資源簡介

第2節　熱機的效率
教材分析
一、課標分析
1.理解熱值的意義。
2.從能量轉化的角度理解熱機的效率。
3.知道熱機的利用給人類帶來的危害。
4.了解提升熱機效率的意義。
二、內容和地位分析
本節內容由燃料的熱值和熱機的效率兩個部分組成,是上一節內燃機知識的延續,《義務教育物理課程標準(2022年版)》(以下簡稱《標準2022》)要求從能量轉化的角度認識燃料的熱值,側重于通過熱值認識化學能和內能的轉化。通過本節課的學習,可以使學生認識到內燃機工作時,燃料燃燒放出的熱量并不能全部被利用,這樣,就需要引入“效率”這一概念。通過本節內容的學習,還能幫助學生對內能的利用有一個更全面的認識,并為下節能量的轉化與守恒做好準備。同時,學生也會進一步體會人類文明的進步對生產、生活的重大影響,除了發展進步以外,也帶來了環境污染、資源浪費等問題,引發學生的深入思考。本節內容需要正確區分熱值與熱量,從概念、單位、意義等方面區分。
學情分析
已有知識及方法:學生具有對不同燃料放熱本領不同的生活經驗,以及比值法定義物理量,機械效率等知識儲備。
未知知識及方法:熱值的概念和理解,熱機效率的意義。
教學目標
1.從生活中體會不同燃料燃燒釋放熱量的本領不同,建立熱值的概念。
2.能簡單計算燃料燃燒放出的熱量。
3.能說出熱機工作時燃料釋放能量的主要流向,知道什么是熱機的效率。
核心素養
1.培養學生樂于觀察和思考日常生活中的物理學道理。
2.從科學的角度理解熱機有關知識,培養學生的環境保護意識。
重點難點
重點:熱值的概念和意義。
難點:熱機的效率的計算。
教學過程
教學環節 教學內容 學生活動 教學意圖
環節一:導入新課 小視頻——火箭發射升空。 提問:火箭升空使用的是什么燃料呢 為什么要用這種燃料 學生觀看視頻并思考、交流,回答問題。 通過壯觀的火箭發射升空視頻,激發學生的學習興趣,引起學生對燃料的某種特性的思考。
環節二:燃料的熱值 請同學們思考我們生活中都有哪些燃料,并展示各種燃料的圖片。 活動1:不同燃料的放熱本領相同嗎 如何比較誰的放熱本領強呢 結合生活經驗和之前所學知識談一談。 教師總結學生的分享,給出熱值的概念:某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量(氣體為體積)之比,叫做這種燃料的熱值。 活動2:請學生閱讀教材第23頁“小資料”,總結規律。 歸納總結: (1)熱值是燃料本身的性質,與燃料的種類有關。 (2)燃料的熱值與質量、體積、溫度、完全燃燒與否無關。 學生交流、討論、分享。 學生閱讀教材內容,理解燃料的熱值的概念。 從學生熟悉的問題入手,進一步提問,引發思考。 結合生活經驗,如使用不同燃料燒開一壺水,幫助學生理解。 類比之前學習的速度和壓強等用比值定義法定義的物理量,建立熱值的概念。
續表
教學環節 教學內容 學生活動 教學意圖
環節二:燃料的熱值 例1　對于燃料的熱值,下列說法中正確的是(　　) A.燃料不完全燃燒時,燃料的熱值變小 B.燃燒1 kg某種燃料放出的熱量叫做這種燃料的熱值 C.就某種確定的燃料而言,它的熱值是一個確定的值,跟燃料的質量及燃料燃燒放出的熱量無關 D.容易燃燒的燃料熱值一定大 活動3:根據熱值的概念,總結燃料燃燒放出熱量的計算公式,并解決實際問題。 (1)固體、液體燃料完全燃燒時放出的熱量:Q放=mq。 (2)氣體燃料完全燃燒時放出的熱量:Q放=Vq。 計算一下12噸氫完全燃燒放出多少焦耳的熱量 若用干木柴完全燃燒來獲得這些熱量,需要多少噸干木柴 (q氫=1.4×108 J/kg,q干木柴=1.2×107 J/kg) 例2　完全燃燒0.7 kg干木柴能放出多少熱量 假設這些熱量全部被水吸收,能使多少千克的水由20 ℃升高到70 ℃ 已知干木柴的熱值是1.2×107 J/kg,水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)。 　　 學生答題,教師答疑。 學生解答:12噸氫完全燃燒放出的熱量Q放=m氫q氫=12×103 kg×1.4×108 J/kg=1.68×1012 J,需要完全燃燒干木柴m干木柴===1.4×105 kg=140 t。 學生答題,教師答疑。 將所學熱值的知識加以運用,和總結,體會熱值是燃料的一種特性。 及時鞏固燃料熱值的基本概念,檢驗學習成果。 通過概念總結公式,并結合實際問題進行計算,幫助學生熟悉知識點,直觀體會不同燃料的熱值。 及時鞏固所學知識,檢驗學習成果。
環節三:熱機的效率 　　活動1:在內燃機中,燃料能否完全燃燒 燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了 　　學生結合生活經驗和上一節學習的內燃機的知識進行思考和討論。
續表
教學環節 教學內容 學生活動 教學意圖
環節三:熱機的效率 　 結論:燃料很難完全燃燒。 熱機的效率: (1)概念:用來做有用功的那部分能量,與燃料完全燃燒放出的能量之比,叫做熱機的效率。 (2)公式:η=。 活動2:了解各種熱機的效率,思考提高熱機效率的方法。 蒸汽機:6%~15%。 汽油機:20%~30%。 柴油機:30%~45%。 飛機上的噴氣式發動機:50%~60%。 提高熱機效率的途徑: (1)提高燃料利用率,使燃料充分燃燒。 (2)改進熱機,減少各種能量損失。 (3)充分利用廢氣的能量。 (4)注意保養,保證良好的潤滑,減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。 例3　內燃機運行時各種能量損耗大致為汽缸散熱損失占25%,廢氣帶走的能量占30%,摩擦等機械損耗占10%,則內燃機的效率為　　　　。 　　 學生答題,教師答疑。 　　 結合生活實際,增強學生的節能環保意識,增強學生為提高熱機效率,加強環保的責任心和使命感。也體現了從生活走向物理和從物理走向社會的理念。 及時鞏固熱機效率的知識,檢驗學習成果。
板書設計 第2節　熱機的效率 一、燃料的熱值 1.概念 2.公式和單位 3.簡單計算 二、熱機的效率 1.概念和公式 2.內燃機的能量流向 3.提高熱機效率的途徑
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教學反思

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