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《熱機的效率》教學設計
一、課標要求及分析
從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值，從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認識效率。 燃料在燃燒過程把化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，學生認識到不同燃料燃燒釋放熱的能力不同，就是熱值不一樣。內(nèi)燃機中燃料燃燒產(chǎn)生的所有熱量，有一些轉(zhuǎn)化為了有用的機械能，一部分轉(zhuǎn)化為無用的機械能，還有一大部分發(fā)生了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，以廢氣的形式損失。
二、教材分析
本節(jié)內(nèi)容是人教版初中物理第十四章《內(nèi)能的利用》的第二節(jié)《熱機的效率》 是上一節(jié)內(nèi)燃機知識的延續(xù)，通過本節(jié)課的學習，可以使學生認識到內(nèi)燃機工作時，燃料燃燒放出的熱量并不能全部被利用，這樣對內(nèi)能的利用有一個更全面的認識。本節(jié)內(nèi)容由“燃料的熱值”和“熱機的效率”兩個部分組成。
三、學情分析
在八年級學習機械效率的基礎上，學生對效率有了初步的認識，這就為這節(jié)課的學習打下了良好的基礎；對本堂課的內(nèi)容，學生需要了解如何提高熱機的效率，這就為本節(jié)課打下了心理上的基礎；但是，本節(jié)課的知識中有熱值這一概念，學生理解起來會有一定的難度，這就需要教師的積極引導，通過生活的經(jīng)驗舉例，學生更好的融入課堂
四、重難點
教學重點：燃料的熱值和熱機的效率。
教學難點：對熱機效率的理解。
五、學習目標
1．知道熱值定義、單位、物理意義
2．對熱值、熱機效率相關問題進行簡單計算
六、教學流程
1．新課引入
通過一張蒸汽機車的圖片以及上學期學習過的機械效率引入新課
教師：這張圖片中的蒸汽機車現(xiàn)在還用不用了？為什么呢？
學生：不用了。污染環(huán)境，效率還低（由于冒黑煙）
教師：本節(jié)課研究熱機的效率
2．給出學習目標
（1）知道燃料的熱值、單位、物理意義
�。�2）對熱值、熱機效率相關問題進行簡單計算
3．新課教學
教師：思考問題怎么樣能獲得內(nèi)能
學生：做功、熱傳遞，燃燒燃料化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
教師：根據(jù)生活經(jīng)驗，用干木柴或者蜂窩煤燒開一壺水，用的質(zhì)量一樣多么？ 學生：需要干木柴的質(zhì)量更多
教師：為什么都是燃料，放熱的能力不同，本節(jié)課的第一個內(nèi)容，熱值。帶著問題閱讀燃料的熱值。課件展示4個問題。
學生：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。 教師：用一種比值定義和之前學過的比熱容定義方式一樣，q=Q放/m
學生：單位是J/kg，J/m3
教師：前者適用于固體、液體，后者適用于氣體。能夠推到出兩個有關于放熱的公式，根據(jù)定義變形Q放=mq，在根據(jù)氣體熱值的單位可知，Q放=Vq
學生：熱值在數(shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量
教師：氫的熱值1.4×108 J/kg物理意義是什么？
學生：一千克的氫完全燃燒釋放1.4×108 J的熱量
教師：根據(jù)小資料知道熱值與燃料的種類有關，與燃料的質(zhì)量，是否完全燃燒無關。
教師：為什么火箭里面的燃料用的是氫？通過小資料觀察
學生：氫的熱值比較高
教師：根據(jù)熱值表，計算下10噸氫完全燃燒放出的熱量？給學生時間并且輔導，提示容易錯誤的環(huán)節(jié)。
Q放 = m q = 1.0×104 kg ×1.4×108 J/kg
=1.4×1012 J
教師：注意做大題的3個主要步驟公式代數(shù)結(jié)果，要寫單位，代數(shù)順序不能寫反。
教師：初三學過機械效率，只要是效率都用同一個符號η來表示能否記得機械效率的公式。用它來掌握熱機的效率。
學生：η=有用功除以總功
教師：用煤燒水，煤能否完全燃燒呢？煤燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎？請同學們思考。
學生：不能完全燃燒，會有一些剩下的煤沒有燃燒，在生活中經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)。也不能完全被水吸收，燒水時周圍的也很熱，感覺到熱氣，熱量應該是煤燃燒時候放出的熱量。
教師：水吸收的才是有效率用的，只占據(jù)了燃料完全燃燒放出熱量的一部分，熱機效率也是類似的，內(nèi)燃機內(nèi)的燃料不能完全燃燒，損失了一部分能量，機械裝置吸收了一部分能量，廢氣帶走了一部分能量，機械摩擦也消耗了，一些能量，剩下的就是才是真正轉(zhuǎn)化為對外做的有用功。而對外做的有用功才是真正有效利用上的。根據(jù)課件上的圖片，加上教材的內(nèi)容，得出熱機的效率。
學生：有用的機械能與燃氣內(nèi)能的比。
教師：意思差不多。應該是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，叫做熱機的效率。
教師：觀察投影的三幅圖片，它們的發(fā)動機都是熱機中的哪一種�。ㄕ羝疖嚕ㄜ�，小汽車），并觀察他們的效率
學生：蒸汽機，柴油機，汽油機
教師：蒸汽機效率最低，現(xiàn)在基本不用，柴油機在這里面效率最高，但是也才打到百分之四十五，現(xiàn)在面臨一個問題，如何提高熱機的效率。是現(xiàn)實生活中需要解決的一個重要問題，請同學們閱讀教材24頁最后兩個自然段，總結(jié)歸納出提高熱機效率的方法。
學生：設計和制造熱機時，要不斷改進和創(chuàng)新，以減少各種能量損失，提高效率。設法利用廢氣的能量，廢氣帶走的能量是最高的。燃料燃燒更充分一些提高燃料的利用率。
教師：總結(jié)一下，觀看投影提高效率的途徑（1）提高燃料利用率，使燃料
充分燃燒；（2）改進熱機，減少各種能量損失；（3） 利用廢氣的能量。
習題：1．對于燃料的熱值，下列說法中，屬于正確理解的是 ()
A．燃料的熱值跟燃料燃燒時放出的熱量成正比
B．燃料沒燃燒時就沒有熱值
C．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值， 跟燃料的質(zhì)
量及燃料燃燒放出的熱量無關
D．容易燃燒的燃料熱值一定大
教師：熱值是燃料本身的一種屬性，與燃料種類有關，與燃料質(zhì)量燃料是否完全燃燒無關。選C
2．已知干木柴的熱值是1.2×107 J/kg，完全燃燒0.7 kg干木柴能放出多少熱量？假設這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)。
Q放 = qm=1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J
Q放 = Q吸= 8.4×106 J
教師：與比熱容有關系的一道綜合問題，要注意的事項有哪些？
學生：做大題主要三步，公式、代數(shù)、結(jié)果。并且要注意數(shù)字后面的單位，代數(shù)時候的順序，乘號不能寫成點。
3.為了提高熱機效率，可采取的措施是（ ）
A．采用熱值高的燃料
B．降低熱機功率
C．保證良好的潤滑減少摩擦
D．以上措施都可以
教師：熱機效率的定義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，與熱值高低沒有直接關系，與熱機的功率無關，記住提高熱機效率的方式方法，從而可以選C
教師：請同學們總結(jié)一下，學習到了哪些內(nèi)容？
學生：熱值的定義，單位，公式，物理意義，熱機的效率，提高熱機效率的方法。
教師：1.燃料的熱值及計算
2.熱機的效率及計算
3.提高熱機效率的方法
提高熱機效率是現(xiàn)實生活中很重要的問題，希望我們同學能夠去解決
這個問題。
七、板書設計
14.2熱機的效率
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