污染。学生用课本上的文字，总结如何提高热机的效率。那么怎样提高热机的效率？引导学生从节能和环保角度分析有效利用燃料的方法，探讨提高热机效率的途径。 学生分组讨论思考，交流思想，得出结论。通过图片能很快找出提高机械效率的方法。总结：1、使燃料充分燃烧； 2、尽量减少各种热量损失； 3、在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
课堂小结 热机为人类的发展做出丑了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。未来科技不断提高热机效率的同时，还需研发更多的新型能源。
板书 二 热机的效率








内能

机械能能

内能

热机的效率

炉子的热效率



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