九年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械能內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化第四節(jié)熱機(jī)教案新版北師大版

Page4第十章機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化第四節(jié)熱機(jī)一、教學(xué)背景分析本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容有兩方面，一是熱機(jī)的概念；二是常見的兩種內(nèi)燃機(jī)——汽油機(jī)和柴油機(jī)。教材在最起先干脆給出了熱機(jī)的概念：將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。接著分別利用插圖10-28，10-29介紹了汽油機(jī)的構(gòu)造和工作的四個(gè)沖程。最終通過與汽油機(jī)比較相同點(diǎn)和不同點(diǎn)介紹了效率相對(duì)較高的柴油機(jī)。汽油機(jī)和柴油機(jī)是機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化的學(xué)問在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用，充分地體現(xiàn)了生活與物理聯(lián)系緊密的學(xué)科特點(diǎn)，并為后面學(xué)習(xí)火箭和燃料的燃燒等學(xué)問打好了基礎(chǔ)。學(xué)生在前兩節(jié)學(xué)習(xí)了機(jī)械能、內(nèi)能等學(xué)問，了解了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，這些學(xué)問如何為我們?nèi)祟愃茫菍W(xué)生的愛好所在。教材這樣的設(shè)計(jì)，一方面能激起學(xué)生的求知欲和新奇心；另一方面還能借助熱機(jī)這個(gè)詳細(xì)實(shí)例幫助學(xué)生更深化地理解和消化前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)先由演示加熱裝水試管使水蒸氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子機(jī)械能的試驗(yàn)起先，提問物體的內(nèi)能可以為我們?nèi)祟愖龀鍪裁簇暙I(xiàn)？從而引出利用內(nèi)能對(duì)外做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，給出熱機(jī)的概念。通過介紹瓦特利用此原理制造了好用的蒸汽機(jī)，解放了人類的事例，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)學(xué)問的合理應(yīng)用可以推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，接著簡潔介紹熱機(jī)的發(fā)展，進(jìn)而引出最常見的汽油機(jī)，利用動(dòng)畫或模型演示工作過程的方式幫助學(xué)生了解汽油機(jī)的構(gòu)造和四個(gè)沖程，了解汽油機(jī)是怎樣將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的，最終通過與汽油機(jī)對(duì)比相同點(diǎn)和不同點(diǎn)簡略講解柴油機(jī)。二、教學(xué)目標(biāo)1．知道熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。2．通過閱讀教材了解四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)工作過程各個(gè)沖程的主要特征，提高通過閱讀獲得信息的實(shí)力。3．通過動(dòng)畫或模型視察四沖程汽油機(jī)工作的動(dòng)態(tài)過程，進(jìn)一步了解四沖程汽油機(jī)各個(gè)沖程的主要特征，理解壓縮沖程和做功沖程的能量轉(zhuǎn)化。4．通過簡潔介紹蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理及應(yīng)用，體會(huì)科技進(jìn)步推動(dòng)人類社會(huì)的進(jìn)步，養(yǎng)成將科學(xué)學(xué)問應(yīng)用到社會(huì)生活的意識(shí)，提升社會(huì)責(zé)任感。5．通過閱讀本節(jié)的科學(xué)窗，利用網(wǎng)絡(luò)或圖書館查找關(guān)于熱機(jī)效率的資料，了解如何提高熱機(jī)效率，從而養(yǎng)成節(jié)約能源的意識(shí)。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：汽油機(jī)四個(gè)沖程的工作過程及壓縮、做功沖程的能量轉(zhuǎn)化。教學(xué)難點(diǎn)：汽油機(jī)和柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)。對(duì)于任一種熱機(jī)的深化學(xué)習(xí)，都能幫助學(xué)生理解熱機(jī)的工作原理，而汽油機(jī)是現(xiàn)代生活中最常見的熱機(jī)，因此以它為例的學(xué)習(xí)較易激發(fā)起學(xué)生的愛好，并能充分地體現(xiàn)出物理與生活的緊密聯(lián)系，因此將汽油機(jī)四個(gè)沖程的學(xué)習(xí)作為本節(jié)課的重點(diǎn)。汽油機(jī)雖常見，但生活中能見到的都是外表，基本看不到它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以如何介紹看不見內(nèi)部的汽油機(jī)的工作過程就成為了本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)，教學(xué)中常利用模擬動(dòng)畫的方式來解決這個(gè)困難，假如有汽油機(jī)模型的學(xué)校，借助模型來演示，教學(xué)效果會(huì)更好。圖10-4-1圖10-4-11.教學(xué)引入老師演示如圖10-4-1所示試驗(yàn)，請(qǐng)學(xué)生分析試驗(yàn)過程中的能量轉(zhuǎn)化，并思索內(nèi)能能夠?yàn)槿祟愖鍪裁础W(xué)生思索后回答出內(nèi)能可以對(duì)外做功，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為人類所用。2.“學(xué)問點(diǎn)”教學(xué)●熱機(jī)老師結(jié)合圖10-4-2、10-4-3介紹：科學(xué)家瓦特在1776年制造出了一臺(tái)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的好用蒸汽機(jī)。他開拓了人類利用能源的新時(shí)代，使人類進(jìn)入“蒸汽時(shí)代”，引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命。圖10-4-3圖10-4-3圖10-4-2簡潔介紹蒸汽機(jī)的工作原理：蒸汽機(jī)須要一個(gè)使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐，這個(gè)鍋爐可以運(yùn)用木頭、煤、石油或自然氣甚至可燃垃圾作為熱源來加熱，使蒸汽膨脹推動(dòng)活塞做功。老師總結(jié)像蒸汽機(jī)這樣將由燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器統(tǒng)稱為熱機(jī)，并說明隨著科技的進(jìn)步，熱機(jī)的種類越來越多，例如：內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)、柴油機(jī)）、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)?！衿蜋C(jī)結(jié)合教材上的插圖10-28，說明汽油機(jī)的主要部件名稱：汽缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、火花塞。請(qǐng)學(xué)生閱讀教材，了解汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程，在閱讀中回答下列問題：（1）什么叫做一個(gè)沖程？（2）汽油機(jī)的工作過程分為幾個(gè)沖程？學(xué)生閱讀后回答活塞從一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程。四沖程汽油機(jī)的工作過程由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。老師再結(jié)合動(dòng)畫或模型對(duì)四個(gè)沖程逐一進(jìn)行演示，使學(xué)生能從動(dòng)態(tài)過程理解汽油機(jī)的工作過程。第一沖程：吸氣沖程。進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞由汽缸最上端向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣的混合物從進(jìn)氣門被吸入汽缸。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到汽缸最下端時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉；其次沖程：壓縮沖程。進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞由汽缸從最下端向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，氣缸內(nèi)溫度上升，氣壓增大，此沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。第三沖程：做功沖程。在壓縮沖程結(jié)束后，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃燃料混合物，這種點(diǎn)火方式叫做點(diǎn)燃式。燃料混合物猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。第四沖程：排氣沖程。進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞由汽缸最下端向上端運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出汽缸，為下一個(gè)循環(huán)做好打算。老師再通過提問：完成四個(gè)沖程曲輪轉(zhuǎn)動(dòng)了幾周？對(duì)外做功幾次？讓學(xué)生頭腦中再次回憶四個(gè)沖程的動(dòng)態(tài)過程，并簡潔總結(jié)曲軸轉(zhuǎn)兩周，對(duì)外做一次功，只有做功沖程燃?xì)鈱?duì)外做功，其他三個(gè)沖程都是協(xié)助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。●柴油機(jī)老師介紹一般小轎車、摩托車運(yùn)用汽油機(jī)，而大型的卡車、坦克和輪船等運(yùn)用的并不是汽油機(jī)，而是內(nèi)燃機(jī)的另一種——柴油機(jī)。老師提問：柴油機(jī)又是怎樣工作的？請(qǐng)學(xué)生閱讀教材p.22，找到柴油機(jī)與汽油機(jī)的不同點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生回答出柴油機(jī)和汽油機(jī)在以下三個(gè)方面的區(qū)分：（1）構(gòu)造上，柴油機(jī)汽缸頂部有一個(gè)噴油嘴，而汽油機(jī)是一個(gè)火花塞；（2）工作過程中，柴油機(jī)在吸氣沖程中吸進(jìn)的是空氣，而汽油機(jī)吸進(jìn)的是汽油和空氣的混合物；（3）點(diǎn)火方式上，柴油機(jī)采納的是壓燃式，而汽油機(jī)采納的是點(diǎn)燃式?！窳私鉄釞C(jī)效率在PPT上展示某輛行駛的小汽車內(nèi)能量流淌的示意圖，說明燃料燃燒放出的能量沒有被完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由此給出熱機(jī)效率的概念：用來做功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。請(qǐng)學(xué)生閱讀教材上的科學(xué)窗，了解一般狀況下柴油機(jī)的效率大于汽油機(jī)，汽輪機(jī)和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的效率更高。同時(shí)布置課下任務(wù)：通過網(wǎng)絡(luò)或書籍查找提高熱機(jī)效率的方法。3.課堂小結(jié)（1）熱機(jī)：將由燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。（2）汽油機(jī)：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，其中壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（3）柴油機(jī)：原理和結(jié)構(gòu)與汽油機(jī)基本相同，噴油嘴、吸氣吸入的成分和點(diǎn)燃方式與汽油機(jī)不同。4.小練習(xí)（1）如圖10-4-4所示的流程圖可以說明單缸四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)和涉及的主要能量轉(zhuǎn)化狀況,下列關(guān)于圖中的補(bǔ)充正確的是（）圖圖10-4-4A.①壓縮沖程②機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能③做功沖程④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B.①做功沖程②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能③壓縮沖程④機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.①壓縮沖程②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能③做功沖程④機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.①做功沖程②機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能③壓縮沖程④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能圖10-4-5（2）如圖10-4-5所示是電子式火花發(fā)生器點(diǎn)火爆炸試驗(yàn)，電子式火花發(fā)生器點(diǎn)燃盒中灑精蒸氣，產(chǎn)生的燃?xì)鈱⑺芰虾猩w噴出很遠(yuǎn)。圖10-4-5A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程五、教學(xué)反思本節(jié)課以加熱裝水試管的試驗(yàn)作為引入，讓學(xué)生分析此試驗(yàn)中的能量轉(zhuǎn)化，通過讓學(xué)生思索內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能如何能為人類所用，引出瓦特制造的蒸汽機(jī)，感受科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步能夠提高