热机效率教案_热机的效率教案
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热机效率
整体教学设计：
对于内能的利用问题，无论在生活中还是生产中都是一种非常常见的现象。而燃料的燃烧问题则又是关于内能利用必然涉及的一个重点。燃料的热值是燃料燃烧放出热量多少的一个关键影响因素。在关于热量的计算过程中，经常涉及热值的概念。对于不同燃料在燃烧过程中放出热量的多少，许多学生并没有明确的概念，在现实生活中，尽管燃烧现象司空见惯，但从放出热量的角度对不同燃料进行对比学生也没有多少自主意识，因而可以采用对比的方式引入教学，设计好实验让学生在观察对比中发现物理规律。
教学分析：（1）教材分析
本节阐述了有关热机效率等物理概念，还涉及了科技发展史（热机的发展），生物，化学知识（酸雨的形成和生物的影响），环境保护（大气污染）等方面的内容。通过具体分析，使学生认识到在利用燃料内能方面，也不可避免地会有一部分内能转化和转移到其他方面，因此要建立热机效率的概念，并与机械效率作联系和类比。使学生了解内燃机的发展对人类进步起到的作用，同时要使学生认识到它给环境带来的污染问题。
（2）教法建议
结合能量流向图来进行教学可以较形象直观地向学生展示热机工作中能量走向，从而更好理解热机效率较低的原因，也可以较好理解如何改进热机提高热机效率。
（3）学情分析
学生对热机的工作情况比陌生，可以等网络等途径多了解热机的有关情况。（4）学法建议
在学习的过程中要多联系生活实际，从生活中去发现物理，同时在进行实验的过程中应仔细观察，尝试进行分析归纳，找出生活实例及物理实验中所体现的共同点，学会根据事物的本质进行分类。
教学目标： 知识与技能：
1．知道热机工作时燃料释放能量的主要流向；
2．知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在；
3．了解热机工作时产生的废气、噪声污染，了解降低污染的可能方法。过程与方法：
1．经历热工作过程中能量流向的分析过程，体会由现象到本质的分析过程。2．经历收集生活中内能利用的有关信息过程，体会对信息进行分析分类的方法。情感态度与价值观：
1．了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能够简述热机使用产生的排放物对环境的不良影响。
2．培养自觉的环保意识，激发学生的社会责任感。教学重点、难点：
1．了解热机效率及提高热机效率的途径，知道在利用热机形成的环保问题。2．热机效率的理解，并能用热机效率进行简单计算。课时设计： 1课时 教学过程：
一、新课导入
思考与讨论：有人说，当有汽车从身边经过时，他便能闻出这台车是汽油车还是柴油车？你认为这可能吗？如果可能，你认为这说明了什么？
二、新课讲解
学生：说明有没有燃烧的汽油或柴油被排出，从废气中可以闻到它们的味道，所以可以“闻”出是使用什么燃料的汽车。
教师：由此可见，热机所消耗的燃料是否全部被利用到？ 学生：没有。
教师：对，热机在工作时，就和我们使用机械做功一样，存在一个效率问题。我们称之为热机效率。
教师：请同学们回忆机械效率的计算公式。学生板书（η=W有用/W总）
教师：热机工作时,转化为机械能的哪部分能量就相当于上式中的W有用，假定燃料全部完全燃料所获得的内能则相当于上式中的W总。
教师：接下来请同学们讨论分析,在热机工作的过程中,哪些环节可能存在着能量的损失? 学生：燃料没有完全燃烧。学生：废气会还走一部分能量。教师：何以见得。
学生：因为汽车排出的尾气还很热,说明它还有较大的内能。学生：克服摩擦还要消耗能量。
教师：同学们回答得都非常好,老师这里有一张热机工作时的能量流向图。请同学看看有没有刚才我们没有关注到。
教师：同学们还有什么发现? 学生：冷却水也会带走大量的能量。学生：热机的效率比较低。
教师：对，你观察很仔细。热机的效率相对都是比较低的。因而热机效率的高低是热机性能一个重要指标。
教师：（介绍不同热机的效率一般是多少）（多媒体展示）
教师：由于热机的效率普遍都不高，可是热机又是现代生活一个重要的动力设备，那么如何提高热机的效率就成了一个关键的问题。请同学相互交流一下，可以怎样来提高热机的效率? 学生：让燃料尽可能充分燃烧。学生：减小各部分之间的摩擦。
教师：让其尽可能完全燃烧，可通过改善燃烧环境，调节油、气比例等来实现。为了减小摩擦需要经常保养机器，适当调节各零部件间间隙，并注意保持润滑等。另外还应下决心关停一些冒黑烟、耗能大的热机，以提高热机的整体水平。
教师：提高热机的效率，并非易事，需要解决的问题还很多，甚至每前进一步都要付出艰苦的努力，不过我们相信，随着科学技术的飞速发展，以及新能源的不断开发，热机的性能一定会得到较大提高。我们也期待着现在的青年中能涌现出更多瓦特式的人才，为人类研制出更新更好的热机。
教师：下面我们再来观看一组照片，看同学们有什么启示？（观看现代环境污染照片）教师：从刚才的图片中我们有什么启示？ 学生：我们可以看出我们生活的环境污染严重。教师：对，对环境污染热机也是“功不可没”的。
教师：请同学们思考：热机工作过程中对环境会造成哪些污染？
学生：大气污染，因为热机工作中燃料燃烧会产生废气，其中还可能有有毒气体，它们都被排放到大气中，造成大气污染？
学生：还有噪声污染，热机工作时往往会发出很大的声音，也会对环境造成污染。教师：同学们分析得很好！热机在工作时会造成大气污染和噪声污染。同时由于热机排放的废气含有大量二氧化碳，还会引起温室效应，导致全球气温上升。
教师：另外，由于废气和冷却水会带走60%左右的热量，还会造成“热污染”，城市“热岛效应”成因，热机就是主要元凶之一。
教师：热机在为生产生活带来方便的同时，也给环境带来了很大的危害，可是在现阶段，热机仍然是很多机械设备的动力来源。所以我们不可能完全放弃热机。那么，对于这个我们“又爱又恨”的热机，我们应该怎么办呢？
学生：要想办法提高效率，尽量减小对环境的污染。
教师：请同学们思考并讨论：可以从哪些环节入手来提高热机的效率，减少污染，具体做法是什么？
（学生讨论）
学生：可以想办法让燃料更充分的燃烧。学生：要想办法减小机械各部件之间的摩擦。学生：在城市里禁止鸣笛。
学生：研究开发绿色能源，改进热机构造。学生：„„
教师：同学们都说得很好！让我们共同来拯救地球吧！
三、课堂小结
请同学们交流回忆以下问题：
1．热机工作时哪些环节可能存在能量损失? 2．如何提高热机效率。
3．热机带来的环境污染主要有：大气污染、噪声污染、热污染等。
4．减小热机带来的污染应从以下几个方面入手：提高燃料的燃烧效率使之尽可能完全燃烧、改进热机结构、使用清洁能源等。
四、作业布置
1．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（）A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100% C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大 D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小 2．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（）A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 B．燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
3．如图是某四冲程汽油机做功冲程的示意图，活塞的横截面积是35cm2。做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是1.0×106Pa，活塞移动的距离是60mm,所用时间是0.015s。试求：
（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？（2）做功冲程中，平均压力做功的功率是多少？
（3）设做功冲程汽油完全燃烧，放出的热量是840J,则该汽油机的效率是多少？ 参考答案： 1．C 2．A
3．解：（1）p＝F/S
F＝pS＝1.0×106Pa×35×10-4m2＝3.5×103N（2）W＝Fs＝3.5×103N×0.06m＝210J P＝W/t＝210J/0.015s＝1.4×104W（3）η＝W/Q放＝210J/840J＝25% 答：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是3.5×103N。（2）做功冲程中，平均压力做功的功率是1.4×104W。（3）该汽油机的效率是25%。
五、板书设计
1．热机工作过程中能量的流向 2．热机效率的定义 3．热机对环境的影响
4．提高热机效率的途径：让燃料充分燃烧、减少各种热散失、减少机体内部各部分之间的摩擦。
六、教学反思
学习本节的内容可以从学生经历的实际生活入手,如当汽车从身边经过时能闻到汽油味等。这个很多学生都有真切的体会，这样引入学生比较容易理解，同时适当的设问和引导,可以更积极的调动学生的思维,主动参与到教学中去。
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