教科版九年级上册物理教案 2.3热机效率

第3节
热机效率
【授课时间】?1课时
【仪器材料】
一．教学目标要求
1．了解热机的效率概念。
2．了解不同热机的效率值。
三．重点与难点
本节课的重点是建立热机效率的概念，难点是理解环境污染与热机使用的关系。
四．教学过程
本节分为三个教学板块：（1）建立热机的效率概念；（2）了解热机的使用对环境的影响；（3）本章小结。
教学设计
（1）课题的引入
首先，引导学生回顾原来学习过的机械效率的概念（八年级下册第七章第5节的内容）。继而回顾上节课提到的，把燃料的燃烧由外部转移到内部，是提高燃料利用率的一个重要措施。进而提出问题：汽油机工作时，燃料在汽缸内部燃烧，产生的内能能够全部转化成机械能吗？学生们一般都会回答“不能”，但对进一步的说明没有把握，在此基础上展开对“图2-3-2
汽车内燃机的能量流向”的讨论交流。
（2）汽车内燃机的能量流向
书中用图示描述了燃料燃烧后的能量流向，这部分内容要让学生在讨论和交流中加深认识。把“图2-3-2
汽车内燃机的能量流向”的各种数据转换成饼图，然后交流讨论，发表认识。虽然图2-3-2也有相应的面积形式体现，但是不如饼图直观。另外，这种转换也向学生渗透了一种常用的直观的数据分析方法，更深刻有效地达成对有用功在总能量中所占比例的认识。
教师简单地向学生介绍，为什么汽油机工作过程中仍有大量的内能损失。例如废气占到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，在30%～32%，这两项加起来已经接近70%！由此可以让学生理解课文中“对提高热机效率的研究，几百年来一直没有停止”的意义。
（3）热机的效率
书中是用文字表述的方法给出热机效率概念的，教师根据学生的实际情况，讲授用公式表述和要求计算热机效率。但是，应该让学生注意到，根据“图2-3-2
汽车内燃机的能量流向”所示，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（或推力），以免造成概念的混乱和计算的错误。
（4）“地球就在我们手中”
通过前两节的学习，学生们已经初步了解了热机的应用给人类社会带来的巨大变化和造成的环境影响，组织学生根据学习过的内容，归纳出“热机为人类社会发展做出了极大贡献，同时也带来了不可小视的环境污染；应该致力于进一步提高热机的效率，尽可能减少环境污染”的认识。
教师向学生提供下列的资料。
①热机发展史：蒸汽机（效率4%～8%），蒸汽轮机（效率25%～30%），内燃机（效率26%～45%），燃气轮机（效率　50%～60%）喷气发动机（效率50%～60%）……
②热机对人类社会的贡献：帆船横渡大西洋约需25～30天；蒸汽机驱动的轮船约用17天；柴油机轮船约为10天。协和式超音速客机只需3.5小时就可以从巴黎飞到纽约（但是因为噪声太大，已经退出运营）……
③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，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的死亡。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，来控制废气造成的危害。
（5）本章小结
人类为了合理利用能源，一直在努力提高热机效率。热机为人类社会发展做出了重大贡献，是人们离不开的动力机械。但也要正视热机广泛使用带来的环保问题。