第十三章 内能与热机 第四节 热机效率和环境保护（配套教参）-【名校培优课堂】2023-2024学年九年级上册物理同步教案（沪科版）

第十三章 内能与热机 第四节 热机效率和环境保护 设计说明 “注重学生发展，改变学科本位”。本节阐述了有关燃料的热值，热机效率等物理概念，还涉及了科技发展史（热机的发展），生物、化学知识（酸雨的形成和对生物的影响），环境保护（大气污染）等方面的内容。通过具体分析，使学生认识到在利用燃料内能方面，也不可避免地会有一部分内能转化和转移到其他方面，因此要建立热机效率的概念，并与机械效率作联系和类比。使学生了解内燃机的发展对人类进步起到的作用，同时要使学生认识到它给环境带来的污染问题。 热值和热机的效率是本节课的重点。燃料的热值是人们生活、生产与贸易中经常用到的物理量。随着现代化进程的加快，人均消耗能源越来越多。煤炭、天然气、液化石油气、汽油、柴油等燃料的价格与其热值密切相关。为此，课标要求学生认识燃料的热值。热值反映燃料完全燃烧时放热的多少，是表示燃料性能的重要指标，燃料燃烧放出的热量是热机工作的能源，燃烧过程中存在效率和污染问题，这些都是学生需要了解的。热机、效率和环保等内容承载着对学生进行情感、态度与价值观教育的重要功能。 教学目标 【知识与技能】 1.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。 2.对热机效率有初步认识，能大致说出提高热机效率的途径。 【过程与方法】 1.能举例说明燃料燃烧产生的排放物对环境的影响，能大致说出燃料内能的利用与人类社会关系。 2.能从科学的角度读懂媒体对与热机有关的环境方面的报道，培养自学的环保意识。 【情感、态度和价值观】 能了解内能的利用和环境保护的关系，能激发起环境保护的意识。 重点难点 教学重点 燃料的热值、热机效率以及学生环保意识的培养。 教学难点 热机效率的理解和环境保护。 教学方法 实验探究法 教具、学具 多媒体课件 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 人类在原始社会就会用火来取暖和煮饭，火的利用给人类社会带来了进步。时至今日，我们的日常生活都离不开燃料的帮助。不过随着社会的发展，我们日常生活中用来取暖和煮饭的燃料也在发生巨大的变化，木柴、煤炭、液化石油气、煤气、天然气…… 为什么会出现这样的变化呢？原来同样做熟一顿饭，由于利用的燃料不同，所需要的燃料的质量是不一样的，而且它们燃烧后产生的废气的影响也不相同，所以我们在选择燃料时希望选用单位质量的燃料燃烧时放出的热量多、价格低、安全、卫生、无污染，所以科学家们也在不断努力探寻着这些燃料，让我们生活得更精彩。 讲授新课 一、燃料的热值 【投影展示】各种燃料：草木、煤炭、石油、酒精、汽油、煤气、天然气。 【想一想】用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，相同时间内水升高的温度相同吗？这说明什么？ 【答案】不相同，因为不同的燃料燃烧放出的热量的本领不相同。 【总结】燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量和燃料的种类有关。 大量实验表明： 1.同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比。 2.相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。 【强调】完全燃烧——就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。 【总结】 1.某种燃料完全燃烧时放出的热量与所用该燃料的质量之比叫做这种燃料的热值。 2.单位及符号：热值的符号：，单位：（或）。 【思考】我们应如何理解热值的概念？ 【教师点拨】 1.理解时要注意关键词“完全燃烧”。 2.热值的单位是焦/千克，符号为，有些燃料的热值单位用焦/米3，符号为。 3.燃料的热值是反映燃料燃烧放热本领的物理量，是燃料本身的一种特性，不同燃料的热值一般不同，也有相同的，如汽油和煤油是不同的物质，但它们的热值都是，焦炭与酒精的热值都是。但对于同一种燃料来说，其热值是一个定值，与燃料的形态、质量、体积没有关系。 【思考】我们应如何理解“”？ 【教师点拨】 1.根据热值的定义，某种物质完全燃烧放出的热量为，那么这种燃料完全燃烧放出的热量应该是热值的倍。如果用表示燃料完全燃烧释放的热量，用表示热值，用表示质量，则。 2.计算时每个物理量都要用国际单位制单位，热量的单位是，质量的单位是，热值的单位是。 3.计算的热量是燃料完全燃烧时所放出的热量。 【思考】燃料燃烧时能量是如何转化的？发射火箭时为什么要使用液态氢作燃料？ 【教师点拨】 1.在燃烧时能产生内能的物质称为燃料。燃料可分为固体燃料(如木柴、煤炭等)、液体燃料(如汽油、柴油、酒精等)和气体燃料(如氢气、煤气、天然气等)三种，人们可以从这些燃料的燃烧中获得内能，比如：用来取暖、煮饭，燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。 2.在一般条件下，每千克氢气完全燃烧时，放出热量，这约是同质量的汽油完全燃烧释放热量的3倍；密度小也是火箭选择液氢为燃料的重要因素之一，因为这样可以减小火箭的发射质量。 二、热机效率 教师导入：同学们知道使用任何机械都存在