14.2內(nèi)能的利用解析

1、第十四章內(nèi)能的利用第二節(jié)熱機(jī)的效率1課時新授課棗莊市第41中學(xué)劉雪艷授課時間：2013年9月【教學(xué)目標(biāo)】（一） 知識與技能：1.建立熱值概念。知道熱值是燃料燃燒放熱的特性，了解熱值的表示法和常見燃料的熱值，能利用熱值表進(jìn)行有關(guān)燃燒放熱的簡單計(jì)算。2.了解熱機(jī)效率。知道熱機(jī)工作時燃料釋放能量的主要流向，知道可以怎樣提高熱機(jī)效 率。（二） 過程與方法燃料燃燒時能量的主要流向。（三） 情感態(tài)度價值觀增強(qiáng)環(huán)保意識。【教學(xué)重點(diǎn)】熱機(jī)的效率及影響熱機(jī)效率大小的主要因素，提高熱機(jī)效率的方法和意義?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】熱機(jī)能量流失的方向【教學(xué)方法】：啟發(fā)教學(xué)、小組討論、觀察實(shí)驗(yàn)等方法【教學(xué)準(zhǔn)備】：多媒體課件【教學(xué)過程

2、】主要教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖復(fù)習(xí)提問一.復(fù)習(xí)提問：什么是機(jī)械效率？引入二.新課引入：熱機(jī)是利用燃料燃燒釋放的內(nèi)能 轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器，它跟所有機(jī)械一樣，也有效 率的問題，這一節(jié)我們就來討論這個問題。（板書：課題）創(chuàng)始情景， 激發(fā)求知欲講授新課三.講授新課：燃料分類（一）燃料的熱值1、常見的燃料提出問題：說到燃料燃燒，那么你所了解的燃 料都有那些呢？燃料燃燒時能量如何轉(zhuǎn)化？如果 將這些燃料分類，可以怎樣劃分？小組內(nèi)思考討論， 燃料舉例并分類。通過小組討 論的合作學(xué) 習(xí)方式，拓 展學(xué)生知識燃料的熱值有煤、石油（加工煉制成汽油、煤油、柴油和液化 氣等）、天燃?xì)獾龋r(nóng)村還用草木等植物

3、的秸桿作燃料。 燃料總體上可以分為固態(tài)燃料、液態(tài)燃料和氣態(tài)燃料?；卮饐?題：燃料 燃燒將化 學(xué)能面， 爭強(qiáng)合 作能力，有 效的打開思 路，活躍思 維。（多媒體課件輔助展示各種燃料圖片）2.熱值概念：不同的燃料即使質(zhì)量相同，完全燃燒放出的熱量 也是不同的，這個特性可以用熱值表示。弓I導(dǎo)學(xué)生自學(xué)P22課文，多媒體展示問題：（1）什么叫燃料的熱值，用什么字母表示？（2）結(jié)合P23、資料說出固態(tài)和液態(tài)燃料的熱值 單位，以及氣態(tài)燃料熱值的單位？（3）燃料的熱值有什么物理意義？一科持煥ft算比自學(xué)課 文，小組 內(nèi)討論， 回答問 題。燃料熱值部分由學(xué)生自學(xué)結(jié)合小組合作學(xué)習(xí)的方式來處 理，有利于 學(xué)習(xí)的緩 沖

4、，加上教 師的精講點(diǎn) 撥，直至接 受程度不同 的學(xué)生都能 夠達(dá)成目 標(biāo)。熱值是燃料本身的的一種特性， 只與 燃料的種 類有關(guān)，與燃料的 形態(tài)、體 積、質(zhì)量、以及是否 完全燃燒 均沒有關(guān) 系。（多媒體實(shí)物投影展示課本“小資料”圖片， 輔助講解熱值的單位及物理意義。、質(zhì)量相等的不同燃料在完全燃燒時所放出的熱量 是不同的。熱值是燃料本身的的一種特性，即不同燃料 在燃燒過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小它只與 燃料的種類有關(guān),與燃料的形態(tài)、體積、質(zhì)量、以及是 否完全燃燒均沒有關(guān)系。多媒體逐步給出相關(guān)概念同步板書。1、 定義：在物理學(xué)中，把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。（板

5、書）2、單位：J/kgJ/kg （固液燃料）或者 J/mJ/m3 3（氣態(tài)燃料） （板書）3、公式：Q=m或者Q=Vq（板書）4、 物理意義：表示 1kg1kg 某種燃料在完全燃燒時所放 出的熱量。適當(dāng)筆記熱機(jī)的效率（二）熱機(jī)的效率：1、熱機(jī)的能量損失教師：一輛汽車從身旁駛過，有時根據(jù)人的嗅覺就 能知道它的發(fā)動機(jī)是汽油機(jī)還是柴油機(jī)。這是為什根據(jù)學(xué)生生活中常見現(xiàn)么？學(xué)生：因?yàn)樗鼈兣懦龅臍怏w的味道不同。教師：說得很對。但你們想過沒有，排出的氣體中仍 汽油或柴油味這說明了什么？學(xué)生：說明汽油或柴油并未完全燃燒。思考討 論，回答 問題，教師：既然燃料沒有完全燃燒，就說明有一部分能熱機(jī)的能量損失：1燃料

6、未 能完全 燃。2.廢氣和 散熱帶走 一部分內(nèi) 能。3.克服摩擦做功量被白白地?fù)p失掉了板書：二、熱機(jī)的能量損失（1 1） 燃料未能完全燃 燒教師：再想想，除此之外還有些什么損失？ 學(xué)生：排出的氣體中還具有內(nèi)能。教師：有人曾用汽車的尾氣加熱飯菜就說明了這一 點(diǎn)。除此之外，氣缸壁等也會傳走一部分內(nèi)能。同步簡要筆記小組內(nèi)合作學(xué)習(xí)象提出問 題，有助于 學(xué)生打開思 路，幫助理 解知識。合 作學(xué)習(xí)也可 以起到集思 廣益的作 用，比較節(jié) 省課時資 源，課堂效 率大大提板書：（2 2）廢氣和散熱帶走一部分內(nèi)能（多媒體同步播放內(nèi)燃機(jī)排放尾氣的視頻或 者圖片，輔助講解熱機(jī)的能量損失） 教師：以上這些都是沒有轉(zhuǎn)化成

7、機(jī)械能的內(nèi)能。 那 么曲軸獲得的機(jī)械能是不是全部做了有用功？學(xué)生：不是，有一部分要傳給飛輪以維持其繼續(xù)轉(zhuǎn) 動。教師：除此之外，由于各零部件之間有摩擦，曲軸 還需克服摩擦做功。板書：（3 3）克服摩擦做功（多媒體同步展示飛輪及內(nèi)燃機(jī)帶動機(jī)車運(yùn)轉(zhuǎn) 的動態(tài)視頻或者圖片，輔助講解飛輪以及摩擦所消 耗的機(jī)械能觀察思考觀察思考2、熱機(jī)的效率由于以上原因，真正用來做有用功的能量只占 燃燒燃料所能提供能量的一部分。所占比例的大 小，也就成了熱機(jī)性能的標(biāo)志。為此，我們再介紹 一個新的概念：觀察圖片思考動 態(tài) 視 頻 的展示， 或者 是相關(guān)圖片 的介紹能夠 幫助學(xué)生理 解知識，拉 近認(rèn)知與物 理實(shí)際間的 距離，直

8、觀 而且有效。先 講 熱 機(jī) 的能 量 損 失 再講 熱 機(jī) 的 效率， 符合中 學(xué)生的認(rèn)知 特點(diǎn)。這樣 處理知識， 能夠很好的 實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)的 突破。在講解完畢“熱機(jī)能量損失”的基礎(chǔ)上結(jié)合能練習(xí)：例1：在觀察水的沸騰實(shí)驗(yàn)中，用酒精燈將杯中230g, 60C的熱水加熱到沸騰，共用去2.5g的酒 精，問：酒精完全燃燒所釋放的熱量中有百分之幾熱機(jī)效率的定義 公式（輔以能流圖講解更加直觀，易于理解）課堂練習(xí)（板書：）三、熱機(jī)效率：1、概念：熱機(jī)所做的有用功與所用燃料完全燃燒 釋放的熱量之比叫做熱機(jī)的效率， 用熱機(jī)效率來描述 熱機(jī)的性能。2、公式：n =Q有用IQ總或n =W有用/ Q總同步簡要筆記流圖講

9、解，加上新課伊 始已經(jīng)復(fù)習(xí) 過機(jī)械效 率，順理成 章得出熱機(jī) 效率概念。比較符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。思考討論完成習(xí)題， 并規(guī) 范寫出解 題過程。規(guī) 范 計(jì) 算 題解題步驟，以及簡潔清 晰的寫出計(jì) 算過程，是 中學(xué)生的必 備能力點(diǎn)之 一。同時養(yǎng) 成良好的答 題習(xí)慣，保 持卷面工整 清潔，是中 考成功的必 備條件之 一，需要從 日常點(diǎn)滴入 手。這兒對 于規(guī)范的書 寫解題過程 顯得尤為必 要，但是耗 時不宜過多。根 據(jù) 講 解或 者 集 體評 議 修 改自 己 的 答案， 簡要 筆記。熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。熱機(jī)的 各種損失中，廢氣占最多，應(yīng)減小廢氣的能量損失。 由于損失的原因比較多，所以熱機(jī)

10、的效率一般都較 低。（參閱幾種熱機(jī)的效率，內(nèi)燃機(jī)的能流圖以及火電站 的能流圖，多媒體展示圖片）提高熱機(jī)效率的措施：1.讓燃料盡可能充分燃燒。2.減少內(nèi)能的損失。3.減小各部分之間的摩擦。下一-r:|-教師：熱機(jī)是人類使用的主要動力機(jī)。盡管它 的效率還不高。我們?nèi)匀浑x不了它。問題的關(guān)鍵是 如何改進(jìn)和提高它的性能。經(jīng)過上面的分析，誰能 歸納一下改進(jìn)熱機(jī)的總體設(shè)想？板書：3、如何提高熱機(jī)的效率學(xué)生：改善燃料的燃燒條件，讓燃料盡可能充 分燃燒。減少內(nèi)能的損失。學(xué)生：減小各部分之間的摩擦，使運(yùn)動部件潤 滑良好。教師：讓其盡可能完全燃燒，可通過改善燃燒 環(huán)境，調(diào)節(jié)油、 氣比例等來實(shí)現(xiàn)。 為了減小摩擦需 要

11、經(jīng)常保養(yǎng)機(jī)器，適當(dāng)調(diào)節(jié)各零部件間間隙，并注 意保持潤滑等。另外還應(yīng)下決心關(guān)停一些冒黑煙、耗能大的熱機(jī)，以提高熱機(jī)的整體水平。（板書）：（1）讓燃料盡可能充分燃燒。（2）結(jié)合圖片思考討 論，小組 內(nèi)合作學(xué) 習(xí)減少內(nèi)能的損失。（3）減小各部分之間的摩擦。 教師：提高熱機(jī)的效率，并非易事，需要解決 的問題還很多，甚至每前進(jìn)一步都要付出艱苦的努 力，不過我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以 及新能源的不斷開發(fā)，熱機(jī)的性能一定會得到較大 提高。我們也期待著現(xiàn)在的青年中能涌現(xiàn)出更多瓦特式的人才，為人類研制出更新更好的熱機(jī)。提問：（1）看24頁的一般熱機(jī)效率，不同的熱機(jī) 的效率一般不同，那么想一下熱機(jī)效率會

12、不會達(dá)到100%?簡要筆記由 于 前 面 兩個 環(huán) 節(jié) 已 經(jīng)講 的 比 較 透徹， 本環(huán)節(jié) 教師不必過 多講解，只 需要將問題 提出，然后 交給學(xué)生思 考就好。討 論時可以根 據(jù)學(xué)生情況 適當(dāng)點(diǎn)撥， 同時要關(guān)注 余下的課時 資源，不可 用時過多。(熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱設(shè)備)(2) 提高內(nèi)能的綜合利用率。把直接燒煤、燃 油改為燒其工業(yè)副產(chǎn)品；把內(nèi)能的一次利用變?yōu)槎?次利用(如用余熱供暖等)。(3) 充分開發(fā)、利用污染小或無污染的能源(如 太陽能等)。我國政府歷來重視環(huán)境問題，把發(fā)展經(jīng)濟(jì)與保 護(hù)環(huán)境放到了同等重要的位置。只要我們大家都能 像重視生命一樣重視環(huán)境，責(zé)無旁貸地承擔(dān)起保護(hù) 環(huán)境的義務(wù)，難題

13、也就變得不難了，就一定能使天 更藍(lán)、水更清。課堂小結(jié)引導(dǎo)學(xué)生將本節(jié)課內(nèi)容總結(jié)內(nèi)能與環(huán)境學(xué)生：不會(2)機(jī)械效率和熱機(jī)效率是不是一回事？教師：用機(jī)械做功時，有用功和總功的比值叫做機(jī)械效率，熱機(jī)的燃料釋放出的能量用來開動熱機(jī)，這些熱量不會用來全部做有用功也就是不會用來全部開動熱機(jī)，那么有用的熱量與總的熱量之比就是熱勁效率?？梢娧芯康膯栴}是不一樣的，不過研究問題的思想是一樣的，都反映的是性能的好壞，機(jī)械效率是機(jī)械做功的性能的好壞，熱機(jī)效率是熱機(jī)性能好壞的標(biāo)志。4內(nèi)能對環(huán)境的影響。(1)廢氣污染(CO、SO、酸雨)思考答問類比學(xué)習(xí)法能夠增強(qiáng)學(xué)生對于熱機(jī)效率的理 解。(2)噪聲污染。5.保護(hù)環(huán)境，減小污

14、染措施。(1)改進(jìn)燃燒設(shè)備，采取集中供熱，加裝消煙 除塵裝置。本 部 分 的 處理 屬 于 拓 展性內(nèi)容， 可 以根據(jù)課堂 具體情況添 加，也可以 作為課下實(shí) 踐性作業(yè)。目 的 在 于 延伸課堂知 識，增強(qiáng)運(yùn) 用能力。1.燃燒甲、乙兩種燃料，甲放出的熱量比乙多，貝U（）A、甲的質(zhì)量一定大B、甲的熱值一定大C、甲的比熱容一定大D、條件不足無法判斷2.下面現(xiàn)象中， 屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的現(xiàn)象是（）A、兩決塊相互摩擦，冰塊熔化B、水蒸汽推動活塞做功C、壓縮氣體，溫度升高D、用太陽灶燒水3.煤的熱值大于干木柴的熱值，這里是指（）A、煤比干木柴含有的熱量多一些B、燒煤比燒干木柴產(chǎn)生的溫度高一些C、燒煤比

15、燒干木燒產(chǎn)生的熱量多一些D、要使它們放出相同的熱量，燒煤用的質(zhì)量較少4.兩種燃料的熱值之比為2:1,它們的質(zhì)量之比為1:4,那么這兩種燃料完全 燃燒放出的熱量之比為（）A.1:2B.2:1C.8:1D.4:15為了提高熱機(jī)效率，可采取的措施是（）A.采用熱值高的燃料B.降低熱機(jī)功率C保證良好的潤滑減少摩擦D.以上措施都可以6.燃料的燃燒是一種 _ 化；在燃燒過程中，燃料的 _ 能轉(zhuǎn)化為_能07.10千克汽油完全燃燒放出4.6 X08J的熱量，則汽油的熱值為 _J/Kg。8._無煙煤的熱值是3.4 X07J/Kg，表示的意義是_。如要獲得1.7 X08J的量，需要完全燃燒 _Kg無煙煤。9._一

16、臺柴油機(jī)的熱機(jī)效率為25%，表示的意思是_那部分能量在_ 能量中占_ 用這臺柴油機(jī)工作時，完全燃燒2Kg的柴油可 做有用功Jo（柴油的熱值為3.3 X107J/Kg）答案：1.D2. B3. D4. A5. C6.化學(xué)化學(xué)內(nèi)7. 4.6X107J8.1kg無煙煤完全燃燒放出的熱量是3.4X107J 59.用來做有用功的燃料完全燃燒放出的25% 1.65X107J布置作業(yè)1.課下閱讀課本P25STS“從火車到火箭”2.實(shí)踐作業(yè)：課下調(diào)查研究“提咼熱機(jī)效率的積極意義”。14 . 2熱機(jī)的效率達(dá)標(biāo)檢測板一、燃料的熱值：1.燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。書2.熱值定義：在物理學(xué)中，把某種燃料完全燃燒放出的熱

17、量與其質(zhì)量之比叫做這 種燃料的熱值。3.單位：J/kg（固、液態(tài)燃料）或者J/m3（氣態(tài)燃料）4.公式：Q=m或者Q=Vq5.物理意義：表示1kg某種燃料在完全燃燒時所放出的熱量。二、 熱機(jī)的能量損失：1燃料未能完全燃燒2.廢氣和散熱帶走一部分內(nèi)能3.克服摩擦做功三、 熱機(jī)效率：1.概念：熱機(jī)所做的有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫做熱機(jī)的 效率，用熱機(jī)效率來描述熱機(jī)的性能。2.公式：n =Q有用/Q總或n =W有用/ Q總3.如何提高熱機(jī)的效率(1) 讓燃料盡可能充分燃燒。(2) 減少內(nèi)能的損失。(3) 減小各部分之間的摩擦。本節(jié)課內(nèi)容教學(xué)中有多個環(huán)節(jié)是放手給學(xué)生的,比如熱值相關(guān)概念、

18、熱機(jī)效率定義的得出和課堂反饋練習(xí)等環(huán)節(jié)， 這些學(xué)生自主學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)每個班 級情況是會有些差別，課前的設(shè)計(jì)盡管考慮到了，但是個別班級授課會出現(xiàn) 過分延時的情況，應(yīng)當(dāng)節(jié) 省課時資源。根本原因在于問題的設(shè)置，指向性 應(yīng)當(dāng)更明確。二本節(jié)課有師生互動的環(huán)節(jié)(熱機(jī)的能量損失和如何提高熱機(jī)的效率) 不需要發(fā)散拓展太多，能夠收放適當(dāng)效果最好，并不是發(fā)散的越多越好。本節(jié)課的課件媒體資源盡量以圖片為主，能夠反映熱機(jī)的動態(tài)工作過程 就好，過多的視頻會分散學(xué)生的注意力， 對于知識的關(guān)注度會受影響。資源 的選擇上，實(shí)用性是首要條件。被水吸收？解：酒精完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q=m酒精q酒精=3.0 x107J/kgX2.5x10* 3 * 5Kg4=7.5X10 J水吸收的熱量：Q=c水m*At水33=4.2X10 J/(kgC)X250X1