12.4 热机与社会发展 教学设计 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

12.4 热机与社会发展 教案

 

一、核心素养目标

物理观念

知道热机的定义，理解热机工作过程中的能量转化过程（化学能→内能→机械能），了解常见热机的类型。

知道四冲程汽油机的主要构造和工作原理，说出每个冲程中气门开闭、活塞运动、能量转化等特点。

知道热机效率的定义和公式，了解不同热机的效率范围，知道提高热机效率的主要途径。

知道热机与环境的关系，了解热机排放的废气对环境的主要影响和控制措施。

科学思维

通过分析汽油机四个冲程的工作过程，学习用归纳对比的方法整理物理知识，培养系统思维能力。

通过热机效率概念的建立过程，理解用比值定义法定义物理量的科学思维方法。

科学探究

通过观察汽油机模型、四冲程动画和实物图片，培养观察和描述物理现象的能力。

通过分析热机效率低下的原因，提出提高热机效率的方案，培养基于分析提出解决方案的科学探究能力。

科学态度与责任

通过了解热机推动人类进步的历史与成就，认识科学技术发展对社会进步的重要作用。

通过学习热机与环境的关系，培养环保意识和可持续发展观念，增强社会责任感。

二、教学重难点

教学重点

1. 热机的定义和能量转化——把燃料的化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能的装置。

2. 汽油机的主要构造和四个冲程的工作过程——吸气、压缩、做功、排气四个冲程中气门开闭、活塞运动方向、能量转化等特点。

3. 热机效率的定义和公式——热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧时放出的能量之比。

4. 提高热机效率的主要途径和热机与环境的关系。

教学难点

1. 汽油机四个冲程的工作过程——理解每个冲程中气门开闭状态、活塞运动方向、能量转化的关系，理解只有做功冲程是对外做功的冲程。

2. 热机效率的概念——理解热机效率永远小于1，能量损失的原因分析，以及提高热机效率的方法。

3. 汽油机与柴油机的区别——点火方式不同（点燃式和压燃式），构造上的差异（火花塞和喷油嘴）。

三、教学过程

（一）情境导入：热机推动人类进步（3分钟）

【教师活动】同学们，请看这组图片——从镰刀到联合收割机，从马车到列车，从木帆船到远洋巨轮。人类社会的进步离不开动力机械的发展。那么，这些机械的动力来自哪里呢？是什么装置将燃料的能量转化为机械能的呢？这就是今天我们要学习的内容——第十二章第四节，热机与社会发展。

【学生活动】学生观察图片，思考并讨论：这些机械都是靠燃料燃烧释放能量来驱动的，如汽油、柴油等。学生尝试描述能量转化的过程。

【教师活动】没错，这些机械都是由热机提供动力的。热机将燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能，从而推动人类社会不断向前发展。今天我们就来深入学习热机的工作原理和它与社会发展的关系。

【知识点】情境引入：热机推动人类进步——从镰刀到联合收割机、从马车到列车、从木帆船到远洋巨轮，这些变化都离不开热机的发展。热机是将燃料的化学能转化为机械能的装置。

【设计意图】以“热机推动人类进步”的图片组引入，让学生直观感受热机在人类社会发展中的重要作用，激发学习兴趣，自然引出热机的概念。

【过渡语】热机推动了人类社会的进步，那么什么是热机呢？它是如何工作的？让我们首先来学习热机的定义和能量转化过程。

（二）新知探究——知识点一：热机（5分钟）

1. 热机的定义

【教师活动】把燃料的化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能的装置，称为热机。请同学们注意能量转化的顺序：化学能→内能→机械能。

【学生活动】学生记录并复述：热机是将燃料的化学能转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能的装置。能量转化过程：化学能—燃烧—内能—做功—机械能。

【教师活动】很好！热机的工作原理其实就是两步能量转化：第一步，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能；第二步，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。

【知识点】热机的定义：把燃料的化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能的装置，称为热机。能量转化过程：燃料的化学能→燃烧→燃气的内能→做功→机械能。

2. 热机的分类