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1、九年级物理第十四章内能利用教学设计人教版九年级物理（上）第十四章内能的利用学问点 人教版九年级物理（上）第十四章内能的利用学问点 第一节热机 1、内能的利用方式：利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。 2、热机：利用燃料的燃烧来做功的装置。内能转化为机械能（蒸气机内燃机喷气式发动机） 3、内燃机：将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。 4、内燃机工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内
2、燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。 5、汽油机和柴油机的比较： 汽油机 柴油机 不同点 构造：顶部有一个火花塞。 顶部有一个喷油嘴。 吸气冲程 吸入汽油与空气的混合气体 吸入空气 点燃方式 点燃式 压燃式 效率 低 高 应用 小型汽车、摩托车 载重汽车、大型拖拉机 相同点 冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经验四个冲程，做功1次。 其次节热机的效率 1、热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。单位：J/kg，酒精的热值是3.0107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃
3、烧放出的热量是3.0107J。 关于热值的理解： 注意“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg：假如燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽 热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 2、热值公式：Q=mq或Q=Vq(其中m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值)。 火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输 3、热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 公式：=W有用/Q总=W有用/qm 热机效率
4、低的缘由：第一，燃料并未完全燃烧；其次，热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能；第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，须要克服摩擦做功而消耗部分能量；第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其接着转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功 提高热机效率的途径：(1)使燃料充分燃烧 (2)尽量减小各种热量损失(3)机件间保持良好的润滑、减小摩擦。 第三节能量的转化和守恒 1、能量的转移与转化：能量可以从一个物体转移到另一个物体，如发生碰撞或热传递时;也可以从一种形式转化为另一种形式，如太阳能电池、发电机等。 2、能量
5、守恒定律：能量既不会凭空歼灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。 能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，全部能量转化的过程，都遵从能量守恒定律 3、“第一类永动机”恒久不行能实现，因为它违反了能量守恒定律。 第十四章内能的利用优秀教案（新人教版） 第十四章内能的利用第1节热机【教学目标】1、学问与技能了解四冲程内燃机的基本构造和工作原理。知道四冲程内燃机的工作过程和能量转化状况。知道柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同
6、点。了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。2过程与方法通过演示试验使学生了解可以利用内能来做功。利用动画、图片或模型讲解四冲程内燃机的基本结构和工作过程。通过分析汽油机和柴油机的构造及工作过程的异同，学习分析和比较的探讨方法。3情感看法与价值观通过演示试验养成学生视察和分析问题的实力。通过阅读“科学世界”，了解现代汽车的一些常识，扩展学生的学问面，养成学生的环保意识。了解这些内燃机在生产和生活中的应用，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。【教学重点】热机的工作原理和汽油机的工作过程【教学难点】汽油机和柴油机的异同点和能量转化【教学打算】老师打算：PPT课件、flash动画（汽油机和
7、柴油机工作过程）、试管、水、橡皮塞、酒精灯、铁架台、火柴、四冲程汽油机模型（J2255型）和柴油机模型等。学生每组打算：四冲程汽油机模型（J2255型）、四冲程柴油机模型【教学过程】教学过程教学内容老师活动学生活动一、创设情境，激趣导入【创设情境】同学们，汽车已经是我们现代生活中不行缺少的交通工具，18世纪第一辆汽车问世时，速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经是声速的几倍，达到了1678千米每小时。 世界上第一辆汽车 世界上最快的汽车你想知道汽车是如何获得这么大的机械能的吗？我们这节课要学习的学问热机，将会揭开它神奇的面纱。板书课题：14.1热机（设计意图：设置问题悬念，让学生感受热
8、机的威力，诱发学生剧烈的探究欲望，由生活走向物理。）倾听讲解并描述。 听讲，开心地进入新课学习。二、探究过程：（一）热机 1、热机的原理 2、热机种类及发展史 3、内燃机【演示试验】如图：在试管内装少许水，用一层红色塑料薄膜裹着棉花塞在试管中上部，利用点燃的酒精灯对封闭试管中的水加热一段时间，当水沸腾时，水蒸汽会渐渐推动塞子向试管口运动，让学生视察现象。（提示：为节约时间，可用热水或提前加热；试管口对着空处，塞子不要塞得太紧，以防危急。）出示问题让学生思索： （1）看到什么现象？（2）棉花塞被顶向管口，推动塞子的能量来自哪里？ （3）水蒸气具有的内能从何得到？ 总结：在这个试验中，酒精燃烧的化
9、学能水和水蒸气的内能塞子的机械能，这个试验虽然简洁，我们也可以从中发觉，利用内能可以做功，人们由此独创了利用内能做功的机械热机。（设计意图：通过图片的展示，简洁的小试验，引发学生的思索，调动学习的爱好，活跃课堂气氛。体现从生活走向物理。）【列举实例】热机的独创和广泛运用，使人类迈入了工业化社会，热机的种类许多，它们都是把内能转化为机械能的，有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，你知道哪些地方用到了热机吗?激励学生大胆回答，并出示图片，简洁介绍热机发展过程。蒸汽机喷气发动机 汽轮机（设计意图：讲解并描述热机的发展历程，了解这些内燃机在生产和生活中的应用，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的
10、意识。）【过渡问题】在上面的演示试验中用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，内能的利用率较低。为获得更大的动力，怎么办？哪种热机能够做到？ 【相识内燃机】什么是内燃机？内燃机分为几类？总结并展示汽油机、柴油机图片。 汽油机柴油机细致视察现象。 结合看到的现象探讨沟通，回答问题：塞子渐渐向试管口运动。水蒸气的内能转化为塞子的机械能。酒精燃烧的化学能转化为水蒸汽的内能。理解热机的原理：内能转化为机械能。结合生活阅历回答：飞机、火箭、汽车、摩托车、拖拉机等。倾听老师的讲解并描述，了解热机的分类和热机的发展过程。 思索探讨：将燃料在封闭的环境下燃烧，利用内燃机可以获得更大的动力
11、。回答：燃料干脆在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机。内燃机根据所需燃料的不同分为汽油机和柴油机两类。（二）汽油机 1、汽油机构造 2、汽油机工作原理 【过渡】内燃机是现代社会中最常见的一种热机，目前人们生活中重要的交通工具汽车，其动力机械多数就是汽油机，我们重点学习汽油机的工作原理。【相识构造】展示汽油机模型，指导学生相识构造，并简要介绍其作用。【演示冲程】转动汽油机的手柄，让学生视察活塞在汽缸内的运动状况，向学生介绍冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。【自学工作原理】要使汽油机连续工作，活塞必需能在汽缸内往复运动，提问：1、四冲程汽油机的一个工作循环
12、包括哪四个冲程?2、这几个冲程的工作过程是怎样的？有没有能量的转化？吸气冲程压缩冲程 做功冲程排气冲程让学生自学教材，利用汽油机模型进行操作，再结合汽油机工作的flash动画，细致视察四个冲程的工作过程，并完成下表（答案见附件1）冲程名称进气门开闭状况排气门开闭状况活塞运动方向冲程的作用能量的转化吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程巡察学生自学状况，提示留意视察的问题。【归纳总结】学生展示自己的表格完成状况，老师引导学生进行评价、补充。适时点拨：可依据汽油机活塞运动方向和进气门、排气门的开闭状况来推断汽油机的四个冲程。 【反馈练习】提出以下问题，让学生结合汽油机的工作过程回答：在四个冲程中，哪些冲
13、程发生了能量转化？如何转化的？ 哪个冲程使汽车获得动力？其它几个冲程中活塞的运动是靠什么来完成的？四个冲程依次能否颠倒？ 哪个冲程排出了汽车的废气？ 一个工作循环有个冲程，曲轴（或飞轮）转圈，活塞往复次，做次功。师生沟通矫正，加深对汽油机工作原理的理解。强调：一个工作循环，“四冲二转一做功”（设计意图：运用模型演示和学生模型操作，让学生自主学习，主动得出结论，调动了学生学习的主动性，既有利于学生对学问的理解，又培育了学生视察和分析问题的实力。）【典例精炼】四冲程汽油机进排气门都关闭、活塞向下运动的是_冲程，若其转速为1800r/min，每秒钟经过个冲程,做功_次。 组内同学互指帮助，相识各个组
14、成部分。 视察活塞的运动状况，理解冲程的概念。 阅读课本，操作汽油机模型，细致视察气门的开闭状况和活塞、曲轴的工作状况，自主学习汽油机的工作过程，完成表格。小组代表主动发言，其余同学订正、补充别的同学的答案，最终较完整的描述出汽油机的四冲程工作过程，并知道能量的转化状况。组内探讨沟通，回答：压缩冲程是把内能转化为机械能；做功冲程是把机械能转化为内能。做功冲程使汽车获得动力，其他冲程靠飞轮的惯性完成，依次不能颠倒。排气冲程排出了汽车的废气。四个冲程，转2周，往复2次，对外做功1次。 结合所学学问探讨回答：做功冲程；60个冲程；做功15次。（三）柴油机1、柴油机构造 2、柴油机工作原理 3、内燃机
15、的应用【过渡】柴油机也是内燃机，那么，它又是怎么工作的呢？【相识构造】把汽油机模型和柴油机模型的构造进行对比，你有什么发觉？【工作原理】让学生阅读课本，动手操作柴油机模型，接着播放柴油机工作过程的flash动画，让学生细致视察后思索下列问题：（1）你能描述柴油机的工作过程吗？先让学生描述，再引导学生订正补充。 （2）柴油机和汽油机除了在构造上的区分外，还有什么异同？请完成下表（答案见附件2）： 汽油机柴油机构造 不 同 点吸气冲程压缩冲程点火方式效率应用相同点【提出问题】提出以下问题让学生思索：(1)从柴油机的工作过程，你能说出柴油机的功率为什么更大吗？ (2)汽油机灵巧但效率较低，柴油机笨重
16、但效率较高，各有优点，它们在生活中各应用在哪些地方？（设计意图：利用实物演示与动画模拟，对比汽油机学习柴油机，增加学问的趣味性，加深对学问的理解记忆，有效地解决了重点。） 细致对比后回答：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 细致阅读课本，动手操作柴油机模型，仔细观看动画。组内探讨，依据汽油机的工作过程描述柴油机的工作过程。思索，组内沟通比较两者的不同之处，然后代表展示，其余同学进一步完善，得出异同之处，完成表格。 回忆柴油机的工作过程，回答：由于柴油机对空气的压缩程度比汽油更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。汽油机主要应用在汽车、飞机、摩托车等
17、；柴油机主要应用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船、重型机械等。（四）科学世界：现代汽车引导学生阅读科学世界“现代汽车”。汽车动力系统（设计意图：扩高校生视野，让学生了解物理学问的应用，体现了从物理到社会，同时也提高学生节约能源和爱护环境的意识。）阅读科学世界，了解现代汽车，拓展视野。 三、盘点收获引导学生总结收获：1、热机的原理是什么？2、四冲程汽油机的工作过程是怎样的？3、柴油机和汽油机有何异同点？师生共同解决存在的问题。学生探讨发言，梳理本节学问要点。四、课堂检测老师巡察、讲评反馈完成检测题。见附件3五、布置作业出示作业题课下完成。见附件4【板书设计】14.1热机一热机1定义：利用内能
18、做功的机械2热机的工作原理:把内能转化为机械能二汽油机1构造：2工作原理：吸气冲程:压缩冲程:机械能内能做功冲程:内能机械能排气冲程:三柴油机柴油机与汽油机的异同点【教学反思】一、案例的“亮点”1、对课本中的“用酒精灯给密闭在试管中的水加热”的试验进行了改进，利用红色薄塑料纸裹着棉花的塞子代替胶塞，将塞子飞出的现象改为棉花塞子在试管中渐渐向管口移动的现象，并通过引导学生对这个试验的分析，让学生深刻地理解了热机的原理，体现从生活走向物理的理念。2、主要采纳学生自主探究的方法，运用试验、实物模型展示、多媒体视频和flash动画等现代化教学手段，较形象演示四冲程内燃机的工作过程，增加感性相识，帮助学
19、生理解学问，再协作肯定数量的针对性练习，能让绝大多数学生对所学内容当堂消化和汲取。二、教学中易出现的问题1、汽油机和柴油机模型的操作和多媒体的运用，虽较形象地演示了活塞的运动状况和进、排气门的开闭状况，但如火花塞产生电火花、喷油嘴喷油、能量的转化等内容还不能很形象地演示，致使学生理解不透彻。2在观看现象时有部分同学抓不住要点的问题，有极少数学生对汽油机和柴油机的工作过程及曲轴旋转的圈数存在怀疑，应在以后的教学中注意培育这方面的实力。附件1:汽油机的工作过程冲程名称进气门开闭状况排气门开闭状况活塞运动方向冲程的作用能量的转化吸气冲程打开关闭向下空气和汽油的混合物被吸入汽缸。无能量转化压缩冲程关闭
20、关闭向上燃料混合物被压缩，使其温度上升。在压缩冲程末，火花塞产生电火花。机械能转化为内能做功冲程关闭关闭向下燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动，对外做功。内能转化为机械能排气冲程关闭打开向上排出废气无能量转化附件2：比较汽油机和柴油机的异同：汽油机柴油机不同点构造汽缸顶部是火花塞汽缸顶部是喷油嘴吸气冲程吸入汽油和空气的混合气体，只吸入空气。压缩冲程压缩程度较小压缩程度较大点火方式点燃式（火花塞点火）压燃式（柴油遇到热空气而燃烧）效率较低较高应用机体较轻，主要用于汽车、飞机、摩托车等。机体较重，主要用于载重汽车、火车、轮船等。相同点汽油机的火花
21、塞和柴油机的喷油嘴的工作时刻都是在压缩冲程末。都是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转两周，对外做功一次。排气冲程排出废气的过程相同。附件3：课堂检测1单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的依次排列正确的是（） 甲乙丙丁A丙、丁、乙、甲B.丁、甲、丙、乙C.乙、甲、丁、丙D.甲、乙、丙、丁2下列流程如图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化状况关于对图中的补充正确的是（）A做功冲程，内能转化为机械能，压缩冲程，机械能转化为内能B压缩冲程，内能转化为机械能，做功冲程，机械能转化为内能C做功冲
22、程，机械能转化为内能，压缩冲程，内能转化为机械能D压缩冲程，机械能转化为内能，做功冲程，内能转化为机械能3汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（）A柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气B在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的C柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高D在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高4热机是把_能转化为_能的机器，四冲程汽油机的一个工作循环是由、组成的，其中只有是燃气对活塞做功，其它三个要靠来完成。5如图所示，试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的_能转化为塞子的_能。四冲程汽油机工作过程中的冲程与上述能量转化过程相同。6如图所示，是某种内
23、燃机某一冲程的示意图，由图可知：（1）这种内燃机是（选填“汽油机”或“柴油机”）；（2）它在吸气冲程吸入的物质是（选填“空气”或“汽油”或“柴油”或“空气和汽油的混合物”）（3）图中内燃机处在冲程；该冲程中其能量转化是把能转化为能（4）若此内燃机飞轮速度为3000r/min，则每秒钟内燃气推动活塞做功_次，有个冲程。第5题图第6题图 参考答案：1B2D3C4内能机械能吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程做功冲程飞轮的惯性5内能机械能做功冲程6（1）柴油机；（2）空气（3）压缩内能机械能（4）25100附件4：作业题查阅资料，了解二冲程发动机和六冲程发动机的特点及原理。参考答案：略 初三物理上册第十
24、四章内能的利用复习学案 (总第课时）主备人：运用人：课题：复习第十四章内能的利用教学目标：1知道热机内燃机的工作原理及能量转化;2知道热值和热机效率的本质，并能用其解决简洁的热学问题。教学重难点：对热机、热值学问的理解。教学过程：一、自主学习1燃料燃烧：能转化为能。2热机是_，热机分为和，常见机分为和，3机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫_。在一个工作循环中曲轴转_周，活塞在气缸中往复运动_次，完成_冲程，对外做_次功。在_冲程中机械能转化为内能，在_冲程中内能转化为机械能。4汽油机工作的四个冲程中，只有_冲程是燃气对活塞做功，而_冲程、_冲程和_冲程要靠_
25、来完成。5柴油机和汽油机的区分是：在构造上，汽油机气缸顶部是_，而柴油机气缸顶部是_；在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是_，而柴油机吸入汽缸的是_；汽油机的点出方式是_，柴油机的点火方式是_。6_叫做这种燃料的热值，热值的单位是_，公式：_。7酒精的热值是3.0107J/kg，它表示：。煤气的热值是3.9107J/m3，它表示：。8热值反映的是某种物质的一种燃烧性质，只与燃料的有关，与燃料的、无关。9提高燃料利用率的详细措施有，等。10叫做热机的效率。公式：_。热机的效率总小于1的缘由是。11提高热机效率的途径有：、等。12能量的转化和守恒定律：。典型例题：自然气灶烧水，燃烧0.5m3的自然气，
26、使100kg的水从20上升到70。已知自然气的热值为q=7.0107J/m3。求：（1）0.5m3自然气完全燃烧放出的热量Q放。（2）水汲取的热量Q吸。（3）燃气灶的效率。 限时训练：（每题2分，共10分）1如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出在这个过程中，燃料的能转化为能，传给水和水蒸气。水蒸气把塞子冲出时，水蒸气的能转化为塞子的能。2下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（）。A汽油机与柴油机运用的燃料不同B柴油机采纳压燃式点火，汽油机采纳点燃式点火C柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞D柴油机与汽油机除运用的燃料不同外，在构造上完全相同3四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是（）A吸气冲程B压缩冲程C做功冲程D排气冲程4汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中表示做功冲程的是（） 5在柴油机的压缩冲程中，气体的温度和内能改变状况是（）A温度上升，内能增大B温度降低，内能减小C温度不变，内能不变D温度降低，内能增大 第17页 共17页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页