第5節(jié)物體的內(nèi)能第3課時（教學設計）年級九年級授課時間課題第5節(jié)物體的內(nèi)能第3課時學情分析本節(jié)內(nèi)容選自浙教版九上第3章第5節(jié)，本節(jié)主要內(nèi)容：內(nèi)能、物體內(nèi)能的改變、比熱容、熱量的計算、熱機、燃料的熱值。教材圍繞??物體的內(nèi)能??展開，系統(tǒng)闡述了內(nèi)能的定義、構(gòu)成、與溫度的關系，以及改變內(nèi)能的兩種途徑——熱傳遞和做功。教材通過如加熱水、摩擦生熱等生活實例和壓縮氣體做功、氣體對外做功等實驗活動引導學生理解內(nèi)能的本質(zhì)及其變化規(guī)律，并引入比熱容的概念進行熱量計算。最后，本節(jié)拓展至熱機的工作原理和燃料的熱值，強調(diào)能源利用效率與環(huán)境保護的重要性。在知識基礎與認知層面學生已經(jīng)知道物質(zhì)由分子、原子構(gòu)成，分子在永不停息地做無規(guī)則運動，且分子間存在相互作用力。這是理解內(nèi)能概念的??微觀基礎??。學生已經(jīng)學習了動能和勢能的概念，知道運動的物體和發(fā)生形變的物體具有能量。這為理解“分子動能”和“分子勢能”這兩個內(nèi)能的組成部分提供了??類比基礎??和知識遷移的支點。學生對熱傳遞、摩擦生熱等現(xiàn)象有豐富的感性認識，但大多停留在宏觀現(xiàn)象層面，尚未從能量轉(zhuǎn)化的角度進行理性認識和升華。學生開始能夠理解不能直接觀察的微觀概念，但仍需要大量??直觀實例、實驗和模型??作為支撐，以幫助其完成從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)的抽象思維建構(gòu)。內(nèi)能正是一個典型的微觀、抽象概念。學生已具備一定的觀察、比較、歸納和簡單推理的能力。教材中設計的“壓縮氣體做功”等實驗活動，正適合引導學生通過觀察實驗現(xiàn)象，分析并推理出“做功可以改變內(nèi)能”的結(jié)論，這符合他們的能力發(fā)展水平。本節(jié)內(nèi)容是初中能量主題的深化，學生容易將宏觀物體的機械能與微觀分子的內(nèi)能混為一談。難以理解“靜止在地面的物體機械能為零，但內(nèi)能不為零”。綜上所述，本節(jié)教學應從學生的前概念和生活經(jīng)驗出發(fā)，通過豐富的直觀手段和探究活動，引導他們順利完成從宏觀熱現(xiàn)象到微觀內(nèi)能本質(zhì)的建構(gòu)，并清晰辨析相關概念，為后續(xù)能量守恒等知識的學習打下堅實基礎。本節(jié)內(nèi)容擬用3課時完成。教學目標科學觀念：了解四沖程內(nèi)燃機的基本構(gòu)造和工作原理；知道四沖程內(nèi)燃機的工作過程和能量轉(zhuǎn)化情況；知道什么是燃料的熱值和單位?？茖W思維：從生活中體會不同燃料燃燒釋放熱的本領不同，建立熱值的概念。探究實踐：利用動畫、圖片或模型講解四沖程內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)和工作過程。態(tài)度責任：體驗自然科學的價值，體驗知識來源于實踐而又應用于實踐的辯證關系；使學生懂得節(jié)約和充分利用能源的重要意義。教學重難點重點：四沖程汽油機工作原理；燃料的熱值難點：燃料的熱值教學準備課件、課本、視頻、活動器材等

教學過程教師活動學生活動新課導入熱機在人類生活中發(fā)揮著重要的作用。許多現(xiàn)代交通運輸工具靠它來提供動力。熱機的應用和發(fā)展推動了社會的快速發(fā)展，使人類步入工業(yè)化時代。你認識熱機嗎？我們最熟悉的蒸汽機便屬于熱機新知講授一、熱機那么什么是熱機呢？以蒸汽機為例，你知道蒸汽機工作時的能量轉(zhuǎn)化過程嗎？熱機的概念通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器蒸汽機可帶動老式火車移動，除此之外還有哪些類型的熱機呢？內(nèi)燃機、燃氣輪機、噴氣發(fā)動機等都屬于熱機。盡管不同種類的熱機有不同的結(jié)構(gòu)，但熱機有個共同特點：通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能內(nèi)燃機概念：燃料在機器汽缸內(nèi)燃燒的熱機類型：以汽油為燃料的內(nèi)燃機叫做汽油機以柴油為燃料的內(nèi)燃機叫做柴油機汽車是我們最熟悉的交通工具之一。汽車品牌多種多樣，但在汽車上用的動力裝置絕大多數(shù)屬于內(nèi)燃機。汽油機所用的燃料是汽油，如圖是汽油機結(jié)構(gòu)示意圖。工作原理汽油在汽油機的汽缸內(nèi)燃燒，生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能?；钊谄變?nèi)往復運動，通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。活塞從汽缸的一端運動到汽缸的另一端的過程，叫做一個沖程。那么汽油機有幾個沖程呢？大多數(shù)的汽油機都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的循環(huán)往復來保證機器正常工作。在一輛汽車的發(fā)動機中有多只汽缸，如四只、六只或八只汽缸，每一只汽缸都循環(huán)往復地重復“四個沖程”。吸氣沖程氣門開關：進氣門打開，排氣門關閉；活塞運動方向：從上向下運動；作用：汽油和空氣的混合物被吸入汽缸。能量轉(zhuǎn)化：無。壓縮沖程氣門開關：進氣門關閉，排氣門關閉；活塞運動方向：從下向上運動；作用：壓縮汽油和空氣的混合物。能量轉(zhuǎn)化：機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程氣門開關：進氣門關閉，排氣門關閉；活塞運動方向：從上向下運動；作用：在壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花點燃燃料，產(chǎn)生的高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功；能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。排氣沖程氣門開關：進氣門關閉，排氣門打開；活塞運動方向：從下向上運動；作用：把廢氣排出汽缸。能量轉(zhuǎn)化：無。牢記幾個數(shù)字①一個工作循環(huán)中有四個沖程；②活塞往復運動兩次；③曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動兩周；④對外做功一次；⑤汽油機在工作時只有做功沖程使機車獲得動力，其他三個沖程均為輔助沖程，依靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。思考與討論在汽油機的工作過程中，哪個沖程使汽車獲得動力？在哪個沖程中汽車排出了尾氣？做功沖程使汽車獲得動力，排氣沖程排出了尾氣。我們知道，熱機工作時，不可避免的會出現(xiàn)能量損失，怎樣衡量熱機的效率呢？你知道都有哪些途徑的能量損失嗎？熱機效率概念：熱機工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，就是熱機的效率。公式：η=汽油機的效率一般為20%~30%，柴油機的效率可達45%。熱機的效率無法達到100%。故提高熱機效率，減少能源消耗，是人類不懈的追求。思考與討論怎樣提高熱機的效率呢？使燃料充分燃燒，如煤磨成粉末壯吹進爐膛燃燒；盡量減少各種熱量損失；在熱機的設計和制造上采用先進的技術(shù)；注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量等。熱機的廣泛使用，極大地改變了人類的生活和工作方式。但是，熱機在使用過程中都要排出廢氣，這些廢氣中含有SO2、NO2

、CO課外拓展：汽油機和柴油機的區(qū)別?柴油機和汽油機的主要區(qū)別在于點火方式、燃油種類、燃燒模式、混合氣形成方式、負荷調(diào)節(jié)控制要素和壓縮比等方面。??點火方式?：汽油機?：火花塞高壓放電——點燃式??柴油機?：壓縮空氣使溫度升高——壓燃式?燃油種類?：?汽油機?使用汽油作為燃料?。柴油機?使用柴油作為燃料??；旌蠚庑纬煞绞?：汽油機?吸氣沖程吸入汽油和空氣的混合物柴油機?的吸氣沖程吸入空氣，在壓縮沖程末噴油嘴將燃油以霧狀噴入氣缸?壓縮比?：柴油機?的壓縮比一般比汽油機要大，動力強?應用范圍?：汽油機?多用于小型機器，如摩托車、小汽車、飛機及輕巧的機械?柴油機?多用于大型機器，如載重汽車、火車、輪船、拖拉機等?二、燃料的熱值我們知道熱機的效率不高其中一個原因就是燃料無法完全燃燒，我們平時使用的燃料種類很多，木柴、煤、石油、天然氣、沼氣等都是燃料。燃料燃燒時，能夠放出熱量。灶具、汽車、輪船、火力發(fā)電廠和各種火箭等，都是利用燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量工作的。由于燃料的成分不同，相同質(zhì)量的不同燃料燃燒時放出的熱量也不相同。為了衡量不同燃料的燃燒效果，引入了熱值的概念。熱值概念：我們把1千克某種燃料完全燃燒時放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。符號：q單位：J/kg或J/m熱值的意義熱值反映了一定質(zhì)量的不同燃料完全燃燒過程中，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領大小。熱值的理解①“1千克”指出熱值是對一定質(zhì)量的燃料而言的，如果不是1千克，那么燃料完全燃燒時放出的熱量與熱值在數(shù)值上不相等。②某種燃料，故該物質(zhì)一定是具有可燃性的，我們不能說一個不可燃的物體具有熱值。③完全燃燒，要求可燃物一定是在氧氣充足的情況下完全燃燒的，如碳燃燒生成一氧化碳，這屬于不完全燃燒。燃料完全燃燒放出熱量的計算公式固體或液體燃料：Q＝q：J/kg，m：kg，Q：J氣體燃料：Q＝q：J/m3，V：m3，Q注意：公式中每個量都有其特殊的意義，不能錯誤地認為q與Q成正比，與m成反比。不同燃料的熱值一般不同，那么燃料可以完全釋放出其中的能量嗎？燃料很難完全燃燒，燃料燃燒放出的熱量也不可能完全得到利用。因此，改善燃燒條件，使燃料盡可能完全燃燒，同時應盡可能減少各種熱損失，既可以節(jié)約燃料、提高效率，又可以減少污染、保護環(huán)境。以蒸汽機為例，思考能量轉(zhuǎn)化過程了解熱機的概念和類型，了解它們的應用了解內(nèi)燃機的概念和類型解析汽油機結(jié)構(gòu)，了解其工作原理觀察圖片，了解四沖程氣門開關、活塞運動、作用、能量轉(zhuǎn)化情況牢記幾個數(shù)字了解熱機的效率及能量損失途徑思考怎樣提高熱機的效率了解熱機的污染了解汽油機和柴油機的區(qū)別了解熱值的概念和意義正確理解熱值知道熱量如何計算了解燃料的利用率課堂小結(jié)1.熱機（1）熱機：通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。（2）內(nèi)燃機：燃料在機器汽缸內(nèi)燃燒的熱機。主要有汽油機(以汽油為燃料)和柴油機(以柴油為燃料)兩種常見類型。（3）吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程進氣門打開，排氣門關閉進氣門排氣門都關閉進氣門排氣門均關閉進氣門關閉，排氣門打開活塞向下運動活塞向上運動活塞向下運動活塞向上運動吸入汽油和空氣的混合物壓縮汽油和空氣的混合物在壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花點燃燃料，產(chǎn)生的高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功把廢氣排出汽缸無機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能無一個工作循環(huán)中有四個沖程，活塞往復運動兩次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次。汽油機在工作時只有做功沖程使機車獲得動力，其他三個沖程均為輔助沖程，依靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。熱機工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，就是熱機的效率。汽油機的效率一般為20%~30%，柴油機的效率可達45%。提高熱機效率，減少能源消耗，是人類不懈的追求。2.燃料的熱值（1）熱值概念：１千克某種燃料完全燃燒時放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，用符號q表示。單位：固體或液體燃料的熱值單位是焦/千克,氣體燃料的熱值單位是焦/米３。燃料很難完全燃燒，燃料燃燒放出的熱量也不可能完全得到利用。故注意熱值是燃料完全燃燒放出的熱量。（2）熱量計算公式：Q=mq（3）提高燃料利用率的措施：一