課題：16.4熱機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì)

1、教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能1了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理。2從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。3了解內(nèi)能的利用在人類歷史上的重要意義。4通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，認(rèn)識(shí)效率。二、過程與方法“四沖程汽油機(jī)工作過程”實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解利用內(nèi)能可以做功，認(rèn)識(shí)內(nèi)能的實(shí)際應(yīng)用。2.通過學(xué)生討論和教師講解，使學(xué)生了解燃料的熱值和熱機(jī)效率。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀“四沖程汽油機(jī)工作過程”,培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析問題的能力?！翱茖W(xué)世界現(xiàn)代汽車”，擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面。3.通過了解燃料的熱值和熱機(jī)效率，使學(xué)生樹立節(jié)約能源和提高效率的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)了解汽油機(jī)的工作原理及能的轉(zhuǎn)化過程，燃料的熱值。教學(xué)難點(diǎn)了解熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化及損失，了解熱機(jī)

2、效率。教具選擇汽油機(jī)模型、掛圖。教學(xué)過程一、創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課引入1教師演示圖16.4-1的實(shí)驗(yàn)，用酒精燈給裝有水的試管加熱，可以看到沸騰的水將塞子飛出去了。請(qǐng)學(xué)生分析這一過程中能量的轉(zhuǎn)化情況：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?！編煛窟@一個(gè)簡(jiǎn)單的現(xiàn)象卻引發(fā)了第一次工業(yè)革命，它讓我們進(jìn)入了蒸汽時(shí)代，我們今天公路上跑的各種車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)也是利用這一簡(jiǎn)單的現(xiàn)象工作的。是內(nèi)能的利用讓我們進(jìn)入了現(xiàn)代化社會(huì)。引入2教師演示：用酒精燈給試管中的水加熱。然后提問：酒精燈放出的熱量完全被水吸收了嗎？（沒有）怎樣讓內(nèi)能多做一點(diǎn)有用功呢？（由于燃料在試管外燃燒，熱量散失損失較大，內(nèi)能的利用率較低。如果把燃料移到內(nèi)部去燃燒，就可以

3、更充分利用燃料了）提出今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容，汽車的心臟內(nèi)燃機(jī)。二、師生共同活動(dòng)，進(jìn)行新課內(nèi)燃機(jī)按照使用燃料的不同，分為汽油機(jī)和柴油機(jī)，他們的原理基本相似，我們今天一起來研究一下汽油機(jī)。播放flash認(rèn)識(shí)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)畫：展現(xiàn)汽油機(jī)工作的四大沖程及其連續(xù)工作過程，可以用按鈕控制每個(gè)沖程動(dòng)作。結(jié)合模型。給學(xué)生講解：(1)汽油機(jī)的構(gòu)造：氣缸、活塞、進(jìn)氣閥門、排氣閥門、曲軸連桿、飛輪。(2)汽油機(jī)的沖程：汽油機(jī)活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從一端運(yùn)動(dòng)到另一端就叫做一個(gè)沖程，每個(gè)沖程完成一種工作，汽油機(jī)的每個(gè)循環(huán)有四個(gè)沖程。(3)四大沖程：通過動(dòng)畫模擬，詳細(xì)講解每個(gè)沖程的活塞動(dòng)作情況以及功能。內(nèi)燃機(jī)的工作原理以一

4、個(gè)循環(huán)為一個(gè)單元，一個(gè)循環(huán)又分為四個(gè)沖程開始工作前，活塞位于氣缸上端，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉。工作時(shí)，活塞由上向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門打開，排氣門仍關(guān)閉。由于缸內(nèi)體積增大，壓強(qiáng)減小，空氣和汽油的混合氣體被吸入氣缸。這是第一個(gè)沖程叫做吸氣沖程。活塞運(yùn)動(dòng)到最下端，就開始轉(zhuǎn)為向上運(yùn)動(dòng)。這時(shí)進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，混合氣體被強(qiáng)行壓縮，使氣體的溫度升高，壓強(qiáng)增大。這是第二個(gè)沖程叫做壓縮沖程。此過程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。壓縮結(jié)束時(shí)雖然溫度較高，但未能達(dá)到燃料的燃點(diǎn)。在壓縮沖程結(jié)束的瞬間，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞由上向下運(yùn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。這是第

5、三個(gè)沖程叫做做功沖程。此過程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。做功沖程結(jié)束，活塞繼續(xù)由下向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣被活塞推出缸外。這是最后一個(gè)沖程排氣沖程。此后，活塞又由上向下運(yùn)動(dòng)，從此進(jìn)入下一輪循環(huán)。(4)能的轉(zhuǎn)化讓學(xué)生分析在整個(gè)過程中能的轉(zhuǎn)化情況，學(xué)生利用已有的知識(shí)，和書上的介紹得出結(jié)論：通過外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來，由曲軸通過連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，消耗機(jī)械能來幫助內(nèi)燃機(jī)完成吸氣、壓縮兩個(gè)沖程，內(nèi)燃機(jī)一旦開始做功，內(nèi)能就會(huì)轉(zhuǎn)化成曲軸的機(jī)械能。這時(shí)曲軸獲得的機(jī)械能一部分推動(dòng)汽車轉(zhuǎn)動(dòng)做功，一部分通過飛輪（與曲軸相連的質(zhì)量較大的輪子）保存起來。然后依靠飛輪的慣性再反過來向外輸出帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靠

6、消耗飛輪的機(jī)械能完成排氣以及下一循環(huán)的吸氣、壓縮。這樣內(nèi)燃機(jī)就可連續(xù)工作下去了。讓學(xué)生觀看汽油機(jī)的連續(xù)工作過程，加深印象。讓學(xué)生閱讀“科學(xué)世界”現(xiàn)代汽車，了解蓄電池和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以及電子燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)越性。2.燃料的熱值【師】內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)都要消耗燃料，燃料燃燒是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么相同質(zhì)量的不同燃料燃燒時(shí)釋放出的熱量是否相同呢？學(xué)生歸納得出結(jié)論：應(yīng)該不相同。教師繼續(xù)提問，那么如何比較燃料放出熱量的多少呢？學(xué)生利用上節(jié)學(xué)過的比熱容類比，可以想到：看單位質(zhì)量的某種物質(zhì)燃燒放出的熱量多少進(jìn)行比較。教師介紹（展示）：物理學(xué)中，把1kg某種物質(zhì)完全燃燒放出的熱量叫做這種物質(zhì)的熱值。熱值符號(hào)q，單位J

7、/kg。計(jì)算公式Q=mq。×107×107J。3.熱機(jī)的效率【師】同學(xué)們想一想，在家里用柴燒飯的時(shí)候，柴的化學(xué)能被完全利用了嗎？如果沒有，又跑到哪些地方去了？學(xué)生分組討論，得出結(jié)論：能量不可能被完全利用，首先柴不能完全燃燒，煙灰?guī)ё咭徊糠謨?nèi)能，鍋、灶體都要吸熱。教師告訴學(xué)生，家里的柴灶的燃料有效利用的很少，比如燒開水，只有被水吸收的那些熱量才是有效利用的部分，在物理學(xué)中我們把有效利用的熱量和燃料完全燃燒放出的能量的比值叫做效率。比如柴灶的效率還不到10。這樣浪費(fèi)的能源太多了，同學(xué)們能不能設(shè)計(jì)一款效率高的灶來？引導(dǎo)學(xué)生提出設(shè)計(jì)思路：提高效率的辦法就是，哪里損失了能量，就從哪里

8、入手解決它。學(xué)生設(shè)計(jì)灶，教師利用投影進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。最后讓學(xué)生得出內(nèi)燃機(jī)效率的概念：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量的比值，叫做熱機(jī)效率。教師介紹各種熱機(jī)的效率，蒸汽機(jī)6-15 ，汽油機(jī)20-30，柴油機(jī)30-45。讓學(xué)生思考，現(xiàn)代各國都在大力開發(fā)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的原因。三、課堂小結(jié)回顧本節(jié)的內(nèi)容，利用前面的flash動(dòng)畫：1.內(nèi)燃機(jī) 工作時(shí)有四大沖程，分別是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，每個(gè)循環(huán)活塞上下往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)兩周，向外做功一次。2.把1kg某種物質(zhì)完全燃燒放出的熱量叫做這種物質(zhì)的熱值。Q=mq 。4.熱機(jī)的效率是指用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量的比值。四、填空與選擇1一臺(tái)四沖程的汽油機(jī)每分鐘完成300個(gè)沖程，則1 min完成_75_個(gè)工作循環(huán)，活塞來回_150_次，做_75_次功。2如下圖所示為某汽油機(jī)四個(gè)沖程的示意圖，下列排列順序正確的是（ C ）A甲乙丙丁 B乙甲丁丙 C甲乙丁丙 D丁乙甲丙3汽油機(jī)甲的效率比汽油機(jī)乙的效率高，這說明（ C ）A甲做的有用功多 B甲比乙用的汽油少 C完全燃燒相等的汽油，其內(nèi)能轉(zhuǎn)化為有用功的能量甲比乙多D相同的時(shí)間內(nèi)，汽油機(jī)甲比乙所用的汽油節(jié)約一些五、課后作業(yè)“STS”從火車到火箭。2.完成課后的動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1、2、3題。第三題的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)比，優(yōu)勝作品作為班級(jí)收藏。六、板書設(shè)計(jì)課題：