教科版（2024）九上《2.1教科版（2024）九上《2.1熱機(jī)》學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念1.理解熱機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，明晰燃料化學(xué)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化路徑。2.認(rèn)識(shí)蒸汽機(jī)，了解其工作原理，構(gòu)建熱機(jī)工作的物理過程?？茖W(xué)思維1.通過“小小熱機(jī)”實(shí)驗(yàn)推理能量轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)邏輯推理。2.分析蒸汽機(jī)原理圖，提煉物理規(guī)律，提升模型分析與抽象思維?？茖W(xué)探究1.觀察“小小熱機(jī)”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析原理，鍛煉觀察、歸納。2.圍繞蒸汽機(jī)原理交流討論，提升合作與表達(dá)能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.了解熱機(jī)對(duì)社會(huì)的推動(dòng)，樹立科技價(jià)值觀。2.追溯蒸汽機(jī)發(fā)展，體會(huì)傳承創(chuàng)新，培養(yǎng)探索創(chuàng)新態(tài)度。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.理解熱機(jī)中能量轉(zhuǎn)化的過程，即燃料的化學(xué)能如何轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能又如何轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.了解蒸汽機(jī)的工作原理，包括蒸汽進(jìn)入汽缸、推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)以及帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的過程。學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.深入理解熱機(jī)中能量轉(zhuǎn)化的微觀機(jī)制，尤其是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。2.準(zhǔn)確分析蒸汽機(jī)工作過程中各部件的作用以及能量的具體流向。【課前預(yù)習(xí)】一、熱機(jī)的能量轉(zhuǎn)化1.熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的機(jī)械，其能量轉(zhuǎn)化的基本過程是：燃料的______能→燃燒釋放_(tái)_____能→通過做功轉(zhuǎn)化為______能。2.常見的熱機(jī)類型包括蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等，其中最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的熱機(jī)是______。二、蒸汽機(jī)的工作原理1.蒸汽機(jī)工作時(shí)，燃料燃燒使水變成蒸汽，高溫高壓的蒸汽進(jìn)入汽缸，推動(dòng)______運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)______轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)外做功。2.蒸汽機(jī)的能量轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在兩個(gè)階段：燃料燃燒時(shí)______能轉(zhuǎn)化為______能；蒸汽推動(dòng)活塞時(shí)______能轉(zhuǎn)化為______能。三、熱機(jī)與生活應(yīng)用1.列舉生活中常見的熱機(jī)應(yīng)用實(shí)例（至少2個(gè)）：______、______。2.熱機(jī)的廣泛使用推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展，但也帶來了______等環(huán)境問題（舉例說明）。【課中研學(xué)】探究點(diǎn)一探究點(diǎn)一利用內(nèi)能做功1.回憶改變物體內(nèi)能的方式有哪兩種。思考：減少物體的內(nèi)能可以做功嗎？2.觀察“熱機(jī)的原理”：如圖所示，在錐形瓶?jī)?nèi)裝些水，用帶小孔的膠塞塞住瓶口，在小孔上方放一個(gè)用紙做成的小葉輪。加熱錐形瓶使水沸騰，細(xì)心觀察，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？3.總結(jié)熱機(jī)的原理和能量轉(zhuǎn)換。4.了解瓦特和蒸汽機(jī)的故事。思考：蒸汽機(jī)為什么能提供動(dòng)力？它的物理原理是什么？5.討論交流：蒸汽機(jī)是怎樣工作的（1）觀看蒸汽機(jī)的原理圖，汽缸內(nèi)活塞的左右移動(dòng)由滑塊閥門來控制。（2）請(qǐng)研究圖中的機(jī)械結(jié)構(gòu)，說明蒸汽是如何進(jìn)入汽缸、推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)、帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的。（3）觀看課件中的視頻，總結(jié)蒸汽機(jī)的工作過程?！菊n堂總結(jié)】【分層作業(yè)】核心鞏固核心鞏固（鞏固性作業(yè)）一、填空題1.熱機(jī)工作時(shí)，是將燃料的____能先轉(zhuǎn)化為____能，最終轉(zhuǎn)化為____能。2.最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的熱機(jī)是____，它是利用____來推動(dòng)活塞做功的。3.蒸汽機(jī)工作時(shí)，高溫高壓的蒸汽進(jìn)入____，推動(dòng)____運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。4.常見熱機(jī)工作時(shí)，能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵過程是燃料燃燒把____能轉(zhuǎn)化為____能，再通過做功把____能轉(zhuǎn)化為____能。二、選擇題5.下列機(jī)器屬于熱機(jī)的是（）A.發(fā)電機(jī)B.電視機(jī)C.蒸汽機(jī)D.洗衣機(jī)6.熱機(jī)工作時(shí)，用來衡量其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一是（）A.功率B.熱機(jī)效率C.速度D.做功多少7.關(guān)于熱機(jī)的能量轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是（）A.熱機(jī)工作時(shí)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.熱機(jī)效率可以達(dá)到100%C.熱機(jī)工作時(shí)，燃料的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.熱機(jī)工作時(shí)，只有做功沖程發(fā)生能量轉(zhuǎn)化8.蒸汽機(jī)工作過程中，蒸汽推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)這一階段，能量轉(zhuǎn)化情況是（）A.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能9.熱機(jī)在大量使用過程中，給環(huán)境帶來的主要危害是（）A.水污染B.大氣污染C.土壤污染D.光污染10.下列關(guān)于熱機(jī)的說法錯(cuò)誤的是（）A.熱機(jī)工作需要消耗燃料來提供能量B.熱機(jī)的種類有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等C.熱機(jī)工作時(shí)，排出的廢氣不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染D.熱機(jī)工作時(shí)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能對(duì)外做功素養(yǎng)提升（拓展性作業(yè)）素養(yǎng)提升11．下列事例中，能量轉(zhuǎn)化方式與熱機(jī)工作原理相同的是（）A.冬天雙手相互摩擦取暖B.鉆木取火C.水蒸氣將鍋蓋頂起D.太陽(yáng)能熱水器加熱水12.某熱機(jī)在工作時(shí)，燃料完全燃燒釋放出的能量為Q，用來做有用功的能量為Q1，則該熱機(jī)的效率η的表達(dá)式為（）A.

η=Q1/Q2B.η

=Q/Q1

C.

η=（QQ1）/QD.

η=（QQ1）/Q113.為了提高熱機(jī)的效率，下列做法可行的是（）A.增加熱機(jī)的工作時(shí)間B.采用熱值更高的燃料C.保證良好的潤(rùn)滑，減小摩擦D.增大熱機(jī)的功率14.熱機(jī)工作時(shí)，能量損失主要來源于以下幾個(gè)方面：①?gòu)U氣帶走的能量；②散熱損失；③克服摩擦損失；④燃料不完全燃燒損失。其中對(duì)熱機(jī)效率影響最大的是（）A.①B.②C.③D.④15.已知甲、乙兩臺(tái)熱機(jī)，它們的效率之比為2:3，若它們用來做有用功的能量相同，則它們消耗的燃料完全燃燒釋放的能量之比為（）A.

2:3

B.

3:2

C.

1:1D.

4:9自我提升自我提升（探究性作業(yè)）選做題：三、綜合題16．閱讀短文，回答問題。熱機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用熱機(jī)是將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。早期的熱機(jī)——蒸汽機(jī)，其出現(xiàn)極大地推動(dòng)了工業(yè)革命的進(jìn)程。隨著科技不斷進(jìn)步，內(nèi)燃機(jī)逐漸興起并廣泛應(yīng)用，它具有效率較高、體積較小等優(yōu)勢(shì)，常見于汽車、飛機(jī)、輪船等交通工具中。隨后，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)也相繼問世，它們?cè)诠ぷ髟砩吓c內(nèi)燃機(jī)有所不同，但都是利用內(nèi)能來做功的。（1）熱機(jī)工作時(shí)，其能量轉(zhuǎn)化的具體過程是怎樣的？（2）與蒸汽機(jī)相比，內(nèi)燃機(jī)具有哪些顯著優(yōu)點(diǎn)？（3）噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)在工作原理上存在怎樣的差異？17.小明學(xué)習(xí)熱機(jī)知識(shí)后，嘗試制作一個(gè)簡(jiǎn)易熱機(jī)模型。他找來一個(gè)廢棄易拉罐，在易拉罐底部打一小孔，用吸管穿過小孔并用橡皮泥密封。接著在易拉罐內(nèi)加入適量的水，將易拉罐放在酒精燈上加熱。當(dāng)水沸騰后，觀察到吸管口有“白氣”噴出，同時(shí)易拉罐會(huì)向后移動(dòng)。（1）解釋吸管口出現(xiàn)“白氣”的原因。（2）分析易拉罐向后移動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)化情況。（3）小明制作的這個(gè)簡(jiǎn)易熱機(jī)模型，與實(shí)際熱機(jī)相比，存在哪些不足之處？請(qǐng)?zhí)岢鱿鄳?yīng)的改進(jìn)建議。參考答案【課前預(yù)習(xí)】1.化學(xué)；內(nèi)；機(jī)械2.蒸汽機(jī)3.活塞；輪子4.化學(xué)；內(nèi)；內(nèi)；機(jī)械5.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（或輪船蒸汽機(jī)等）6.大氣污染（如汽車尾氣排放）【作業(yè)布置】1.化學(xué)；內(nèi)；機(jī)械2.蒸汽機(jī)；蒸汽3.汽缸；活塞4.化學(xué)；內(nèi)；內(nèi)；機(jī)械5.C6.B7.C8.C9.B10.C11.C解析：熱機(jī)工作原理是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，水蒸氣將鍋蓋頂起，是水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為鍋蓋的機(jī)械能，與熱機(jī)原理相同。A選項(xiàng)冬天雙手相互摩擦取暖、B選項(xiàng)鉆木取火都是通過做功的方式將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；D選項(xiàng)太陽(yáng)能熱水器加熱水是通過熱傳遞，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。12.A解析：熱機(jī)效率的定義為用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，即η=Q1/Q。13.C解析：增加熱機(jī)工作時(shí)間并不能提高熱機(jī)效率；采用熱值更高的燃料，若不能充分燃燒，也無法提高效率；增大熱機(jī)功率與提高熱機(jī)效率沒有直接關(guān)系；保證良好的潤(rùn)滑，減小摩擦，可以減少額外功，從而提高熱機(jī)效率。14.A15.B在熱機(jī)的能量損失中，廢氣帶走的能量在總體中所占比例最大，對(duì)熱機(jī)效率影響也最大。15.B解析：根據(jù)熱機(jī)效率公式η=W有/Q放，當(dāng)W有相同時(shí)，Q放與η成反比，已知η甲:η乙=2:3，則Q放甲:Q放乙=3:2。16.（1）熱機(jī)工作時(shí)，能量轉(zhuǎn)化過程為：燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過做功將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（2）與蒸汽機(jī)相比，內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：效率較高、體積較小。（3）噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)工作原理的差異在于：內(nèi)燃機(jī)是燃料在汽缸內(nèi)燃燒，推動(dòng)活塞做功；噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是利用燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體向后