九年级物理全册 第十四章 内能的利用教案 新人教版.docx
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九年级物理全册第十四章内能的利用教案新人教版
第十四章内能的利用
第一节内能的利用
(一)教学目的
1.知道利用内能的两种重要方式:
加热和做功。
2.知道热机中能的转化。
(二)教具
铁架台,试管,试管夹,试管塞,水等。
(三)教学过程
1.复习
什么是内能?
如何才能改变物体的内能?
(答略)
叙述能量守恒定律(略)。
2.引入新课
由能量守恒定律可以看出,转移、转化是能量运动的普遍形式。
人类在利用能量方面所从事的主要工作正是广泛地寻找其来源,有效地控制其去处,以达到驾驭它,利用它,让它为人类造福的目的。
那么人们是如何利用内能的呢?
这一节我们就来讨论这个问题。
3.进行新课
板书:
(第二节内能的利用)
(1)利用内能来加热
教师:
任何物体都具有内能,内能的利用也是随处可见的。
我们天天吃饭,那么生米是如何变成熟饭的?
学生:
是通过加热,利用燃料燃烧放出的内能使米变熟。
教师:
类似的例子还有哪些?
学生:
冬季取暖利用了内能。
学生:
热水袋暖胃利用了内能。
(教师还可补充一些加热的例子,如工厂的热处理、吹制玻璃工艺品等)
教师:
上面的例子有一个共同特点,都是直接利用内能转移来加热物体的,这是利用内能的一种方式。
板书:
一、直接加热物体
教师:
用内能直接加热物体,可以有多种方法。
目前人们最普遍运用的还是用火直接加热。
火,是人类文明的象征,它促进了社会的进步,也为人民群众的生活提供了方便。
同时我们也应看到,烟囱林立,家家生火,也有它不利的一面。
首先是能源浪费大。
早在100多年前,门捷列夫就曾说过:
“烧煤等于烧卢布”。
因为煤、石油、天然气等本身都是宝贵的化工原料,其产品遍及医药、化工、纺织、交通运输等各个领域,将它们付之一炬,就失去了自然资源综合利用的机会。
再加上直接燃烧效率较低,势必造成很大的浪费。
其次是对环境的污染。
燃烧后的废渣、废气中含有大量有害物质,这就造成了对大气、环境的污染。
为了趋弊兴利,人们做出了种种努力。
例如在冬季取暖问题上,把各家生火取暖改为分片供热(暖气)。
用效率高的锅炉替代简易炉灶。
有些地区还采用了大型工业锅炉的余热实行集中供热的方式。
在家庭用火上,推广了以(煤)气代煤,从而提高了内能的利用率,降低了能耗,同时也保护了环境。
(2)利用内能来做功
当然,节能降耗还有很多途径,如改烧煤为用电就是其中之一。
教师:
提到用电,同学们知道电是怎么生产出来的吗?
学生:
是发电机发出来的。
教师:
不错,是发电机发出来的。
那么发电机利用的又是什么能量?
为了说明这个问题,我们来看一个实验。
演示:
书中所示的实验。
教师:
谁来说一下该实验中能量的转化过程?
学生:
燃烧酒精放出的内能,传递给水蒸气,水蒸气内能增加,增大到一定程度就能推动塞子做功,水蒸气的一部分内能转化为塞子的动能。
(机械能)
(以上回答可在教师的引导下完成)
教师:
这是利用内能的另一种方式。
板书:
二、对物体做功
教师:
发电厂发电就利用了上述实验原理。
发电厂,首先要用煤加热锅炉中的水,水蒸气获得内能后,带动发电机工作,水蒸气的一部分内能先转化为发电机的机械能。
接着发电机又在运转过程中把机械能转化为电能。
(后一转化将在电学中学习)
利用上面实验的原理,人们还制造出了汽油机、柴油机、喷气发动机等。
这些机器的共同之处都是利用内能来工作的。
我们称之为热机
板书:
热机:
把内能转化为机械能的机器
热机的发明,是在17世纪末期。
近300年来,经过人们的不断研制和改进,它已成为人们生产、生活中重要的动力机器。
热机做为工业化生产飞速发展的催化剂,必将会扮演越来越重要的角色。
热机的种类很多,我们将在后面几节介绍它们中的几种。
4.小结(略)
5.布置作业
(1)知道内能利用的两种方式。
知道什么是热机
(2)阅读:
热机的发展。
第二节热机
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?
第三节热机效率
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、SO、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。
8.布置作业:
阅读P40《热机的发展》
- 配套讲稿:
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