14.2 热机的效率 教学设计2023-2024学年人教版九年级物理全一册

第十四章 第2节 热机的效率 教学设计 【教材分析】本节内容包括“燃料的热值”和“热机的效率”，是学生学完上一节内燃机知识的延续。通过学习认识学生认识到，燃烧是生活中的常见现象，燃烧燃料能把化学能转化为机械能，但不同燃料燃烧释放热量的能力是不同的，而且同种燃料燃烧的程度也有差别，所释放出来的热量也不能完全被利用，从而对内能的利用有跟清楚的认识。 本节还牵涉到燃料燃烧释放内能的计算和热效率的计算，应该在机械效率的基础上引导学生认识理解热机效率。 【核心素养】 1．物理观念 （1）通过生活中的燃料燃烧现象，引导学生认识到不同燃料燃烧释放热量的本领不同，从而引入热值概念及计算公式。 （2）能进行简单的固体燃料和液体燃料燃烧释放热量的计算 (3)能知道热机工作时是利用燃料释放出的热量，并能理解热机效率且能简单的计算热效率。 2．科学思维和科学探究 （1）知道能量在转化和转移过程中能量是守恒的，燃料燃烧是获得热量的一种方式，从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。 （2）能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。 （3）知道能量的利用存在效率问题，理解是热机的效率，知道100％的能量利用只是一种理想化，是不现实的 (4)通过观察生活中的实列，对能量和热效率的计算，从能量的转移和转化角度来解释生活中的现象。 3．科学态度与责任 结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义，理解能源的可持续性发展的重要性。 [重点难点] 重点：燃料的热值和热机的效率。 难点：对热机效率的理解。 [教学方法] 探究式、引导式、类比教学法、合作式。 [仪器材料] 课前收集的身边燃料的样本及图片、多媒体课件等。 [教学过程] [新课导入]通过课件播放2023年5月30日神舟十六号载人飞船的发射升空视频。思考为什么要使用液态氢作为燃料。 [新课教学] 1、 燃料的热值 人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。现代社会，人类所用的能量很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。那我们想想我们身边经常使用的燃料有哪些呢？ 1、展示我们收集的燃料实物及图片，播放课件，展示更多的燃料。 固体燃料:木材、煤等 液体燃料:汽油、柴油、酒精等 气体燃料:煤气、天然气等 我们在不同的环境、场合中为啥要使用不同的燃料呢 2、 热值 不同燃料在燃烧过程中他们释放的热量相同吗？ 那显然是不同的，这就说明他们释放热量的本领是不同的。通过播放课件视频，展示燃烧相同质量酒精和煤油，他们使相同质量的水升高的温度不同的实验，让学生体会燃料的释放热量的本领。 小结提升:相同质量的酒精和煤油充分燃烧，相同质量的水升高温度不一样，这就充分说明，他们释放出来的热量是不一样的。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。 (1) 定义:我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 (2) 物理意义;热值在数值上等于1㎏某种燃料完全燃烧释放出来的热量 (3) 公式: q=Q放/m(固体）,q=Q放/v(气体） (4) 单位:J/kg(固体和液体燃料),J/m3(气体燃料) 阅读P23小资料 结合对热值的理解，回答课前问题，并进一步理解热值的物理意义。 热值是燃料的一种特性，其大小只受种类的影响。与燃料的质量、体积、是否燃烧、是否完全燃烧都无关。 练一练:根据热值表，计算一下燃烧5㎏的煤、5㎏汽油、5㎏液态氢各能释放出多少热量? 二、热机效率 1,课件展示内燃机能量流向图. 学生回答能量的流向,燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量. 小组讨论并由此得出: 燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量. 一,热机效率 1、 讨论交流: (1) 用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗?煤气燃烧释放出的能量能完全被水吸收吗?没有吸收的那部分去哪里了? (2) 分析讨论:煤气不能完全燃烧，为此损失了一部分能量。 煤气燃烧释放的的热量被容器吸收了一部分，煤气灶本身也会吸收一部分，高温的烟气又带走了一部分，还有一部分直接散失了等等，所以水只吸收了一部分热量。被水吸收的这部分热量才是被有效利用的热量。 多媒体展示图片:内燃机能量流向图. 对比机械效率引出热机的效率. 主要是让学生从已有知识和生活经验进入新课,不觉得突然,而且能激发学生兴趣. 通过能量流向图及饼图,对热机燃料的利用率有感性认识 那么,什么是热机效率,它又与我们所学的机械效率有何不同呢 2,热机效率(对比机械效率学习) ⑴定义;用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧所放出的能量之比，叫做热机效率。 ⑶热机效率是热机性能的重要指标,热机效率