第十四章 内能的利用 教案_第十四章内能复习教案
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第十四章 内能的利用
第一节
热机
教学目标
1．知识与技能
●了解四冲程汽油机的基本工作原理． ●从能量转化的角度认识燃料的热值．
●了解内能的利用在人类发展史上的重要意义． ●通过能量的转化和转移，认识热机效率． 2．过程与方法
●通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功．
●利用动画、图片或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理． ●通过阅读“科学世界”了解现代汽车的一些常识． ●通过学生讨论了解燃料的热值和热机效率． 3．情感态度与价值观
●通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力． ●通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面． 教学重点与难点
重点：汽油机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值． 难点：热机中的能量转化及损失，了解热机效率． 教学课时：1时 教学过程： 引入新课
用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧，来获得更大的动力？ 进行新课
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机(1)汽油机
最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机我们首先介绍汽油机 ①构造（出示模型或挂图。边指示边讲解）。
进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。（介绍名称的同时，介绍各部分的功能）
冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程 ②工作原理。
（边动作边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况）内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程 开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活
塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程
活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程
压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程 做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。③能的转化。
教师：汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？学生回答后总结：通过 外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。打开flash课件，让学生理解汽油机的工作原理。(2)柴油机
柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。
①柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程 ②柴油机与汽油机的不同点：
构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴；
工作过程上：吸入的气体不同（汽油机吸入的是什么？柴油机吸入的只是空气）；
压缩情况不同（问：汽油机压缩冲程末温度、压强多大？柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度更高，这个温度早已超过了柴油的燃点）；
点火方式不同（汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式）；
用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。小
结（略）布置作业
（l）简述四冲程内燃机的工作过程。（2）回答下列问题：
①内燃机的四个冲程顺序能颠倒吗？为什么？
②内燃机一个工作循环活塞往复运动几次？曲轴转动几周？
第二节
热机效率
教学目标
1知道内能的利用与环境保护的关系。
2常识性了解热机的效率及提高热机效率的途径。3培养学生重视提高保护环境的意识。重点
热机的效率 难点
提高热机效率的途径 教具 演示
教学过程设计
一． 复习提问：什么是机械效率？
二． 新课引入：热机是内能转化成机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题，这一节我们就来讨论这个问题。三． 新课内容。
1．热机是利用燃料来做功的装置。
化学能转化成机械能（做功）。
2．热机的效率：用来做有用功那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。
热机效率是热机性能的一个重要指标。
热机的各种损失中，废气占最多，应减小废气的能量损失。由于损失的原因比较多，所以热机的效率一般都较低。（参阅课本中的几种热机的效率，内燃机的能流图以及火电站的能流图。）3．如何提高热机效率的效率？
让燃料尽可能充分燃烧，减小内能损失，运动部件润滑良好。4．内能对环境的影响。
（1）废气污染（CO、SO2、酸雨），（2）噪声污染。
5．保护环境，减小污染措施。
（1）改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟除尘装置。
（2）提高内能的综合利用率。把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品；把内能的一次利用变为多次利用（如用余热供暖等）。（3）充分开发、利用污染小或无污染的能源（如太阳能等）。我国政府历来重视环境问题，把发展经济与保护环境放到了同等重要的位置。只要我们大家都能像重视生命一样重视环境，责无旁贷地承担起保护环境的义务，难题也就变得不难了，就一定能使天更蓝、水更清。6．分层练习评析。7．小结。
第三节 能量的转化与守恒
教学目标
一、知识与技能
1.知道能量守恒定律。2.能举出日常生活中能量守恒的实例。3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
二、过程与方法
1.通过学生自己做小实验，发现各种现象的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化。2.通过学生讨论体会能量不会凭空消失，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体。
三、情感、态度与价值观
1.通过学生自己做小实验，激发学生的学习兴趣。2.对能量的转化和守恒有一个感性的认识，为建立科学世界观和科学思维方法打基础。3.通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。
教学重点：能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。
教学难点：运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的。教学过程
一、引入新课
我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？这就是今天要学习的内容。
二、新课学习
1．能的转化
想想做做：按照书中的操作，观察发生的现象，说一说发生了那些能量的转化。
（1）摩擦手，手发热：机械能转化为内能。
（2）黑塑料袋盛水，阳光下，温度升高：光能转化为内能。
（3）连在太阳电池的小电扇对着阳光，转动起来：光能转化为机械能。
（4）钢笔杆摩擦后会吸引小纸片：机械能转化为电能。
看来各种形式的能，在一定的条件下是可以相互转化的，仔细观察下面的能量相互转化的图示，你能不能找到更多的实例？
（1）运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能（机械能）转化为轮胎和路面的内能。
（2）把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。
其他形式的能也可以和内能相互转化。
（1）介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。
（2）不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说明：（同时放映幻灯片）
① 电炉取暖：电能→内能
② 煤燃烧：化学能→内能
③ 炽热灯灯丝发光：内能→光能
（3）其他形式的能彼此之间都可以相互转化。
播放动画：大自然中能量的转换
2．能量守恒定律
大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。”这就是能量守恒定律。
在学习力学知识时，学习了机械能守恒定律。机械能守恒定律是有条件限制的定律，而且实际现象中是不可能实现的。而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。
3．永动机不可能制成演示：取一弹性小球，掉在地上观察其每次反弹高度的变化？其结果是一次比一次低，直至静止为止。分析：能量是否在不断消灭？
生：讨论与回答。（预设：不会，是由于摩擦阻力在不断消耗能量。）
师：如果摩擦阻力降为零？
生：永不停息运动。
师：这不就是永动机了吗！事实上存在吗？
师：历史上不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功。这种机器被称为永动机。虽然很多人，进行了很多尝试和各种努力，但无一例外地以失败告终。失败的原因是设计者完全违背了能的转化和守恒定律，任何机器运行时其能量只能从一种形式转化为另一种形式。如果它对外做功必然消耗能量，不消耗能量就无法对外做功，因而永动机是永远不可能制造成功的。
三、课堂小结
自然界的物质有不同的运动形式，每一种运动都对应着一种能。能不能凭空产生，也不能凭空消失，自然界各种形式的能存在着相互转化过程，转化过程中总量是守恒的。能的转化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。
同学们要会分析一些自然现象中能是怎样转化的。应该知道，根据能的转化和守恒定律，永动机是不可能制造。
四、课堂练习及作业布置
