苏科版初中物理九年级上册 12.4 机械能与内能的相互转化 教案

教学设计
课题：机械能与内能的相互转化
教材分析：
本课是学生继学习了机械能和内能的概念，知道了热传递是改变物体内能的一种方式之后，对改变物体内能的另一种方式的进一步探索。本课而且从能量的角度上建立了内能与机械能间的联系，将前面所学知识融为一体，相当于对本章的归纳。
学情分析：
通过前面的学习，学生已经形成了一定的知识基础，对进一步学习本课知识十分有利。但是，大多数学生在观察实验现象、列举生活实例后，思维只停留在事实的本身，不会主动去分析现象出现的原因，不会用准确的语言加以解释。面对这一点，需要教师巧妙、合理的设置一些问题，逐步引导学生完成对现象分析，揭示现象发生的原因。
教学目标：
知识与技能：
知道做功是改变物体内能的另一种方式，弄清其实质为内能与机械能之间的相互转化；
通过学习汽油机的构造和工作原理，知道利用内能做功在实际中的应用；
知道热值的概念，会利用公式计算燃料完全燃烧放出的热量。
过程与方法：
创设问题情境，合理引入课题；
通过探究活动，认识到做功是改变物体内能的一种方式；
巧妙设置问题，引导和调动学生的思维；
借助模型和动态多媒体课件，展示汽油机的工作过程；
通过探究活动，理解热值的物理含义及其定义。
情感、态度与价值观：
通过阅读了解热机的发展历程，知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义；
认识到化石燃料燃烧的排放物对环境的影响，培养学生的环保意识。
重点与难点：
重点：
知道做功是改变物体内能的一种方式，知道热机是利用内能做功的重要应用，建立热值的概念，会利用公式进行相关计算。
难点：
会分析和解释利用做功改变物体内能的生活实例，熟悉汽油机工作过程，理解热值是燃料的一种属性。
教学过程：
创设问题情境，引入新课：
视频播放：正在高速行驶中的汽车，紧急刹车后，车轮在地面滑动冒出浓烟；
提出问题：为什么汽车在刹车后，车轮温度会升高？
视频播放：火箭发射点火后，出现浓烟、白雾、红光，上升速度越来越快。
提出问题：燃料是怎样使火箭发动机工作的？
做功可以改变物体的内能
（1）探究活动：
①
进行空气压缩引火实验，描述观察到的现象，思考并回答问题：
现象：在厚壁的玻璃筒底部放一小团干燥的硝化棉，用力将活塞迅速压下，会看到棉花燃烧了.
问题引导：棉花的燃烧能说明什么？空气的内能为什么增大了？此过程中是利用什么方式做到的？（教师引导学生讨论并回答）
分析：棉花燃烧说明了筒内空气的温度升高，内能增大，这是由于消耗了活塞运动的机械能，此过程是利用活塞对空气做功实现的.
②
用手反复弯折铁丝，使学生感受弯折处的温度，说出感觉，思考并回答问题：
现象：铁丝的弯折处变得较烫.
问题引导：弯折处变烫说明温度和内能如何变化？该过程是利用什么方式实现的？能量的转化是怎样的？
分析：铁丝弯折处的温度升高，内能增加，是利用手对铁丝做功实现的，将机械能转化为了内能.
归纳小结：
以上实验现象表明：当外界对物体做功时，物体的内能增加，将机械能转化为内能.
（2）列举生活实例，提出新问题：
在生活当中，还有没有利用做功的方式增加物体内能的实例？请同学们列举出来.（学生列举实例后，教师给予评价和鼓励）
除此之外，利用做功方式可不可以使物体的内能减小呢？
（3）探究活动：
观察点火爆炸实验，描述观察到的现象，并进行如下分析和思考：
现象：电子火花发生器产生电火花，引燃盒内的酒精，酒精发生燃烧，将盒盖迅速向外推出，同时看到盒口处出现白雾.
问题引导：盒内酒精引燃后，生成的燃气内能如何？盒盖飞出表明获得什么能量？盒口的白雾出现是什么原因？此过程是通过什么方式，将什么能转化为什么能？
分析：酒精燃烧生成的燃气温度较高、内能较大，会对盒盖做功，将燃气的内能转化为盒盖运动的机械能；做完功的燃气内能减小、温度降低，使水蒸气发生液化，形成白雾.
归纳小结：
以上实验现象表明：当物体对外界做功时，物体的内能减小，将内能转化为机械能.
（4）解释现象：
①
为什么汽车在刹车后，车轮温度会升高？
②
燃料是怎样使火箭发动机工作的？
（教师组织学生讨论并回答，教师进行评价）
3.
热机
(1)热机的原理
利用内能做功的原理，人们设计了一种能将内能转化为机械能的机器，叫做热机.
（组织学生阅读52页“生活、物理、社会”中“热机的发展历程”，浅谈一下看法，明确内能的利用在人类社会发展史上的重要意义）
（2）热机的分类：
热机种类较多，主要有蒸汽机、内燃机、涡轮喷气发动机等，其中内燃机应用较为普遍，主要有汽油机和柴油机，下面主要介绍汽油机.
（3）汽油机的构造：
汽油机的主要构造有：气缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴、火花塞等.（利用课间彩图，介绍汽油机各部分的名称，并且简述构造的功能）
（4）汽油机的工作过程：
利用动态多媒体课件展示汽油机的连续工作过程，介绍冲程的概念，指出汽油机的工作过程是由四个冲程不断循环进行的.
（教师引导学生自学51页“汽油机的工作循环”）
出示问题，组织学生讨论并回答：
汽油机的一个工作循环有哪四个冲程？
气门打开的冲程有哪些？气门均关闭的冲程有哪些？
活塞向上运动的冲程有哪些？活塞向下运动的冲程有哪些？
发生能量转化的冲程有哪些？分别发生了怎样的能量转化？
一个工作循环中活塞往复运动几次？曲轴转几周？对外做几次功？
（学生回答后，教师评价并归纳总结）
（4）介绍内燃机在工农业生产中的应用.
4.
燃料的热值
（1)
利用课间演示“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”中的实验，思考下面的问题：
①
燃料燃烧放出热量的多少哪些因素有关？
②
如何说明燃料燃烧放热多少与燃料种类的关系？
③
你如果是一名物理学家，想引入“热值“这个物理量来表示燃料燃烧放热多少与燃料种类之间的关系，应如何下定义？（教师引导学生可结合比热容的定义分析）
（2）热值的定义：
燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比，叫做这种燃料的热值.
燃料的热值用q表示，单位是j/kg.
（3）计算燃料完全燃烧放热的公式：
①
对于固体和液体燃料：Q放=mq
②
对于气体燃料：Q放=Vq（q的单位是j/m3）
（4）引导学生看55页“一些燃料的热值”
设置问题：通过观察表格内容，能得到哪些信息及规律？
（组织学生讨论并回答，教师进行评价）
（5）阅读55页“化石燃料的燃烧与环境保护”，培养学生的环保意识.
5.
布置作业：
课后56页1、2、3、4题.
课后反思：