表1教學(xué)設(shè)計文本參考樣例

課程基本信息課例編號2020QJ09WLRJ007學(xué)科物理年級九學(xué)期第1學(xué)期課題熱機(jī)的效率教科書書名：物理九年級出版社：人教版出版日期：教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：1.知道燃料的熱值和單位；2.知道燃燒過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；3.知道爐子燒水的效率和熱機(jī)的效率。教學(xué)重點：熱值的定義及其物理意義。教學(xué)難點：理解熱值的概念。教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動2分鐘引入【師】復(fù)習(xí)：（1）什么樣的機(jī)械叫熱機(jī)？（2）汽油機(jī)和柴油機(jī)的共同特點有哪些?（3）用于做功的內(nèi)能從何而來?【生】學(xué)生思考回顧?！編煛繌脑既藢W(xué)會用火起，和我們?nèi)粘鲲垺⒌浆F(xiàn)代科技的汽車、飛機(jī)、火箭等都離不開燃料的使用。人類使用的能量絕大部分是通過燃燒燃料的方式獲得的。下面我們先來了解一下燃料。2分鐘認(rèn)識燃料【師】我們把能夠燃燒的并放出熱量的物質(zhì)叫做燃料。大致可以分為三類，固體燃料、液體燃料、氣體燃料。燃燒是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。人類對燃料的認(rèn)知和使用，大致經(jīng)歷了植物秸稈、木柴、煤炭、石油衍生品以及替代品這樣的歷程。7分鐘理解熱值【師】用質(zhì)量相同的酒精和干木柴分別給兩杯完全相同的水加熱，水升高的溫度相同嗎?同學(xué)們可能會選擇酒精，因為認(rèn)為酒精燃燒放出量熱可能會更多。是這樣嗎?讓我們通過實驗來比較一下。【生】思考和預(yù)判，帶著問題觀看實驗?！編煛刻骄浚喝紵嗤|(zhì)量的酒精和干木柴，比較它們放出熱量的多少?！編煛坑秒娮映臃Q出質(zhì)量相同的酒精和干木柴各5g。用電子秤秤出質(zhì)量相同的水200g。在相同的環(huán)境中，分別用酒精和干木柴給它們加熱，加熱之前用溫度計分別測量出水的初溫度，都是28攝氏度。點燃酒精和干木柴分別加熱200g的水直到燃料燃盡。當(dāng)燃料燃盡時被干木柴加熱的水的溫度達(dá)到了62攝氏度被酒精加熱的水溫度達(dá)到了83攝氏度。從實驗數(shù)據(jù)我們看到5g酒精燃盡，使水的溫度升高了55攝氏度；5g干木柴燃盡使水溫度升高了37攝氏度。這也能間接說明，在相同的環(huán)境中，質(zhì)量相同的酒精與干木柴相比，酒精燃燒放出的熱量多。為了比較燃料的特性,引入了“熱值”這一物理量。熱值的定義是：我們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。一起看課本23頁的小資料：一些燃料的熱值。從熱值表中我們可以看到干木柴的熱值為1.2×107J/kg。物理意義是：表示1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量為1.2×107J。而酒精的熱值為3×107J/kg物理意義是：表示1kg的酒精完全燃燒所放出的熱量為3×107J。所以在質(zhì)量相同時酒精完全燃燒放出的熱量更多。【師】同學(xué)們都知道汽車用汽油作為燃料，但火箭卻使用的是液態(tài)氫作為燃料，這是為什呢？【生】液態(tài)氫之所以成為火箭的燃料，首先是因為它的熱值大，為1.2×108J/kg，遠(yuǎn)比其他燃料的熱值大。其次，它體積小，省地方可以，使火箭裝載更大的航天器。6分鐘用爐子燒水的效率【師】利用家中的煤氣灶，把質(zhì)量為1kg的水，從室溫加熱至100℃，消耗多少煤氣？實際測算。【師】開始燒水前觀察記錄煤氣表的示數(shù)，同時測量水的初溫，為25攝氏度然后給水加熱再次觀察煤氣表，發(fā)現(xiàn)示數(shù)一直在變化，說明正在消耗煤氣。當(dāng)水達(dá)到100攝氏度時，停止加熱再次記錄煤氣表的示數(shù)。【生】學(xué)生觀看實驗過程，并記錄數(shù)據(jù)?！編煛课覀兛梢酝ㄟ^計算回答這些問題。我們先來計算煤氣放熱，計算出放熱為9.204×105J。接下來來計算一下水吸收了多少熱量，計算結(jié)果是3.15×105J。我們發(fā)現(xiàn)Q吸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Q放說明燃燒煤氣放出的熱量并沒有被水完全吸收。那么那些熱量去哪里了呢？【師】我想請同學(xué)來幫我分析一下燒水時。水什么不能吸收煤氣燃燒放出的全部熱量？【生】一定是不能的首先人們在用爐子燒水時靠近爐子會感到很熱，這些都是由煤氣燃燒釋放出散失在空氣中的熱量。其次容器進(jìn)行熱傳遞將熱量間接傳給水而這個過程勢必會有一部分熱量被消耗或是用于加熱容器了?！編煛克盏臒崃空济簹夥懦鰺崃勘壤卸啻竽?？用水吸收的熱量Q吸比上燃燒煤氣放出的熱量Q放我們發(fā)現(xiàn)只有34.2%的熱量真正被水吸收了。水只吸收了小部分。大部分散失到周圍的空氣中，還有盛水的容器也會吸收一部分熱量?！編煛克盏臒崃颗c燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫做用爐子燒水的效率。計算公式是?等于Q有用比上Q總。【師】提問：如何提高爐子燒水的效率【生】學(xué)生回答：首先可以讓燃料更加充分地燃燒釋放更多的熱量，燃料的燃燒是需要氧氣的，所以可以通過增加供氧量的方式來助燃。其次燃料燃燒后放出的熱量會有一部分散失，那部分的熱量不能為加熱所用十分浪費因此可以用更隔熱的材料制造爐壁減少熱量的散失提高效率。另外還可以增大爐子中被加熱物體的受熱面積使其更快升溫縮短加熱時間來提高效率。【師】總結(jié)提高爐子燒水的效率的途徑5分鐘熱機(jī)的效率【師】同樣依靠燃料燃燒提供能量的汽車飛機(jī)火箭的熱機(jī)工作時，能不能將燃料所放出的熱量全部用來對外做功呢？答案是否定，首先汽車廢氣的排出會帶走大量能量、同時由于機(jī)械傳動等，克服摩擦所消耗一部分能量，再有機(jī)械傳熱還會損失一部分能量，其中只有小部分能量真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾龉Φ臋C(jī)械能。【師】例如一臺內(nèi)燃機(jī)運行時各種能量損耗大致為：廢氣帶走的能量占30％，汽缸散熱損失占25％，摩擦等機(jī)械損耗占10％，則內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率為35%。其中大部分能能量都以各種方式損耗了，只有少部分能量轉(zhuǎn)化為有用機(jī)械能。【師】因此熱機(jī)的效率的定義就是：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒所釋放的能量之比。公式，機(jī)械效率等于用來做有用功的能量比上燃料完全燃燒放出的能量。字母表達(dá)為?等于W有用比Q總【師】熱機(jī)經(jīng)歷了幾個時代的發(fā)展，從最早的蒸汽機(jī)的效率只有6%~15%到后來的汽車的汽油機(jī)的效率只有20%~30%以及一些重型卡車的柴油機(jī)效率為30%~45%還有飛機(jī)上的噴氣式發(fā)動機(jī)50%~60%，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，熱機(jī)的效率一直在不斷的提高。想一想熱機(jī)的效率為什么總小于1呢？【生】學(xué)生回答【師】那有沒有途徑來提高熱機(jī)的效率呢？【生】學(xué)生回答【師】總結(jié)提高熱機(jī)效率的途徑：增加供氧使燃料更充分的燃燒、以及減少熱量的散失、同時在熱機(jī)設(shè)計和制造上提高技術(shù)水平和使用新材料，還有保證熱機(jī)運動部件良好的潤滑，減少因摩擦額外消耗的功。【師】提高燃料的利用率：熱機(jī)效率不高且很難提高的主要因素，是高溫的廢氣帶走了大量能量，設(shè)法利用這部分能量，盡管不能提高熱機(jī)的效率，但是卻能提高燃料的利用率，達(dá)到節(jié)能的