物理九年级上册3 热机效率教案设计
展开《热机效率》教学设计及说明
一、教材地位分析
本节内容是上一节内燃机知识点延续，通过本节课的学习，可以使学生认识到内燃机工作时，燃料燃烧放出的热量并不能全部被利用，这样对内能的利用有一个更全面的认识，并为下一节能量转化和守恒做好准备。
二、生情分析
学生总体层次不高，迫使我们备组在备课时，要更加重视学生的体验，才能让学生更关注课堂。
三、教学目标
《评价标准》说明：
【评价内容】
14-1 从能量转化的角度认识燃料的热值——教学重点
14-3 从能量转化和转移的角度认识效率——教学难点
【评价要点】
14-1-1 知道燃料燃烧过程中，是把燃料的化学能转化为周围物体的内能。
14-1-2 知道燃料的热值的定义和进行简单的计算。
14-1-3 知道不同燃料的热值不同。
14-1-4 知道燃料的利用率是节约能源的重要措施，要有节约能源和环境保护的意识。
14-3-1 能从能量的转和转移的角度认识效率。
14-3-2 能根据效率的定义计算热机的效率。
四、近三年中考题展示
2018年中考题（无）
2017年中考题（无）
2016年中考题（无）
2015年中考题（无）
2014年中考题（无）
五、本课教学器材
铁架台、烧杯、石棉网、酒精灯、蜡烛、温度计、电子称
六、教材处理
教学目标及任务分配
第一部分 第二部分 第三部分
燃料的热值 热机的效率 完善完整的教学目标
七、教学设计及意图
怎样让学生建立热值的概念呢？
1、教材的处理：
通过图片展示、及口头讲授的方法，从日常生活中常见的燃料引入，让学生认识到不同的燃料燃烧释放出热量的能力是不一样的。
优点：省时，估计不用5分钟就可以出热值的概念。
缺点：现在的学生对燃料的生活经验很少。估计只用过煤气烧水。干木柴、木炭可能从来没见过。让学生通过生活经验去理解热值的概念，我个人感觉学生是很吃力的。
2、备组的研究：
（1）参考《阳光学业评价》：
①通过燃烧天然气给水加热，分析燃料在燃烧过程中发生了哪些能量转化？
②提出问题并进行猜想：不同燃料燃烧放出相同的热量，所需的燃料的质量相同吗？
③实验验证：用酒精灯和液态石蜡灯加热相同质量的水，使他们升高相同的温度。直接给出所消耗燃料的质量是不同的。
④得出结论：最后引出热值的概念。
优点：
利用酒精灯和液态石蜡灯加热水，让学生能看到，使相同质量是水升高相同的温度，所消耗的燃料的质量是不同的。有这样一个定性的实验给学生直观感受，再引出热值的概念，学生会容易理解一些。
缺点：
实质上，用“天然气燃烧”作情景，与下面用“酒精、石蜡燃烧”，都能说明燃烧过程的能量转化。再单独设置①的教学环节，就显得重复累赘。
可以的做法是：直接通过对比实验的一个情景，说明两个点：能量转化；不同燃料燃烧时放热本领不同。教学中，一个情景能说明概念、讲清问题，就不要用多个。这样，对有限的教学时间内完成教学目标，提供保证。
液态石蜡灯，我们实验室没有。我们就用蜡烛代替。怎样测出所消耗燃料的质量？这是一个难点。完全可以交给学生思考、讨论，培养学生的思维。完成这两个对比实验，只为建立热值的概念，总觉得有些浪费。其实可以在这个实验的基础上，让学生计算实验中燃烧酒精放出了多少热量？燃烧蜡烛又放出了多少热量呢？这些热量全部被水吸收了吗？如果不是，损失的热量去哪里了？可以出能量流向图。顺便计算热效率。通过这个演示实验，可以把整节课的内容都串连起来了。
（2）备组的具体处理
教师行为 | 学生活动 | 教学用具 | 设计意图 |
一、认识热值 | |||
1、创设情境，引出物理概念 | |||
板书【任务：加热两杯质量都是0.2kg的水，使它们都升高5℃，水要吸收多少热量？】
引入语：平时家里，我们烧水用的燃料是天然气，今天的课堂我们用的燃料是酒精和蜡烛，使这两杯水都升温5℃。比较两种燃料，谁消耗的质量大？
展示器材：铁架台、烧杯、水、 蜡烛、酒精灯 师：怎样知道这两杯水都升高了5℃呢？用什么测量工具？ 师：怎么比较相同的两杯水都升温5℃，哪种燃料消耗的质量多？ 在实物投影操作： 用电子称测量燃烧燃料的质量
进行试验： 让另个同学负责读取温度计示数，当温度计示数升高5°C后，马上熄灭酒精灯和蜡烛。 用电子秤称量燃料燃烧后的质量。 师：水的温度升高，内能？
师：水内能的改变，是通过什么方式改变的？
师：水吸收的热量来自什么东西的能量？
师：燃烧产生的高温气体，具有内能，那这些内能是什么能量转化过来的？
师：燃料的燃烧，都是燃料和氧气发生什么的反应过程： 师：所以燃料燃烧后高温气体的内能就是燃料具有的化学能以燃烧的方式转化过来的。
师：两杯水都吸收的热量都是4200J，但两种燃料消耗的质量不同，可见不同燃料燃烧释放热量的能力是不同的。在物理学中，为了说明燃料燃烧释放热量的能力不同，专门引入了一个物理量，看书，找出来。并找出它的定义。
师：书本上没有强调，一般热值用符号“q”表示，根据教材的定义，1、“q”等于什么？ 2、它的单位是什么？
师：热值的概念中有一个“完全燃烧”，怎么理解呢？ 有完全燃烧，就有对应的“不完全燃烧”大家请观察加热后的石棉网是什么颜色的？
师：这些都是燃料不完全燃烧的产物——碳的细小颗粒。所以我们电视新闻中看到火灾，大火冒出的黑烟，里面有没有燃烧的颗粒炭，都是很明显的不完全燃烧。 师：完全燃烧是理想化的，生活中燃料的燃烧，基本都是不完全燃烧。 师：请看课本23页的“一些燃料的热值”小资料，你会有什么发现？
师：资料中酒精的热值表示什么意思？
师：那刚才的实验中，消耗的酒精是2g，如果它完全燃烧放出的热量是多少J？
师：完全燃烧2g的酒精，它完全燃烧放出的热量是6×104J，远大于水的吸热4200J，原因可能是什么？
由此我们可以知道，这次加热的效率η是多少？
| 完成学案
学生代表在黑板展示
生：温度计（有条件用电子温度计，直观）。 学生分组讨论，交流，得到实验方案： （加热前先测量一次燃料的质量，加热后再测一次燃料的质量，两个质量之差，就能得到消耗的燃料质量）
学生读出电子称的示数
学生代表监测温度计示数升高5°C
学生读出电子称的示数
生：“增大”
生：“热传递”
生：“燃烧产生高温气体的内能”
生：“化学反应”
生：热值
生：我们把某种燃料完成燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
生： 生：
生：黑色的
生：酒精的热值是3×107J/kg。表示质量为1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3×107J 。
生：回答
生1：烧杯会吸收部分热量； 生2：石棉网、铁架台也会吸收部分热量； 生3：周围的空气也会吸收部分热量；
讨论：小组讨论 引出加热效率
| 学案
副板书
副板书 设计简单表格
副板书
副板书
主板书： 一、燃料燃烧 化学能转化为内能
主板书： 二、热值q 1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比
主板书： 2、单位：J/kg
展示：加热的两个石棉网
副板书： 主板书： 3、燃烧放热公式： 副板书：
完善副板书
| ①复习吸热公式的应用 ②为后面热效率的学习做好铺垫 ③老师准备演示实验，节约时间，一举两得。
利用小组讨论突破难点 （说明：如果学生不懂实验原理，就是胡胡混混跟着老师做实验，思维就得不到锻炼）
特别说明： 1根蜡烛燃烧使200g水升高5°C大约需时8min，时间过长。3根一起加热需时约2min，与酒精时间差不多。 这样可以节约课堂的宝贵时间
帮助学生理解： 燃料燃烧的能量转化
（提出问题，估计学生不会回答） （老师再增加一个问，帮助学生理解）
引导学生看书获取知识
让学生自己根据定义式去理解热值的单位
借助实物，可以让学生更形象地理解“完全燃烧”是什么一回事？
培养学生阅读能力，让学生主要发现两点： 1、 燃料热值一般不同 2、 气体燃料的热值单位“J/m3”
利用真实情景 解决实际问题 （特别强调单位转化）
|
二、热机的效率 | |||
师：上节课我们学习的内燃机，燃料燃烧后释放的内能，会不会全部转化为输出的机械能？ 还会到哪里去了？
师：从能量转化图，我们可以知道热机的能量利用也不是100%，因此就存在效率问题，请看书24页，热机的效率是如何定义的？
| 生：不会
小组讨论
| 板图
完善板图
完善板图 主板书： 二、热机的效率
| 知识迁移（从学生熟悉的加热水的效率过渡到陌生的热机效率） |
三、完善本课的教学目标（上述教学主线完成主要教学目标，使教学更流畅；而部分小目标在最后环节完成） | |||
1、 师：生活生产中，无论是锅炉，还是热机，都想办法提高能源的利用，请看书23、24，人们都想了什么方法，提高燃料利用的效率。
2、堂上练习： 现有0.004m3的天然气，其热值为 3.9×107J/m3。 ①要完全燃烧______m3天然气,才能放出7800J的热量. ②剩下的天然气热值为______ J/m3
|
生：看书
生：解答 |
完成“提高能源利用”的小目标。
完成目标： ①完善两个热值单位 ②完善两个燃烧放热公式。 ③热值是燃料的属性 |
通过任务驱动， 培养学生阅读提取信息的能力。 |
八、板书设计：
九、作业
1. 重104N的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920N，汽车牵引力功率9.2kW，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是4.6×107J/kg）.
(1) 在图19表示汽车的方框上画出汽车匀速运动过程中水平方向受力示意图.
(2) 求汽车运动100s 内
① 发动机对汽车的牵引力多大?
② 牵引力做了多少功?
③ 汽车通过的距离多长?
④ 发动机消耗汽油质量是多少？
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