課題：16.4熱機教學設計

1、教學目標一、知識與技能1了解四沖程汽油機的基本工作原理。2從能量轉化的角度認識燃料的熱值。3了解內能的利用在人類歷史上的重要意義。4通過能量的轉化和轉移，認識效率。二、過程與方法“四沖程汽油機工作過程”實驗，使學生了解利用內能可以做功，認識內能的實際應用。2.通過學生討論和教師講解，使學生了解燃料的熱值和熱機效率。三、情感態(tài)度與價值觀“四沖程汽油機工作過程”,培養(yǎng)學生觀察和分析問題的能力?！翱茖W世界現(xiàn)代汽車”，擴展學生知識面。3.通過了解燃料的熱值和熱機效率，使學生樹立節(jié)約能源和提高效率的意識。教學重點了解汽油機的工作原理及能的轉化過程，燃料的熱值。教學難點了解熱機中的能量轉化及損失，了解熱機

2、效率。教具選擇汽油機模型、掛圖。教學過程一、創(chuàng)設問題情境，引入新課引入1教師演示圖16.4-1的實驗，用酒精燈給裝有水的試管加熱，可以看到沸騰的水將塞子飛出去了。請學生分析這一過程中能量的轉化情況：內能轉化為機械能?！編煛窟@一個簡單的現(xiàn)象卻引發(fā)了第一次工業(yè)革命，它讓我們進入了蒸汽時代，我們今天公路上跑的各種車輛的發(fā)動機也是利用這一簡單的現(xiàn)象工作的。是內能的利用讓我們進入了現(xiàn)代化社會。引入2教師演示：用酒精燈給試管中的水加熱。然后提問：酒精燈放出的熱量完全被水吸收了嗎？（沒有）怎樣讓內能多做一點有用功呢？（由于燃料在試管外燃燒，熱量散失損失較大，內能的利用率較低。如果把燃料移到內部去燃燒，就可以

3、更充分利用燃料了）提出今天的學習內容，汽車的心臟內燃機。二、師生共同活動，進行新課內燃機按照使用燃料的不同，分為汽油機和柴油機，他們的原理基本相似，我們今天一起來研究一下汽油機。播放flash認識內燃機的結構動畫：展現(xiàn)汽油機工作的四大沖程及其連續(xù)工作過程，可以用按鈕控制每個沖程動作。結合模型。給學生講解：(1)汽油機的構造：氣缸、活塞、進氣閥門、排氣閥門、曲軸連桿、飛輪。(2)汽油機的沖程：汽油機活塞在氣缸內上下往復運動，從一端運動到另一端就叫做一個沖程，每個沖程完成一種工作，汽油機的每個循環(huán)有四個沖程。(3)四大沖程：通過動畫模擬，詳細講解每個沖程的活塞動作情況以及功能。內燃機的工作原理以一

4、個循環(huán)為一個單元，一個循環(huán)又分為四個沖程開始工作前，活塞位于氣缸上端，進、排氣門均關閉。工作時，活塞由上向下運動，進氣門打開，排氣門仍關閉。由于缸內體積增大，壓強減小，空氣和汽油的混合氣體被吸入氣缸。這是第一個沖程叫做吸氣沖程?；钊\動到最下端，就開始轉為向上運動。這時進氣門、排氣門都關閉，混合氣體被強行壓縮，使氣體的溫度升高，壓強增大。這是第二個沖程叫做壓縮沖程。此過程機械能轉化為內能。壓縮結束時雖然溫度較高，但未能達到燃料的燃點。在壓縮沖程結束的瞬間，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓氣體，高溫高壓燃氣推動活塞由上向下運動，通過連桿帶動曲軸轉動。實現(xiàn)了內能向機械能的轉化。這是第

5、三個沖程叫做做功沖程。此過程內能轉化為機械能。做功沖程結束，活塞繼續(xù)由下向上運動，進氣門關閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣被活塞推出缸外。這是最后一個沖程排氣沖程。此后，活塞又由上向下運動，從此進入下一輪循環(huán)。(4)能的轉化讓學生分析在整個過程中能的轉化情況，學生利用已有的知識，和書上的介紹得出結論：通過外力先使飛輪和曲軸轉動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，消耗機械能來幫助內燃機完成吸氣、壓縮兩個沖程，內燃機一旦開始做功，內能就會轉化成曲軸的機械能。這時曲軸獲得的機械能一部分推動汽車轉動做功，一部分通過飛輪（與曲軸相連的質量較大的輪子）保存起來。然后依靠飛輪的慣性再反過來向外輸出帶動曲軸轉動，靠

6、消耗飛輪的機械能完成排氣以及下一循環(huán)的吸氣、壓縮。這樣內燃機就可連續(xù)工作下去了。讓學生觀看汽油機的連續(xù)工作過程，加深印象。讓學生閱讀“科學世界”現(xiàn)代汽車，了解蓄電池和汽車發(fā)動機以及電子燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)越性。2.燃料的熱值【師】內燃機工作時都要消耗燃料，燃料燃燒是將化學能轉化為內能，那么相同質量的不同燃料燃燒時釋放出的熱量是否相同呢？學生歸納得出結論：應該不相同。教師繼續(xù)提問，那么如何比較燃料放出熱量的多少呢？學生利用上節(jié)學過的比熱容類比，可以想到：看單位質量的某種物質燃燒放出的熱量多少進行比較。教師介紹（展示）：物理學中，把1kg某種物質完全燃燒放出的熱量叫做這種物質的熱值。熱值符號q，單位J

7、/kg。計算公式Q=mq。×107×107J。3.熱機的效率【師】同學們想一想，在家里用柴燒飯的時候，柴的化學能被完全利用了嗎？如果沒有，又跑到哪些地方去了？學生分組討論，得出結論：能量不可能被完全利用，首先柴不能完全燃燒，煙灰?guī)ё咭徊糠謨饶?，鍋、灶體都要吸熱。教師告訴學生，家里的柴灶的燃料有效利用的很少，比如燒開水，只有被水吸收的那些熱量才是有效利用的部分，在物理學中我們把有效利用的熱量和燃料完全燃燒放出的能量的比值叫做效率。比如柴灶的效率還不到10。這樣浪費的能源太多了，同學們能不能設計一款效率高的灶來？引導學生提出設計思路：提高效率的辦法就是，哪里損失了能量，就從哪里

8、入手解決它。學生設計灶，教師利用投影進行點評。最后讓學生得出內燃機效率的概念：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量的比值，叫做熱機效率。教師介紹各種熱機的效率，蒸汽機6-15 ，汽油機20-30，柴油機30-45。讓學生思考，現(xiàn)代各國都在大力開發(fā)柴油發(fā)動機汽車的原因。三、課堂小結回顧本節(jié)的內容，利用前面的flash動畫：1.內燃機 工作時有四大沖程，分別是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，每個循環(huán)活塞上下往復兩次，曲軸轉兩周，向外做功一次。2.把1kg某種物質完全燃燒放出的熱量叫做這種物質的熱值。Q=mq 。4.熱機的效率是指用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量的比值。四、填空與選擇1一臺四沖程的汽油機每分鐘完成300個沖程，則1 min完成_75_個工作循環(huán)，活塞來回_150_次，做_75_次功。2如下圖所示為某汽油機四個沖程的示意圖，下列排列順序正確的是（ C ）A甲乙丙丁 B乙甲丁丙 C甲乙丁丙 D丁乙甲丙3汽油機甲的效率比汽油機乙的效率高，這說明（ C ）A甲做的有用功多 B甲比乙用的汽油少 C完全燃燒相等的汽油，其內能轉化為有用功的能量甲比乙多D相同的時間內，汽油機甲比乙所用的汽油節(jié)約一些五、課后作業(yè)“STS”從火車到火箭。2.完成課后的動手動腦學物理1、2、3題。第三題的設計進行評比，優(yōu)勝作品作為班級收藏。六、板書設計課題：