14.2 热机的效率教学设计 2023-2024学年人教版九年级全一册物理

第2节　热机的效率 教材分析 一、课标分析 1.理解热值的意义。 2.从能量转化的角度理解热机的效率。 3.知道热机的利用给人类带来的危害。 4.了解提升热机效率的意义。 二、内容和地位分析 本节内容由燃料的热值和热机的效率两个部分组成,是上一节内燃机知识的延续,《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称《标准2022》)要求从能量转化的角度认识燃料的热值,侧重于通过热值认识化学能和内能的转化。通过本节课的学习,可以使学生认识到内燃机工作时,燃料燃烧放出的热量并不能全部被利用,这样,就需要引入“效率”这一概念。通过本节内容的学习,还能帮助学生对内能的利用有一个更全面的认识,并为下节能量的转化与守恒做好准备。同时,学生也会进一步体会人类文明的进步对生产、生活的重大影响,除了发展进步以外,也带来了环境污染、资源浪费等问题,引发学生的深入思考。本节内容需要正确区分热值与热量,从概念、单位、意义等方面区分。 学情分析 已有知识及方法:学生具有对不同燃料放热本领不同的生活经验,以及比值法定义物理量,机械效率等知识储备。 未知知识及方法:热值的概念和理解,热机效率的意义。 教学目标 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同,建立热值的概念。 2.能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向,知道什么是热机的效率。 核心素养 1.培养学生乐于观察和思考日常生活中的物理学道理。 2.从科学的角度理解热机有关知识,培养学生的环境保护意识。 重点难点 重点:热值的概念和意义。 难点:热机的效率的计算。 教学过程 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节一:导入新课 小视频——火箭发射升空。 提问:火箭升空使用的是什么燃料呢?为什么要用这种燃料? 学生观看视频并思考、交流,回答问题。 通过壮观的火箭发射升空视频,激发学生的学习兴趣,引起学生对燃料的某种特性的思考。 环节二:燃料的热值 请同学们思考我们生活中都有哪些燃料,并展示各种燃料的图片。 活动1:不同燃料的放热本领相同吗?如何比较谁的放热本领强呢?结合生活经验和之前所学知识谈一谈。 教师总结学生的分享,给出热值的概念:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量(气体为体积)之比,叫做这种燃料的热值。 活动2:请学生阅读教材第23页“小资料”,总结规律。 归纳总结: (1)热值是燃料本身的性质,与燃料的种类有关。 (2)燃料的热值与质量、体积、温度、完全燃烧与否无关。 学生交流、讨论、分享。 学生阅读教材内容,理解燃料的热值的概念。 从学生熟悉的问题入手,进一步提问,引发思考。 结合生活经验,如使用不同燃料烧开一壶水,帮助学生理解。 类比之前学习的速度和压强等用比值定义法定义的物理量,建立热值的概念。 续表 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节二:燃料的热值 例1　对于燃料的热值,下列说法中正确的是(　　) A.燃料不完全燃烧时,燃料的热值变小 B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 C.就某种确定的燃料而言,它的热值是一个确定的值,跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 D.容易燃烧的燃料热值一定大 活动3:根据热值的概念,总结燃料燃烧放出热量的计算公式,并解决实际问题。 (1)固体、液体燃料完全燃烧时放出的热量:Q放=mq。 (2)气体燃料完全燃烧时放出的热量:Q放=Vq。 计算一下12吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量?若用干木柴完全燃烧来获得这些热量,需要多少吨干木柴?(q氢=1.4×108 J/kg,q干木柴=1.2×107 J/kg) 例2　完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量?假设这些热量全部被水吸收,能使多少千克的水由20 ℃升高到70 ℃?已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。 　　 学生答题,教师答疑。 学生解答:12吨氢完全燃烧放出的热量Q放=m氢q氢=12×103 kg×1.4×108 J/kg=1.68×1012 J,需要完全燃烧干木柴m干木柴===1.4×105 kg=140 t。 学生答题,教师答疑。 将所学热值的知识加以运用,和总结,体会热值是燃料的一种特性。 及时巩固燃料热值的基本概念,检验学习成果。 通过概念总结公式,并结合实际问题进行计算,帮助学生熟悉知识点,直观体会不同燃料的热值。 及时巩固所学知识,检验学习成果。 环节三:热机的效率 　　活动1:在内燃机中,燃料能否完全燃烧?燃料燃烧释放的能量都到哪里去了? 　　学生结合生活经验和上一节学习的内燃机的知识进行思考和讨论。 续表 教学环节 教学内容 学生活动 教学意图 环节三:热机的效率 　 结论:燃料很难完全燃烧。