2024學(xué)年九年級物理上冊 第2章 改變世界的熱機2.3 熱機效率教學(xué)實錄 （新版）教科版

2024學(xué)年九年級物理上冊第2章改變世界的熱機2.3熱機效率教學(xué)實錄（新版）教科版課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容2024學(xué)年九年級物理上冊第2章改變世界的熱機2.3熱機效率教學(xué)實錄（新版）教科版

1.教材章節(jié)：第2章改變世界的熱機2.3熱機效率

2.內(nèi)容：了解熱機效率的定義，掌握熱機效率的計算方法，探究熱機效率與燃料種類、工作條件等因素的關(guān)系。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究：通過實驗探究熱機效率，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力。

2.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到熱機效率對能源利用的重要性，培養(yǎng)節(jié)約能源和環(huán)保意識。

3.科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境：使學(xué)生理解熱機效率在能源轉(zhuǎn)換和環(huán)境保護(hù)中的作用，提升跨學(xué)科思維能力。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學(xué)生在進(jìn)入九年級物理學(xué)習(xí)之前，已經(jīng)對能量、力和運動等基本物理概念有了初步的了解。他們可能已經(jīng)學(xué)習(xí)了能量轉(zhuǎn)換的基本原理，如動能和勢能的轉(zhuǎn)換，以及能量守恒定律。此外，他們可能對熱能和機械能的基本概念有所接觸，但可能缺乏對熱機效率這一具體概念的理解。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

九年級學(xué)生對物理學(xué)科通常表現(xiàn)出較高的興趣，他們喜歡通過實驗和動手操作來學(xué)習(xí)。學(xué)生的學(xué)習(xí)能力方面，他們已具備一定的邏輯思維和抽象思維能力，能夠理解復(fù)雜的概念。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，有的學(xué)生偏好通過實驗和直觀演示來學(xué)習(xí)，而有的學(xué)生則更傾向于通過閱讀和理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在理解熱機效率時可能遇到的困難包括：如何將抽象的熱機效率概念與實際的熱機工作過程聯(lián)系起來；如何正確進(jìn)行熱機效率的計算，理解效率與能量損失的關(guān)系；以及如何分析影響熱機效率的因素。此外，學(xué)生可能對熱機效率與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系理解不夠深入，需要通過實例和討論來加強這一方面的認(rèn)識。四、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：結(jié)合多媒體課件，講解熱機效率的基本概念和計算方法，幫助學(xué)生建立初步的理論框架。

2.討論法：引導(dǎo)學(xué)生討論不同類型熱機的效率差異，提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。

3.實驗法：設(shè)計簡單的實驗，讓學(xué)生親自操作，觀察熱機效率的變化，加深對理論知識的理解。

教學(xué)手段：

1.多媒體課件：展示熱機工作原理的動畫，幫助學(xué)生直觀理解熱機效率的概念。

2.實驗器材：提供實驗設(shè)備，讓學(xué)生通過實際操作驗證熱機效率的計算。

3.教學(xué)軟件：使用在線模擬軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行熱機效率的模擬實驗。五、教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（教師）同學(xué)們，今天我們來學(xué)習(xí)一個新的物理概念——熱機效率。大家可能已經(jīng)對熱機和能量轉(zhuǎn)換有所了解，那么，什么是熱機效率呢？今天我們就來揭開這個神秘的面紗。

（學(xué)生）好的，老師。

二、新課講授

1.熱機效率的定義

（教師）首先，我們要明確熱機效率的定義。熱機效率是指熱機用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。也就是說，它反映了熱機將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率。

（學(xué)生）老師，那熱機效率的公式是怎樣的呢？

（教師）熱機效率的公式是：η=W/Qh，其中η表示熱機效率，W表示熱機做的有用功，Qh表示燃料完全燃燒放出的熱量。

2.熱機效率的計算

（教師）接下來，我們來學(xué)習(xí)如何計算熱機效率。首先，我們需要測量熱機做的有用功W和燃料完全燃燒放出的熱量Qh。然后，根據(jù)公式η=W/Qh，計算出熱機效率。

（學(xué)生）老師，如果燃料完全燃燒放出的熱量Qh無法直接測量，我們該怎么辦呢？

（教師）如果無法直接測量Qh，我們可以通過測量熱機做的有用功W和燃料的質(zhì)量m來間接計算。根據(jù)燃料的熱值q，我們可以得到燃料完全燃燒放出的熱量Qh=mq。然后，代入公式η=W/Qh，計算出熱機效率。

3.影響熱機效率的因素

（教師）影響熱機效率的因素有很多，比如燃料的種類、熱機的工作條件等。接下來，我們通過實驗來探究這些因素對熱機效率的影響。

（學(xué)生）好的，老師。

三、實驗探究

1.實驗?zāi)康?/p>

（教師）本實驗的目的是探究燃料種類和熱機工作條件對熱機效率的影響。

2.實驗器材

（教師）實驗器材包括：熱機、不同種類的燃料、溫度計、秒表、天平等。

3.實驗步驟

（教師）首先，我們選擇一種燃料，將其放入熱機中，測量熱機做的有用功W和燃料的質(zhì)量m。然后，記錄下熱機的溫度變化，計算出熱機效率η。接著，我們更換另一種燃料，重復(fù)上述步驟，比較兩種燃料的熱機效率。

（學(xué)生）老師，我們還需要注意什么？

（教師）在實驗過程中，我們要確保燃料完全燃燒，避免浪費。同時，要注意安全，防止?fàn)C傷等意外發(fā)生。

4.實驗結(jié)果與分析

（教師）通過實驗，我們得到了不同燃料的熱機效率。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，我們可以分析出影響熱機效率的因素。

四、課堂小結(jié)

（教師）今天我們學(xué)習(xí)了熱機效率的概念、計算方法以及影響熱機效率的因素。希望大家通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠掌握熱機效率的相關(guān)知識，并將其應(yīng)用于實際生活中。

五、課后作業(yè)

（教師）請同學(xué)們完成以下作業(yè)：

1.查閱資料，了解不同類型熱機的效率特點。

2.設(shè)計一個實驗，探究某種因素對熱機效率的影響。

3.結(jié)合實際，談?wù)勅绾翁岣邿釞C效率。

（學(xué)生）好的，老師。我們一定會認(rèn)真完成作業(yè)。

六、教學(xué)反思

（教師）本節(jié)課通過講授、實驗和討論等多種教學(xué)方法，幫助學(xué)生掌握了熱機效率的相關(guān)知識。在今后的教學(xué)中，我將進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)效果。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-熱機效率的歷史背景：介紹熱機效率的發(fā)展歷程，從早期的蒸汽機到現(xiàn)代的內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C，探討不同時期熱機效率的提升。

-熱機效率的應(yīng)用實例：選取一些實際應(yīng)用中的熱機，如汽車發(fā)動機、船舶推進(jìn)器等，分析其熱機效率的特點和影響因素。

-熱力學(xué)第一定律和第二定律：講解熱力學(xué)第一定律和第二定律在熱機效率計算中的應(yīng)用，幫助學(xué)生理解熱機效率的理論基礎(chǔ)。

-環(huán)境保護(hù)與能源利用：探討熱機效率與環(huán)境保護(hù)、能源利用的關(guān)系，強調(diào)提高熱機效率對于節(jié)能減排的重要性。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍：《熱力學(xué)基礎(chǔ)》、《能源轉(zhuǎn)換與利用》等，幫助學(xué)生深入理解熱機效率的物理原理。

-觀看科普視頻：推薦一些關(guān)于熱機效率的科普視頻，如“熱機效率的奧秘”、“內(nèi)燃機工作原理”等，通過視覺直觀感受熱機效率。

-參與實踐活動：組織學(xué)生參觀工廠或?qū)嶒炇?，實地觀察熱機的工作過程，了解熱機效率在實際中的應(yīng)用。

-小組討論：鼓勵學(xué)生分組討論熱機效率的相關(guān)問題，如“如何提高熱機效率？”“熱機效率與環(huán)保的關(guān)系是什么？”等，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和批判性思維。

-設(shè)計實驗項目：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗項目，通過實驗驗證熱機效率的影響因素，提高學(xué)生的實驗操作能力和科學(xué)探究能力。

-制作學(xué)習(xí)卡片：讓學(xué)生制作關(guān)于熱機效率的學(xué)習(xí)卡片，總結(jié)知識點，加深對熱機效率的理解和記憶。

-課外閱讀：推薦一些與熱機效率相關(guān)的課外閱讀材料，如科普雜志、科學(xué)博客等，拓寬學(xué)生的知識面。

-研究論文：鼓勵學(xué)生閱讀一些關(guān)于熱機效率的研究論文，了解該領(lǐng)域的最新研究成果和發(fā)展趨勢。

-能源知識競賽：組織學(xué)生參加能源知識競賽，提高學(xué)生對能源利用和環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。七、板書設(shè)計①熱機效率的定義

-熱機效率：熱機做的有用功與燃料完全燃燒放出的能量之比

-公式：η=W/Qh

②熱機效率的計算

-有用功W：熱機輸出的機械能

-燃料完全燃燒放出的熱量Qh：燃料的熱值乘以燃料質(zhì)量

-熱值q：單位質(zhì)量燃料完全燃燒放出的熱量

③影響熱機效率的因素

-燃料種類

-熱機工作條件（如溫度、壓力）

-熱機設(shè)計（如熱機結(jié)構(gòu)、熱交換效率）

-燃料燃燒充分程度

④熱機效率與環(huán)保

-提高熱機效率的重要性：減少能源消耗，降低環(huán)境污染

-熱機效率與溫室氣體排放的關(guān)系

⑤實驗探究

-實驗?zāi)康模禾骄咳剂戏N類和熱機工作條件對熱機效率的影響

-實驗器材：熱機、不同種類燃料、溫度計、秒表、天平等

-實驗步驟：測量有用功W、燃料質(zhì)量m、燃料燃燒熱量Qh，計算熱機效率η

⑥課后思考

-如何提高熱機效率？

-熱機效率與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系

-熱機效率在能源利用中的應(yīng)用八、重點題型整理1.計算題：已知某熱機的有用功為3000J，燃料完全燃燒放出的熱量為10000J，求該熱機的效率。

答案：熱機效率η=W/Qh=3000J/10000J=0.3，即30%。

2.應(yīng)用題：一輛汽車的發(fā)動機效率為28%，燃料的熱值為45MJ/kg，若汽車行駛10km，消耗燃料5kg，求汽車發(fā)動機做的有用功。

答案：首先計算燃料完全燃燒放出的熱量Qh=m*q=5kg*45MJ/kg=225MJ=2.25*10^8J。

然后計算汽車發(fā)動機做的有用功W=η*Qh=0.28*2.25*10^8J=6.3*10^7J。

3.判斷題：熱機效率越高，說明熱機做的有用功越多。

答案：錯誤。熱機效率高說明燃料燃燒放出的能量中有較大比例被轉(zhuǎn)化為有用功，但并不意味著熱機做的有用功一定多，還取決于燃料的消耗量。

4.分析題：分析影響熱機效率的因素，并舉例說明。

答案：影響熱機效率的因素包括：

-燃料種類：不同燃料的熱值不同，影響燃料完全燃燒放出的熱量，從而影響熱機效率。

-熱機工作條件：溫度、壓力等條件的變化會影響熱機的熱交換效率，進(jìn)而影響熱機效率。

-熱機設(shè)計：熱機的結(jié)構(gòu)、材料等設(shè)計因素會影響熱機的熱交換效率和工作效率。

-燃料燃燒充分程度：燃料燃燒不充分會導(dǎo)致能量損失，降低熱機效率。

舉例：例如，內(nèi)燃機中，燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計、空氣與燃油的混合比例等都會影響燃料的燃燒充分程度，進(jìn)而影響熱機效率。

5.實驗題：設(shè)計一個實驗，驗證燃料種類對熱機效率的影響。

答案：實驗步驟：

-準(zhǔn)備兩種不同種類的燃料（如汽油和柴油）。

-將兩種燃料分別加入相同型號的熱機中。

-在相同的工作條件下，測量兩種燃料的熱機做的有用功。

-計算兩種燃料的熱機效率，比較其差異。

-分析實驗結(jié)果，得出燃料種類對熱機效率的影響。教學(xué)反思與總結(jié)今天這節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了熱機效率這一重要的物理概念?；仡櫿麄€教學(xué)過程，我覺得有幾個方面值得反思和總結(jié)。

首先，我覺得在教學(xué)方法上，我嘗試了多種方式來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，我通過多媒體課件展示了熱機工作原理的動畫，讓學(xué)生直觀地理解了熱機效率的概念。我還設(shè)計了一些實驗，讓學(xué)生親自操作，通過實驗結(jié)果來驗證理論。這些方法似乎起到了一定的效果，學(xué)生們在課堂上表現(xiàn)得比較活躍，參與度也較高。

然而，我也發(fā)現(xiàn)了一些不足。比如，在講解熱機效率的計算方法時，有些學(xué)生顯得有些迷茫，可能是因為這個概念比較抽象，難以理解。在今后的教學(xué)中，我可能會考慮采用更加直觀的教學(xué)工具，比如模型或者圖表，來幫助學(xué)生更好地理解。

其次，我在課堂管理上也有些經(jīng)驗教訓(xùn)。比如，在實驗環(huán)節(jié)，由于器材較多，個別學(xué)生出現(xiàn)了操作不當(dāng)?shù)那闆r，這讓我意識到在實驗教學(xué)中，必須強調(diào)安全規(guī)范，同時也要加強對學(xué)生的個別指導(dǎo)。

在教學(xué)總結(jié)方面，我覺得學(xué)生們在這節(jié)課上收獲還是不小的。他們不僅學(xué)會了熱機效率的定義和計算方法，更重要的是，他們對能源利用和環(huán)境保護(hù)有了更深的認(rèn)識。學(xué)生們在討論和實驗中展現(xiàn)出了良好的團(tuán)隊合作精神和探索精神。

當(dāng)然，也存在一些問題。比如，部分學(xué)生在理解熱機效率與實際應(yīng)用的關(guān)系時還有困難，這可能是因為他們對現(xiàn)實生活中的熱機了解不夠。為了解決這個問題，我計劃在今后的教學(xué)中，結(jié)合實際案例，讓學(xué)生們更深入地理解熱機效率的重要性。

針對這些問題，我提出以下改進(jìn)措施和建議：

1.在講解抽象概念時，采用更加直觀的教學(xué)方法，如模型演示、圖表分析等。

2.加強實驗前的安全教育，確保學(xué)生在實驗過程中的安全。

3.結(jié)合實際案例，讓學(xué)生們了解熱機效率在實際應(yīng)用中的重要性。

4.鼓勵學(xué)生參與課外實踐活動，如參觀工廠、進(jìn)行能源調(diào)查等，以加深他們對知識的理解。課堂在課堂評價方面，我采取了多種方式來確保學(xué)生對熱機效率這一章節(jié)內(nèi)容的掌握程度。

1.課堂提問：

-我通過提問來檢查學(xué)生對熱機效率概念的理解。例如，我可能會問：“什么是熱機效率？它是如何計算的？”這樣的問題可以幫助我了解學(xué)生對基本概念的理解程度。

-我還設(shè)計了一些更深入的問題，如：“為什么熱機效率不能達(dá)到100%？”或者“有哪些因素會影響熱機效率？”這些問題旨在激發(fā)學(xué)生的思考，并鼓勵他們從多個角度分析問題。

2.觀察學(xué)生參與度：

-在實驗環(huán)節(jié)，我密切觀察學(xué)生的參與情況，包括他們是否能夠按照實驗步驟正確操作，是否能夠理解實驗結(jié)果，以及他們是否能夠與其他同學(xué)有效合作。

-在討論環(huán)節(jié)，我注意觀察學(xué)生是否能夠積極參與，提出自己的觀點，并能夠傾聽他人的意見。

3.小組討論和合作：

-我安排了小組討論，讓學(xué)生在小組內(nèi)討論熱機效率的問題，并鼓勵他們提出解決方案。通過觀察他們的討論過程，我可以評估他們的團(tuán)隊合作能力和問題解決能力。

4.實驗報告和作業(yè)：

-學(xué)生需要提交實驗報告，我會在報告中尋找他們對實驗結(jié)果的解釋、數(shù)據(jù)分析以及結(jié)論的合理性。這有助于我了解他們是否能夠?qū)嶒炁c理論知識相結(jié)