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《熱機(jī)的效率》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　一、課標(biāo)要求及分析

《熱機(jī)的效率》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值，從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識(shí)效率。燃料在燃燒過(guò)程把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同燃料燃燒釋放熱的能力不同，就是熱值不一樣。內(nèi)燃機(jī)中燃料燃燒產(chǎn)生的所有熱量，有一些轉(zhuǎn)化為了有用的機(jī)械能，一部分轉(zhuǎn)化為無(wú)用的機(jī)械能，還有一大部分發(fā)生了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，以廢氣的形式損失。

　　二、教材分析

　　本節(jié)內(nèi)容是人教版初中物理第十四章《內(nèi)能的利用》的第二節(jié)《熱機(jī)的效率》是上一節(jié)內(nèi)燃機(jī)知識(shí)的延續(xù)，通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，燃料燃燒放出的熱量并不能全部被利用，這樣對(duì)內(nèi)能的利用有一個(gè)更全面的認(rèn)識(shí)。本節(jié)內(nèi)容由“燃料的熱值”和“熱機(jī)的效率”兩個(gè)部分組成。

　　三、學(xué)情分析

　　在八年級(jí)學(xué)習(xí)機(jī)械效率的基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)效率有了初步的認(rèn)識(shí)，這就為這節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)；對(duì)本堂課的內(nèi)容，學(xué)生需要了解如何提高熱機(jī)的效率，這就為本節(jié)課打下了心理上的基礎(chǔ)；但是，本節(jié)課的知識(shí)中有熱值這一概念，學(xué)生理解起來(lái)會(huì)有一定的難度，這就需要教師的積極引導(dǎo)，通過(guò)生活的經(jīng)驗(yàn)舉例，學(xué)生更好的融入課堂

　　四、重難點(diǎn)

　　教學(xué)重點(diǎn)：燃料的熱值和熱機(jī)的效率。

　　教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)熱機(jī)效率的理解。

　　五、學(xué)習(xí)目標(biāo)

　　1．知道熱值定義、單位、物理意義

　　2．對(duì)熱值、熱機(jī)效率相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算

　　六、教學(xué)流程

　　1．新課引入

　　通過(guò)一張蒸汽機(jī)車(chē)的圖片以及上學(xué)期學(xué)習(xí)過(guò)的機(jī)械效率引入新課

　　教師：這張圖片中的蒸汽機(jī)車(chē)現(xiàn)在還用不用了？為什么呢？

　　學(xué)生：不用了。污染環(huán)境，效率還低（由于冒黑煙）

　　教師：本節(jié)課研究熱機(jī)的效率

　　2．給出學(xué)習(xí)目標(biāo)

　　（1）知道燃料的熱值、單位、物理意義

　�。�2）對(duì)熱值、熱機(jī)效率相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算

　　3．新課教學(xué)

　　教師：思考問(wèn)題怎么樣能獲得內(nèi)能

　　學(xué)生：做功、熱傳遞，燃燒燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

　　教師：根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，用干木柴或者蜂窩煤燒開(kāi)一壺水，用的質(zhì)量一樣多么？學(xué)生：需要干木柴的質(zhì)量更多

　　教師：為什么都是燃料，放熱的能力不同，本節(jié)課的第一個(gè)內(nèi)容，熱值。帶著問(wèn)題閱讀燃料的熱值。課件展示4個(gè)問(wèn)題。

　　學(xué)生：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。教師：用一種比值定義和之前學(xué)過(guò)的比熱容定義方式一樣，q=Q放/m

　　學(xué)生：?jiǎn)挝皇荍/kg，J/m3

　　教師：前者適用于固體、液體，后者適用于氣體。能夠推到出兩個(gè)有關(guān)于放熱的公式，根據(jù)定義變形Q放=mq，在根據(jù)氣體熱值的單位可知，Q放=Vq

　　學(xué)生：熱值在數(shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量

　　教師：氫的熱值1.4×108 J/kg物理意義是什么？

　　學(xué)生：一千克的氫完全燃燒釋放1.4×108 J的熱量

　　教師：根據(jù)小資料知道熱值與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的質(zhì)量，是否完全燃燒無(wú)關(guān)。

　　教師：為什么火箭里面的燃料用的是氫？通過(guò)小資料觀察

　　學(xué)生：氫的熱值比較高

　　教師：根據(jù)熱值表，計(jì)算下10噸氫完全燃燒放出的熱量？給學(xué)生時(shí)間并且輔導(dǎo)，提示容易錯(cuò)誤的環(huán)節(jié)。

　　Q放 = m q = 1.0×104 kg ×1.4×108 J/kg

　　=1.4×1012 J

　　教師：注意做大題的3個(gè)主要步驟公式代數(shù)結(jié)果，要寫(xiě)單位，代數(shù)順序不能寫(xiě)反。

　　教師：初三學(xué)過(guò)機(jī)械效率，只要是效率都用同一個(gè)符號(hào)η來(lái)表示能否記得機(jī)械效率的公式。用它來(lái)掌握熱機(jī)的效率。

　　學(xué)生：η=有用功除以總功

　　教師：用煤燒水，煤能否完全燃燒呢？煤燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎？請(qǐng)同學(xué)們思考。

　　學(xué)生：不能完全燃燒，會(huì)有一些剩下的煤沒(méi)有燃燒，在生活中經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)。也不能完全被水吸收，燒水時(shí)周?chē)囊埠軣幔杏X(jué)到熱氣，熱量應(yīng)該是煤燃燒時(shí)候放出的熱量。

　　教師：水吸收的才是有效率用的，只占據(jù)了燃料完全燃燒放出熱量的一部分，熱機(jī)效率也是類(lèi)似的，內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃料不能完全燃燒，損失了一部分能量，機(jī)械裝置吸收了一部分能量，廢氣帶走了一部分能量，機(jī)械摩擦也消耗了，一些能量，剩下的就是才是真正轉(zhuǎn)化為對(duì)外做的有用功。而對(duì)外做的有用功才是真正有效利用上的。根據(jù)課件上的圖片，加上教材的內(nèi)容，得出熱機(jī)的效率。

　　學(xué)生：有用的機(jī)械能與燃?xì)鈨?nèi)能的比。

　　教師：意思差不多。應(yīng)該是用來(lái)做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)的效率。

　　教師：觀察投影的三幅圖片，它們的發(fā)動(dòng)機(jī)都是熱機(jī)中的哪一種�。ㄕ羝疖�(chē)，卡車(chē)，小汽車(chē)），并觀察他們的效率

　　學(xué)生：蒸汽機(jī)，柴油機(jī)，汽油機(jī)

　　教師：蒸汽機(jī)效率最低，現(xiàn)在基本不用，柴油機(jī)在這里面效率最高，但是也才打到百分之四十五，現(xiàn)在面臨一個(gè)問(wèn)題，如何提高熱機(jī)的效率。是現(xiàn)實(shí)生活中需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題，請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材24頁(yè)最后兩個(gè)自然段，總結(jié)歸納出提高熱機(jī)效率的方法。

　　學(xué)生：設(shè)計(jì)和制造熱機(jī)時(shí)，要不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，以減少各種能量損失，提高效率。設(shè)法利用廢氣的能量，廢氣帶走的能量是最高的。燃料燃燒更充分一些提高燃料的利用率。

　　教師：總結(jié)一下，觀看投影提高效率的途徑（1）提高燃料利用率，使燃料

　　充分燃燒；（2）改進(jìn)熱機(jī)，減少各種能量損失；（3）利用廢氣的能量。

　　習(xí)題：1．對(duì)于燃料的熱值，下列說(shuō)法中，屬于正確理解的是 ()

　　A．燃料的熱值跟燃料燃燒時(shí)放出的熱量成正比

　　B．燃料沒(méi)燃燒時(shí)就沒(méi)有熱值

　　C．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個(gè)確定的值，跟燃料的質(zhì)

　　量及燃料燃燒放出的熱量無(wú)關(guān)

　　D．容易燃燒的燃料熱值一定大

　　教師：熱值是燃料本身的一種屬性，與燃料種類(lèi)有關(guān)，與燃料質(zhì)量燃料是否完全燃燒無(wú)關(guān)。選C

　　2．已知干木柴的熱值是1.2×107 J/kg，完全燃燒0.7 kg干木柴能放出多少熱量？假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)。

　　Q放 = qm=1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J