2.2內(nèi)燃機教學(xué)設(shè)計2023-2024學(xué)年教科版物理九年級上冊主備人備課成員設(shè)計意圖本節(jié)課通過內(nèi)燃機工作原理的講解，讓學(xué)生理解內(nèi)燃機的工作過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。結(jié)合實際案例，讓學(xué)生了解內(nèi)燃機在生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生對物理知識的興趣和實際運用能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過實驗探究內(nèi)燃機工作原理，提升觀察、分析、推理能力。

2.增強學(xué)生的科學(xué)思維，引導(dǎo)學(xué)生運用物理知識解釋內(nèi)燃機能量轉(zhuǎn)換過程，提高邏輯思維能力。

3.提升學(xué)生的社會責(zé)任感，認識內(nèi)燃機在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對科技創(chuàng)新的興趣。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

-明確內(nèi)燃機的四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣。

-理解內(nèi)燃機能量轉(zhuǎn)換過程，即燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

-認識內(nèi)燃機的工作循環(huán)及其效率。

2.教學(xué)難點

-掌握內(nèi)燃機工作過程中能量的轉(zhuǎn)化和傳遞過程，特別是壓縮沖程和做功沖程的能量轉(zhuǎn)換。

-理解活塞運動與氣門開啟、關(guān)閉的時間關(guān)系，以及這對內(nèi)燃機效率的影響。

-分析內(nèi)燃機排放的尾氣對環(huán)境的影響，以及減少排放污染的途徑。例如，講解壓縮沖程時，難點在于解釋為什么壓縮過程會使氣體溫度和壓力升高，以及這一過程對后續(xù)做功沖程的重要性。在討論尾氣問題時，難點在于如何從物理角度分析尾氣成分和排放量，以及這些因素如何影響環(huán)境。學(xué)具準備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與策略1.采用講授法結(jié)合多媒體演示，清晰展示內(nèi)燃機工作原理和能量轉(zhuǎn)換過程。

2.通過小組討論，讓學(xué)生分析內(nèi)燃機效率的影響因素，提高合作學(xué)習(xí)能力和批判性思維。

3.設(shè)計實驗活動，讓學(xué)生動手操作，體驗內(nèi)燃機壓縮和做功過程，加深對物理原理的理解。

4.利用案例分析，探討內(nèi)燃機在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，增強學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求，例如要求學(xué)生預(yù)習(xí)內(nèi)燃機的四個沖程及其能量轉(zhuǎn)換。

設(shè)計預(yù)習(xí)問題：圍繞內(nèi)燃機工作原理，設(shè)計問題如“內(nèi)燃機的壓縮沖程是如何提高氣體溫度和壓力的？”引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進度：利用平臺功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解內(nèi)燃機的基本工作原理。

思考預(yù)習(xí)問題：針對預(yù)習(xí)問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問，如對能量轉(zhuǎn)換過程的困惑。

提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺或老師處，以便教師了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

2.課中強化技能

教師活動：

導(dǎo)入新課：通過展示內(nèi)燃機圖片或視頻，引出內(nèi)燃機的工作原理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識點：詳細講解內(nèi)燃機的四個沖程，結(jié)合動畫或模型，幫助學(xué)生理解能量轉(zhuǎn)換過程。

組織課堂活動：設(shè)計小組討論，讓學(xué)生分析內(nèi)燃機效率的影響因素，如燃料選擇、燃燒效率等。

解答疑問：針對學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，如“為什么內(nèi)燃機的效率總是低于100%？”進行及時解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動：

聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題，如內(nèi)燃機尾氣排放對環(huán)境的影響。

參與課堂活動：積極參與小組討論，體驗內(nèi)燃機工作原理的應(yīng)用。

提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，如如何提高內(nèi)燃機效率，勇敢提問并參與討論。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

布置作業(yè)：布置設(shè)計內(nèi)燃機改進方案的作業(yè)，鞏固學(xué)生對內(nèi)燃機工作原理的理解。

提供拓展資源：提供關(guān)于內(nèi)燃機環(huán)保技術(shù)的拓展資源，如相關(guān)書籍、網(wǎng)站、視頻等。

反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，如對設(shè)計方案的評價和建議。

學(xué)生活動：

完成作業(yè)：認真完成老師布置的作業(yè)，如設(shè)計一個更高效的內(nèi)燃機模型。

拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，了解內(nèi)燃機環(huán)保技術(shù)的發(fā)展。

反思總結(jié)：對自己的學(xué)習(xí)過程和成果進行反思和總結(jié)，提出改進建議，如如何在實際應(yīng)用中提高內(nèi)燃機的效率。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-內(nèi)燃機的歷史與發(fā)展：介紹內(nèi)燃機的發(fā)明歷程、不同類型的內(nèi)燃機（如汽油機、柴油機）以及內(nèi)燃機在工業(yè)和交通運輸中的應(yīng)用。

-內(nèi)燃機的能量轉(zhuǎn)換與效率：探討內(nèi)燃機能量轉(zhuǎn)換的過程，包括燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為機械能的原理，以及影響內(nèi)燃機效率的因素。

-內(nèi)燃機的排放與環(huán)保：研究內(nèi)燃機排放的主要污染物，如氮氧化物、碳氫化合物、顆粒物等，以及減少排放的措施，如尾氣處理技術(shù)、燃料替代等。

-內(nèi)燃機在現(xiàn)代交通中的應(yīng)用：分析內(nèi)燃機在汽車、摩托車、船舶等交通工具中的應(yīng)用，以及未來交通工具可能采用的新能源和新技術(shù)。

-內(nèi)燃機的未來發(fā)展趨勢：探討內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展方向，如高效內(nèi)燃機、混合動力系統(tǒng)、燃料電池等。

2.拓展建議：

-鼓勵學(xué)生閱讀關(guān)于內(nèi)燃機歷史的書籍，了解內(nèi)燃機的發(fā)明和演變過程，例如閱讀《內(nèi)燃機的演變》一書，通過了解歷史來理解內(nèi)燃機的現(xiàn)狀和未來。

-引導(dǎo)學(xué)生通過實驗或模擬軟件，親自動手操作，體驗內(nèi)燃機的能量轉(zhuǎn)換過程，例如使用內(nèi)燃機模擬軟件，觀察不同工作條件下內(nèi)燃機的性能變化。

-組織學(xué)生參觀汽車維修廠或發(fā)動機生產(chǎn)車間，實地了解內(nèi)燃機的構(gòu)造和維修過程，增強學(xué)生對內(nèi)燃機的直觀認識。

-建議學(xué)生參與環(huán)保社團活動，了解內(nèi)燃機排放對環(huán)境的影響，以及如何通過技術(shù)創(chuàng)新減少污染。

-鼓勵學(xué)生關(guān)注新能源汽車的發(fā)展，如電動汽車、混合動力汽車等，探討內(nèi)燃機在新能源時代的發(fā)展前景。

-學(xué)生可以參與校內(nèi)外的科技競賽，如模型車比賽、機器人競賽等，將內(nèi)燃機的理論知識應(yīng)用于實踐項目中。

-引導(dǎo)學(xué)生撰寫科技小論文，結(jié)合所學(xué)知識，對內(nèi)燃機的效率、環(huán)保等方面進行深入分析。

-建議學(xué)生查閱相關(guān)科技期刊和論文，了解內(nèi)燃機領(lǐng)域的最新研究進展和技術(shù)突破。

-組織學(xué)生開展小組討論，針對內(nèi)燃機的發(fā)展趨勢、未來技術(shù)等問題進行辯論，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和團隊合作能力。

-鼓勵學(xué)生參加在線課程或研討會，拓寬知識面，了解內(nèi)燃機在不同領(lǐng)域的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生對內(nèi)燃機工作原理的理解程度，通過提問或小測驗來評估。

-學(xué)生在課堂討論中的參與度，包括提問、回答問題、發(fā)表觀點等。

-學(xué)生在實驗操作中的技能，如觀察、記錄、分析數(shù)據(jù)等。

2.小組討論成果展示：

-評估小組成員的合作效果，包括分工合作、溝通交流、共同解決問題等。

-評價小組提出的解決方案的創(chuàng)新性和實用性，如對內(nèi)燃機效率提升的建議。

-分析小組展示的清晰度和邏輯性，評估學(xué)生對內(nèi)燃機工作原理的掌握程度。

3.隨堂測試：

-設(shè)計包含選擇題、填空題、簡答題等多種形式的隨堂測試，檢驗學(xué)生對內(nèi)燃機基本知識的掌握。

-通過測試評估學(xué)生對內(nèi)燃機四個沖程的理解，以及對能量轉(zhuǎn)換過程的掌握。

-分析測試結(jié)果，了解學(xué)生在哪些知識點上存在困難，為后續(xù)教學(xué)提供調(diào)整方向。

4.學(xué)生自評與互評：

-鼓勵學(xué)生進行自我評價，反思自己在課堂上的表現(xiàn)，如學(xué)習(xí)態(tài)度、參與度、知識掌握情況等。

-組織學(xué)生進行互評，通過同伴間的反饋，幫助學(xué)生認識到自己的優(yōu)點和不足。

-引導(dǎo)學(xué)生基于評價結(jié)果，制定個人學(xué)習(xí)計劃，提高學(xué)習(xí)效果。

5.教師評價與反饋：

-針對學(xué)生的課堂表現(xiàn)，給予及時、具體的評價，如“你的觀察非常仔細，能夠準確描述內(nèi)燃機的工作過程?！?/p>

-對于學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，提供正面鼓勵，如“你的建議很有創(chuàng)意，為小組做出了重要貢獻。”

-在實驗操作中，關(guān)注學(xué)生的動手能力和實驗技能，給予個別指導(dǎo)，如“在記錄數(shù)據(jù)時，注意單位的正確使用?！?/p>

-對于學(xué)生的隨堂測試成績，進行個別輔導(dǎo)，針對錯題進行講解，幫助學(xué)生理解和掌握知識。

-定期與學(xué)生交流，了解他們的學(xué)習(xí)需求和困難，調(diào)整教學(xué)策略，確保每個學(xué)生都能跟上教學(xué)進度。

-通過課后作業(yè)和項目報告，評估學(xué)生的綜合運用能力，如“你的項目報告展示了你對內(nèi)燃機環(huán)保技術(shù)的深入理解?！?/p>

-在教學(xué)評價中，注重過程性評價和結(jié)果性評價的結(jié)合，既關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也關(guān)注學(xué)習(xí)過程中的態(tài)度和方法。重點題型整理1.題型一：內(nèi)燃機四個沖程的能量轉(zhuǎn)換

-題目：內(nèi)燃機的四個沖程中，哪個沖程將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？請簡述該沖程的能量轉(zhuǎn)換過程。

-答案：做功沖程將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在這一沖程中，燃料在氣缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

2.題型二：內(nèi)燃機的效率計算

-題目：已知某內(nèi)燃機的熱效率為30%，若該內(nèi)燃機在1小時內(nèi)做功1.2×10^6焦耳，求該內(nèi)燃機消耗的燃料質(zhì)量。

-答案：首先，根據(jù)熱效率公式η=W/Q_h，可得Q_h=W/η=1.2×10^6焦耳/0.3=4×10^6焦耳。然后，根據(jù)燃料燃燒放出的熱量Q_h=m*q，其中q為燃料的熱值，可得m=Q_h/q。假設(shè)燃料的熱值為4.6×10^7焦耳/千克，則m=4×10^6焦耳/4.6×10^7焦耳/千克≈0.0869千克。

3.題型三：內(nèi)燃機尾氣排放分析

-題目：內(nèi)燃機尾氣中主要污染物有哪些？請簡述這些污染物對環(huán)境的影響。

-答案：內(nèi)燃機尾氣中的主要污染物包括氮氧化物（NOx）、碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）和顆粒物（PM）。這些污染物對環(huán)境的影響包括：氮氧化物會導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨；碳氫化合物和一氧化碳會降低大氣質(zhì)量，影響人體健康；顆粒物會危害人體呼吸系統(tǒng)，造成霧霾天氣。

4.題型四：內(nèi)燃機效率提升措施

-題目：請列舉三種提高內(nèi)燃機效率的措施，并簡述其原理。

-答案：

1.提高燃料燃燒效率：通過優(yōu)化燃燒室設(shè)計、改進燃燒技術(shù)等手段，使燃料充分燃燒，提高能量利用率。

2.降低機械損失：通過優(yōu)化發(fā)動機結(jié)構(gòu)、提高潤滑效果等手段，減少機械摩擦損失，提高機械效率。

3.優(yōu)化冷卻系統(tǒng)：通過改進冷卻系統(tǒng)設(shè)計、提高冷卻效率等手段，降低發(fā)動機溫度，提高熱效率。

5.題型五：內(nèi)燃機應(yīng)用案例分析

-題目：分析內(nèi)燃機在汽車、摩托車、船舶等交通工具中的應(yīng)用，并討論其優(yōu)缺點。

-答案：

1.汽車：內(nèi)燃機在汽車中的應(yīng)用廣泛，具有動力強勁、技術(shù)成熟等優(yōu)點。但缺點是排放污染物較多，對環(huán)境造成一定影響。

2.摩托車：內(nèi)燃機在摩托車中的應(yīng)用同樣廣泛，具有輕便、靈活等優(yōu)點。但與汽車相比，動力和排放標(biāo)準較低。

3.船舶：內(nèi)燃機在船舶中的應(yīng)用歷史悠久，具有動力強勁、適應(yīng)性強等優(yōu)點。但與現(xiàn)代船舶動力系統(tǒng)相比，排放污染物較多，對環(huán)境影響較大。內(nèi)容邏輯關(guān)系①本文重點知識點：

-內(nèi)燃機的四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣。

-能量轉(zhuǎn)換過程：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

-內(nèi)燃機的效率：熱效率與實際做功的比例。

②關(guān)鍵詞：

-沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣。

-燃燒：燃料在氣缸內(nèi)燃燒，釋放化學(xué)能。

-壓縮：活塞壓縮氣體，提高氣體溫度和壓