教科版九上《2.1.1熱機(jī)(第一課時(shí))》學(xué)案

【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(guò)程。

科學(xué)思維

1.通過(guò)“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o

學(xué)習(xí)目標(biāo)

科學(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。

1.理解熱機(jī)中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)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。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)

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(guò)程。

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(guò)程。

學(xué)習(xí)難點(diǎn)

2.準(zhǔn)確分析蒸汽機(jī)工作過(guò)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(guò)程是：燃料的能一燃燒釋放

能一通過(guò)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(lái)了等環(huán)境問(wèn)題（舉例說(shuō)明）。

【課中研學(xué)】

探九點(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”：

X

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。加熱錐形瓶使水沸措，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(lái)控制。

（2）請(qǐng)研究圖中的機(jī)械結(jié)構(gòu)，說(shuō)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(guò)程。

【課堂總結(jié)】

定義：通過(guò)燃料燃燒獲內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置

（熱機(jī)

-L能量轉(zhuǎn)化：燃料化學(xué)能一水的內(nèi)能一葉輪機(jī)械能

工作原理：滑塊閥門控制蒸汽進(jìn)出汽缸，推動(dòng)活塞

蒸汽機(jī)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，

能量轉(zhuǎn)化：實(shí)現(xiàn)內(nèi)能一機(jī)械能轉(zhuǎn)化

【分層作業(yè)】

盾核心鞏固（鞏固性作業(yè)）

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最為Q,用來(lái)做有用功的能最為Q”則該熱

機(jī)的效率n的表達(dá)式為（）

A.n=QiQB.n=Q/Q|C.n=（Q-Q,）/QD.q=（Q-Qi）/Q（

13.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(lái)源干以下幾個(gè)方而：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.@

15.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(lái)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.2:3B.3:2C.1:1D.4:9

圈自我提升（探究性作業(yè)）

選做題:

三、綜合題

16.閱讀短文，回答問(wèn)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)一一蒸汽機(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(wèn)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(lái)做功的。

（1）熱機(jī)工作時(shí)，其能量轉(zhuǎn)化的具體過(guò)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(lái)一個(gè)廢棄易拉罐，在易拉罐

底部打一小孔，用吸管穿過(guò)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）分析易拉罐向后移溝過(guò)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.C

6.B

7.C

8.C

9.B

10.C

1LC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(guò)做比的方式將

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(guò)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(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能星之比，即n

=Qi/Qo

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(wú)

法提高效率；增大熱機(jī)功率與提高熱機(jī)效率沒(méi)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.A解析：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n=W"Q放，當(dāng)w行相同時(shí)，Q依與n成反比，己知n甲：。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(guò)程為：燃料的化學(xué)能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過(guò)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噴出，產(chǎn)生反作用力來(lái)推

動(dòng)裝置前進(jìn)