第二節(jié)熱機(jī)的效率【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能1、知道在燃燒過(guò)程中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;2、知道什么是燃料的熱值和單位，會(huì)查燃料熱值表.過(guò)程與方法1、從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。2、能簡(jiǎn)單計(jì)算某種燃料完全燃燒放出的熱量。3、能說(shuō)出熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機(jī)的效率。情感態(tài)度與價(jià)值觀結(jié)合有效利用燃料的途徑，使學(xué)生懂得節(jié)約和充分利用能源的重要意義.【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)是燃料熱值的概念和理解，熱機(jī)的效率。難點(diǎn)是對(duì)熱機(jī)的效率的理解?！窘虒W(xué)方法】啟發(fā)式教學(xué)法，自學(xué)討論法，設(shè)疑問(wèn)教學(xué)法，類(lèi)比教學(xué)法。【教學(xué)準(zhǔn)備】或【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】課前收集的燃料的圖片、多媒體課件等【教學(xué)過(guò)程】知識(shí)點(diǎn)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、燃料燃料的分類(lèi)2、燃料燃燒放出的熱量與什么因素有關(guān)？二、燃料的熱值：1．概念：2．熱值的單位：3.燃料燃燒的放熱計(jì)算公式：三、熱機(jī)的效率1.熱效率2、熱機(jī)的效率3、提高熱機(jī)效率的途徑【【活動(dòng)情景設(shè)置】請(qǐng)同學(xué)觀察插圖，說(shuō)明燃料的燃燒時(shí)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。燃料的燃燒燃料的種類(lèi)很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、柴油等，氣體燃料有煤氣、天然氣等。根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)，相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒放出的熱量是不是相同？要找出事實(shí)來(lái)支持你的論點(diǎn)，并進(jìn)行分析。幾種燃料【總結(jié)過(guò)渡】燃料及其熱值相同質(zhì)量的不同燃料燃燒放出的熱量是不同的。請(qǐng)同學(xué)認(rèn)真學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課本熱值的知識(shí)，并回答下列問(wèn)題：1.什么叫燃料的熱值？熱值用什么符號(hào)表示？2.熱值的單位是什么？3.木炭熱值是3.4×107J/kg，表示的物理意義是什么？4.煤氣的熱值是3.9×107J/m3，表示的物理意義是什么？5.計(jì)算燃料完全燃燒放出熱量公式是什么？6.燃料燃燒放熱計(jì)算：小明某次用火爐燒水時(shí)，共消耗了1.5kg的煙煤，試計(jì)算這些煙煤完全燃燒放出多少焦的熱量（煙煤的熱值q=2.7×107J/kg)?設(shè)計(jì)意圖：現(xiàn)象學(xué)生有生活經(jīng)驗(yàn)，能產(chǎn)生共鳴。拋出矛盾，使學(xué)生有認(rèn)知欲望?！窘涣鹘饣蟆空n本P23“小資料”部分，你有哪些發(fā)現(xiàn)？結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勀銓?duì)熱值的理解。交流總結(jié)：（1）熱值反映了燃料本身的一種特性,只與燃料的種類(lèi)有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒均無(wú)關(guān)系。（2）熱值的單位：J／ｋｇ（3）不同燃料的熱值一般不同；不同燃料的熱值有時(shí)還可能相同。（4）氫氣的熱值最大。（5）氣體的熱值單位：J/m3延伸拓展：推導(dǎo)燃料完全燃燒放熱的計(jì)算公式：1、酒精的熱值是3.0×107J/kg，它的物理意義是什么？1kg的酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J2、2kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？2kg×3.0x107J/kg=6.0×107J3、質(zhì)量為3kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？3kg×3.0×107J/kg=9.0×107J4、質(zhì)量為mkg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？Q=mq其中m表示質(zhì)量，單位是kg，q表示熱值，單位是J/kg，Q表示燃料燃燒放出的熱量，單位是J。同樣的原理，體積為V的某種燃料完全燃燒放出的熱量是多少焦？Q=Vq設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)熱值的物理意義，去推倒燃料燃燒放熱的公式，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生在理解熱值的基礎(chǔ)上，很容易推導(dǎo)燃料燃燒的放熱公式?！揪氁痪殹?00g汽油完全燃燒時(shí)可以放出多少熱量？解：查表可知，汽油的熱值q=4.6×107J/kgm=500g=0.5kgQ=qm=4.6×107J/kg×0.5kg=2.3×107J【想一想】提出問(wèn)題：用煤氣灶燒水時(shí)，煤氣能完全燃燒嗎？煤氣燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎？分析討論：煤氣燃燒放出的熱量：1、煤氣不能完全燃燒，損失了一部分能量2、煤氣灶本身也會(huì)吸收一部分能量3、高溫的煙氣帶走了一部分能量4、還有一部分直接損失掉了5、水吸收的熱量只占煤氣放出熱量的一部分所以，在燒水的過(guò)程中，被水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出能量的比值，稱(chēng)為熱效率。熱機(jī)也有類(lèi)似的情況：在內(nèi)燃機(jī)中，燃料燃燒產(chǎn)生的能量到哪里去了呢？熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，在這個(gè)情景中，真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有用功的能量只占燃料燃燒時(shí)所釋放能量的一部分。所以：用來(lái)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(jī)的效率。理解熱機(jī)的效率:1)熱機(jī)效率是指熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所擇放的能量的比值,它反映了能量的利用率,熱機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志.(2)由于熱機(jī)在工作過(guò)程中,總有能量損失,所以熱機(jī)的效率總小于1。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在機(jī)械效率的基礎(chǔ)上建立熱效率的概念，進(jìn)而建立熱機(jī)的效率，可以使學(xué)生認(rèn)知更有條理性，更深刻，加深對(duì)熱機(jī)效率的理解?！揪氁痪殹磕持袑W(xué)為學(xué)生供應(yīng)開(kāi)水，用鍋爐將200kg的水從25℃加熱到100℃，燃燒了6kg的無(wú)煙煤。試求(1)鍋爐內(nèi)200kg的水吸收了多少熱量？(2)6kg無(wú)煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？(3)此鍋爐的效率是多少？（無(wú)煙煤的熱值是3.4×107J/kg【議一議】為了合理利用能源，人們一直都在努力提高熱機(jī)的效率，汽油機(jī)的效率：20～30%，柴油機(jī)的效率：30～45%，都比蒸汽機(jī)的效率高，那么怎樣提高熱機(jī)的效率？引導(dǎo)學(xué)生從節(jié)能和環(huán)保角度分析有效利用燃料的方法，探討提高熱機(jī)效率的途徑?？偨Y(jié)：1、使燃料充分燃燒2、盡量減少各種熱量損失；3、在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量設(shè)計(jì)意圖：增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生為提高熱機(jī)效率，加強(qiáng)環(huán)保的責(zé)任心和使命感。也體現(xiàn)了從物理到生活的理念。燃料的利用使人類(lèi)得到大量?jī)?nèi)能,但同時(shí)造成環(huán)境污染,尤其是熱機(jī)的使用.因此,保護(hù)環(huán)境,控制和消除大氣污染是必須重視的問(wèn)題,請(qǐng)同學(xué)們課下收集如何控制和消除大氣污染。學(xué)生結(jié)合生活討論思考，燃料可分為哪三種學(xué)生觀察、思考、回答燃料的燃燒是一種化學(xué)反應(yīng)，燃燒過(guò)程中，儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能被釋放，轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。燃料的種類(lèi)很多，可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，放出的熱量不同。如：1千克木柴、1千克煤和1千克的液化石油氣完全燃燒時(shí)放出熱量不同（燒同一壺水時(shí)升高的溫度不一樣學(xué)生自主學(xué)習(xí)，思考回答1、某種燃料完全燃燒所放出的熱量與其質(zhì)量之比。其符號(hào)是q2、J/kgJ/m33、1千克木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.4×107J4、1立方米煤氣完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.9×107J5、q=Q放/m6、Q=1.5kg×2.7×107J/kg=4.05×107J熱值的單位：J/kg(或J/m3)氫氣的熱值最大。小組討論、交流，并由小組長(zhǎng)推選代表發(fā)言學(xué)生根據(jù)對(duì)熱值的物理意義的理解推導(dǎo)燃料燃燒放熱的計(jì)算公式。學(xué)生小組討論加深對(duì)公式的理解：1、公式計(jì)算的是燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量2、公式中m必須用Kg為單位，V必須用m3為單位。3、熱值q與燃料質(zhì)量和放熱的多少?zèng)]有關(guān)系，它是反映燃料優(yōu)劣的物理屬性學(xué)生練習(xí)學(xué)生討論，分析煤氣燃燒放出能量的幾種去向，然后個(gè)別回答。學(xué)生通過(guò)分析理解熱效率學(xué)生討論，分析內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒放出能量的幾種去向?qū)W生通過(guò)類(lèi)比分析理解熱機(jī)的效率學(xué)生通過(guò)計(jì)算加深對(duì)熱效率的理解。學(xué)生討論有效利用燃料的方法，探討提高熱機(jī)效率的途徑。三、課堂小結(jié)回顧本節(jié)課“你學(xué)到了什么？”見(jiàn)附件1學(xué)生討論發(fā)言，梳理本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)四、課堂檢測(cè)老師巡視、講評(píng)完成檢測(cè)題見(jiàn)附件2五、布置作業(yè)課內(nèi)作業(yè)：動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1、3課外作業(yè)：動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理2、4課后完成【板書(shū)設(shè)計(jì)】定義：定義：某種燃料完全燃燒所放出的熱量與其質(zhì)量之比單位：J/kg,(J/m3)公式：Q=mq熱值熱值14.2熱機(jī)的效率14.2熱機(jī)的效率1.定義：用來(lái)做有用功的那部分能量與1.定義：用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比2.如何提高熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率【教學(xué)反思】通過(guò)教學(xué)，使學(xué)生從生活中體會(huì)不同燃料完全燃燒釋放熱能的特征，建構(gòu)起燃料的熱值概念。依據(jù)燃料熱值表中資料數(shù)據(jù)和燃料燃燒放熱與燃料質(zhì)量和熱值的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。了解熱機(jī)工作時(shí)釋放熱量的主要流向，初步認(rèn)識(shí)熱機(jī)效率，大致了解提高熱機(jī)效率的途徑。不足：在教學(xué)過(guò)程中也暴露了很多問(wèn)題，比如，學(xué)生生活自理能力有待提高。對(duì)于燃料的認(rèn)識(shí)很少，生活經(jīng)驗(yàn)太少。附件1：知識(shí)框架附件114.1熱機(jī)的效率思維導(dǎo)圖《熱機(jī)的效率》課堂效果分析本節(jié)課的設(shè)計(jì)，以分組討論為主，多媒體輔助教學(xué)。學(xué)生情緒高漲，積極活躍。自主分析，小組合作，掌握知識(shí)更扎實(shí)，效果良好。由于課堂有不可預(yù)測(cè)性，學(xué)生思維活躍，提出的方案多種多樣，這就要求老師有較高的課堂駕馭能力，在以后的備課中必須更加周祥嚴(yán)密。測(cè)評(píng)練習(xí)A基礎(chǔ)題實(shí)驗(yàn)表明:質(zhì)量相等的不同燃料,完全燃燒所放出的熱量一般是()（填相同或不同）2、現(xiàn)代火箭用液態(tài)氫作燃料，是因?yàn)樗哂?)A．較大的比熱B．較低的沸點(diǎn)C．較大的熱值D．較高的凝固點(diǎn)3、煤油的熱值大于酒精的熱值，下列說(shuō)法中正確的是（）A．煤油比酒精含有的熱量多B.燃燒相同質(zhì)量的煤油和酒精，煤油放出的熱量要多些C.完全燃燒相同質(zhì)量的煤油和酒精，利用煤油剛好能燒開(kāi)一壺水，那么利用酒精則不能燒開(kāi)這壺水（熱效率相同的條件下）D.通風(fēng)條件好，供氧越充足，兩種燃料的熱值就越大4、下列說(shuō)法中正確的是（）A．燃料的熱值越大，燃燒時(shí)放出的熱量就越多B.燃料的熱值越小，完全燃燒單位質(zhì)量的該燃料放出的熱量越少C.燃料的熱值越小，放出相等的熱量時(shí)，燃料用量越少D.燃料燃燒的越充分，其熱值就越大B提高題5、一個(gè)含0.6kg無(wú)煙煤的蜂窩煤，能燒開(kāi)5瓶水，而0.6kg的液化氣可以供普通人家一天做飯、燒開(kāi)水、洗澡用水。這樣看來(lái)不同的燃料的不同，若q無(wú)煙煤=3.4×107J/kg，5瓶水的質(zhì)量是9kg，從20℃到燒開(kāi)，那么這個(gè)煤爐的效率是。（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）6、在一次某新型號(hào)的汽車(chē)測(cè)試中，讓汽車(chē)在一段平直的公路上勻速行駛4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg（假設(shè)汽油完全燃燒）。熱機(jī)的效率教學(xué)情分析一、學(xué)情分析初三的學(xué)生學(xué)習(xí)物理已經(jīng)一年，有一定的基礎(chǔ)，而且已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)械效率，對(duì)比學(xué)習(xí)熱機(jī)效率應(yīng)該不太難。碑廓中學(xué)是農(nóng)村中學(xué)，但經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)改革，大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)能自主學(xué)習(xí)，并且小組已經(jīng)相當(dāng)成熟，已經(jīng)建立健全了小組合作評(píng)價(jià)機(jī)制。學(xué)生自主學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)的意識(shí)比較強(qiáng)。在掌握知識(shí)上學(xué)生兩極分化嚴(yán)重，知識(shí)的應(yīng)用深度不夠，所以更應(yīng)當(dāng)發(fā)揮小組的作用?；谏鲜銮闆r分析，結(jié)合《新課程標(biāo)準(zhǔn)》和教學(xué)的實(shí)際，我特制定如下教學(xué)目標(biāo)：二、目標(biāo)分析教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)分析（確定意圖）1、經(jīng)歷“燃燒燃料釋放熱量的分配”的過(guò)程，感受到轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的內(nèi)能只是一部分，形成正確的世界觀；這個(gè)目標(biāo)的確定是因?yàn)闊釞C(jī)的能流圖是熱機(jī)效率概念的前導(dǎo)，通過(guò)定性地認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的內(nèi)能只是一部分，進(jìn)而定量地研究熱機(jī)燃料的利用率。2、通過(guò)與機(jī)械效率的對(duì)比，了解熱機(jī)的效率，感悟到效率是評(píng)價(jià)投入、產(chǎn)出比的基本方法，并了解不同熱機(jī)的效率值；確定目標(biāo)的原因是：熱機(jī)的效率是熱機(jī)的性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是這部分教材的核心所在，通過(guò)與機(jī)械效率的對(duì)比，學(xué)生更能深刻地理解熱機(jī)效率的概念。3、了解熱機(jī)的使用對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)與帶來(lái)的環(huán)境污染，感受到自然科學(xué)的發(fā)展和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用在推進(jìn)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也造成了環(huán)境污染。通過(guò)熱機(jī)的貢獻(xiàn)以及帶來(lái)的污染能幫助學(xué)生體會(huì)物理與社會(huì)和生活的密切關(guān)系。使學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互關(guān)系，體驗(yàn)科學(xué)在社會(huì)生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。真正理解可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵。本節(jié)內(nèi)容都是圍繞熱機(jī)的效率來(lái)展開(kāi)，基于學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際以及教材分析我確定以下為本次課的教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：建立熱機(jī)效率的概念；突出措施：學(xué)生通過(guò)能量流向圖，以及繪餅圖的形式，并結(jié)合已經(jīng)學(xué)過(guò)的機(jī)械效率，引入概念，學(xué)生講解，勾畫(huà)圈點(diǎn)關(guān)鍵詞。對(duì)比機(jī)械效率深刻理解概念，并通過(guò)概念延伸出的公式更深理解熱機(jī)效率的概念。由于知識(shí)面的原因，很多學(xué)生不清楚熱島效應(yīng)以及溫室效應(yīng)，對(duì)熱機(jī)所造成的污染也只是模糊認(rèn)識(shí)，所以基于學(xué)情我確定如下為教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：理解環(huán)境污染與熱機(jī)使用的關(guān)系；熱機(jī)效率的運(yùn)用；突破難點(diǎn)的措施：我主要是通過(guò)大量圖片、視頻等多媒體，并結(jié)合知識(shí)窗介紹補(bǔ)充知識(shí)，通過(guò)學(xué)生分組學(xué)習(xí)、練習(xí)、學(xué)生板演、學(xué)生講解等方式突破難點(diǎn)。三、教法與學(xué)法分析：基于上述原因，在教法上我主要采用以學(xué)案為載體的DJP教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師合理引導(dǎo)，合理啟發(fā)，并借助多媒體刺激學(xué)生的多種感官。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。同時(shí)還結(jié)合了啟發(fā)、講解、評(píng)價(jià)綜合的教法。學(xué)法上：充分發(fā)揮小組作用，采取合作學(xué)習(xí)的形式，并采用對(duì)比的方法讓學(xué)生將機(jī)械效率與熱機(jī)效率對(duì)比，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，構(gòu)建知識(shí)體系。熱機(jī)的效率教材分析與教材分析：初中物理九年級(jí)上冊(cè)第十四章第二節(jié)《熱機(jī)效率》。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)完熱機(jī)、內(nèi)燃機(jī)后，在已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)械效率的基礎(chǔ)之上對(duì)于效率進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，燃料燃燒放出的熱量并不能全部被利和生產(chǎn)中的應(yīng)用。這樣對(duì)內(nèi)能的利用有一個(gè)更全面的認(rèn)識(shí)。也為以后理解熱力學(xué)第二定律積累感性知識(shí)，使學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互關(guān)系，體驗(yàn)科學(xué)在社會(huì)生活中的應(yīng)用。2、本課主要知識(shí)點(diǎn)：本節(jié)內(nèi)容由“燃料的熱值”和“熱機(jī)的效率”兩個(gè)部分組成。認(rèn)識(shí)燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能只有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有用功的能量，了解熱機(jī)效率的概念、能進(jìn)行熱機(jī)效率計(jì)算，知道熱機(jī)的使用在給人類(lèi)帶來(lái)便利的同時(shí)，也造成了環(huán)境污染。3、熱機(jī)效率中的關(guān)鍵問(wèn)題認(rèn)識(shí)熱機(jī)效率的概念，知道熱機(jī)的使用造成了環(huán)境污染，了解如何控制污染。4、教材及學(xué)案的調(diào)整結(jié)合教學(xué)實(shí)際及中考要求，本人對(duì)本節(jié)內(nèi)容略作調(diào)整，增加了熱機(jī)效率公式及其運(yùn)用，這樣做主要是為了加深學(xué)生對(duì)于熱機(jī)效率概念的理解，以及對(duì)于概念延伸出的公式的應(yīng)用，同時(shí)增加了“提高熱機(jī)效率的途徑”部分內(nèi)容，這樣主要是基于對(duì)學(xué)以致用，提高學(xué)生將所學(xué)的內(nèi)容應(yīng)用于實(shí)際的能力。同時(shí)我對(duì)已有學(xué)案也作了調(diào)整，在“我能自學(xué)”前增加了“學(xué)習(xí)準(zhǔn)備”部分，使學(xué)生能進(jìn)行預(yù)習(xí)，而且強(qiáng)調(diào)熱機(jī)效率與機(jī)械效率對(duì)比學(xué)習(xí)，在已有的知識(shí)上進(jìn)行學(xué)習(xí)更輕松。為及時(shí)強(qiáng)化對(duì)熱機(jī)效率概念及公式部分知識(shí)的掌握，我還增加了兩個(gè)有關(guān)效率的計(jì)算，這樣就可以及時(shí)地反饋出學(xué)生是否已經(jīng)掌握熱機(jī)