《热机的效率》教学设计

《热机的效率》教学设计

《热机的效率》教学设计

一、课标要求及分析

从能量转化的角度认识燃料的热值，从能量的转化和转移的角度认识效率。 燃料在燃烧过程把化学能转化为内能，学生认识到不同燃料燃烧释放热的能力不同，就是热值不一样。内燃机中燃料燃烧产生的所有热量，有一些转化为了有用的机械能，一部分转化为无用的机械能，还有一大部分发生了内能的转移，以废气的形式损失。

二、教材分析

本节内容是人教版初中物理第十四章《内能的利用》的第二节《热机的效率》 是上一节内燃机知识的延续，通过本节课的学习，可以使学生认识到内燃机工作时，燃料燃烧放出的热量并不能全部被利用，这样对内能的利用有一个更全面的认识。本节内容由“燃料的热值”和“热机的效率”两个部分组成。

三、学情分析

在八年级学习机械效率的基础上，学生对效率有了初步的认识，这就为这节课的学习打下了良好的基础；对本堂课的内容，学生需要了解如何提高热机的效率，这就为本节课打下了心理上的基础；但是，本节课的知识中有热值这一概念，学生理解起来会有一定的难度，这就需要教师的积极引导，通过生活的经验举例，学生更好的融入课堂

四、重难点

教学重点：燃料的热值和热机的效率。

教学难点：对热机效率的理解。

五、学习目标

1．知道热值定义、单位、物理意义

2．对热值、热机效率相关问题进行简单计算

六、教学流程

1．新课引入

通过一张蒸汽机车的图片以及上学期学习过的机械效率引入新课

教师：这张图片中的蒸汽机车现在还用不用了？为什么呢？

学生：不用了。污染环境，效率还低（由于冒黑烟）

教师：本节课研究热机的效率

2．给出学习目标

（1）知道燃料的热值、单位、物理意义

（2）对热值、热机效率相关问题进行简单计算

3．新课教学

教师：思考问题怎么样能获得内能

学生：做功、热传递，燃烧燃料化学能转化为内能

教师：根据生活经验，用干木柴或者蜂窝煤烧开一壶水，用的质量一样多么？ 学生：需要干木柴的质量更多

教师：为什么都是燃料，放热的能力不同，本节课的第一个内容，热值。带着问题阅读燃料的热值。课件展示4个问题。

学生：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 教师：用一种比值定义和之前学过的比热容定义方式一样，q=Q放/m

学生：单位是J/kg，J/m3

教师：前者适用于固体、液体，后者适用于气体。能够推到出两个有关于放热的公式，根据定义变形Q放=mq，在根据气体热值的单位可知，Q放=Vq

学生：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量

教师：氢的热值1.4×108 J/kg物理意义是什么？

学生：一千克的氢完全燃烧释放1.4×108 J的热量

教师：根据小资料知道热值与燃料的种类有关，与燃料的质量，是否完全燃烧无关。

教师：为什么火箭里面的燃料用的是氢？通过小资料观察

学生：氢的热值比较高

教师：根据热值表，计算下10吨氢完全燃烧放出的热量？给学生时间并且辅导，提示容易错误的环节。

Q放 = m q = 1.0×104 kg ×1.4×108 J/kg

=1.4×1012 J

教师：注意做大题的3个主要步骤公式代数结果，要写单位，代数顺序不能写反。

教师：初三学过机械效率，只要是效率都用同一个符号η来表示能否记得机械效率的公式。用它来掌握热机的效率。

学生：η=有用功除以总功

教师：用煤烧水，煤能否完全燃烧呢？煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？请同学们思考。

学生：不能完全燃烧，会有一些剩下的煤没有燃烧，在生活中经常能发现。也不能完全被水吸收，烧水时周围的也很热，感觉到热气，热量应该是煤燃烧时候放出的热量。

教师：水吸收的才是有效率用的，只占据了燃料完全燃烧放出热量的一部分，热机效率也是类似的`，内燃机内的燃料不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收了一部分能量，废气带走了一部分能量，机械摩擦也消耗了，一些能量，剩下的就是才是真正转化为对外做的有用功。而对外做的有用功才是真正有效利用上的。根据课件上的图片，加上教材的内容，得出热机的效率。

学生：有用的机械能与燃气内能的比。

教师：意思差不多。应该是用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。

教师：观察投影的三幅图片，它们的发动机都是热机中的哪一种啊（蒸汽火车，卡车，小汽车），并观察他们的效率

学生：蒸汽机，柴油机，汽油机

教师：蒸汽机效率最低，现在基本不用，柴油机在这里面效率最高，但是也才打到百分之四十五，现在面临一个问题，如何提高热机的效率。是现实生活中需要解决的一个重要问题，请同学们阅读教材24页最后两个自然段，总结归纳出提高热机效率的方法。

学生：设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。设法利用废气的能量，废气带走的能量是最高的。燃料燃烧更充分一些提高燃料的利用率。

教师：总结一下，观看投影提高效率的途径（1）提高燃料利用率，使燃料

充分燃烧；（2）改进热机，减少各种能量损失；（3） 利用废气的能量。

习题：1．对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 ()

A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比

B．燃料没燃烧时就没有热值

C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值， 跟燃料的质

量及燃料燃烧放出的热量无关

D．容易燃烧的燃料热值一定大

教师：热值是燃料本身的一种属性，与燃料种类有关，与燃料质量燃料是否完全燃烧无关。选C

2．已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为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

教师：与比热容有关系的一道综合问题，要注意的事项有哪些？

学生：做大题主要三步，公式、代数、结果。并且要注意数字后面的单位，代数时候的顺序，乘号不能写成点。

3.为了提高热机效率，可采取的措施是（ ）

A．采用热值高的燃料

B．降低热机功率

C．保证良好的润滑减少摩擦

D．以上措施都可以

教师：热机效率的定义用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，与热值高低没有直接关系，与热机的功率无关，记住提高热机效率的方式方法，从而可以选C

教师：请同学们总结一下，学习到了哪些内容？

学生：热值的定义，单位，公式，物理意义，热机的效率，提高热机效率的方法。

教师：1.燃料的热值及计算

2.热机的效率及计算

3.提高热机效率的方法

提高热机效率是现实生活中很重要的问题，希望我们同学能够去解决

这个问题。

七、板书设计

14.2热机的效率

【《热机的效率》教学设计】