第14章《内能的利用》单元复习 第1课时 教学设计 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

第十四章《内能的利用》复习课 教学设计（复习与提高） 课题 内能的利用（复习与提高） 课时 第1课时 授课类型 复习课 授课教师 授课时间 教材 分析 本节课为第十四章章末复习课（1课时），在第1～4节之后进行。本章依次学习了能量的转化与守恒（普遍规律）、热机（内能转化为机械能的机器，重点是四冲程内燃机）、热机的效率（燃料的热值与热机效率）、跨学科实践（制作简易热机模型），章末"复习与提高"安排了9道综合性习题，覆盖能量转化分析、古人点火器与压缩冲程的类比、热值比例计算、效率提高节油估算、AG600飞机耗油、燃气热水器天然气用量、垃圾焚烧发电的能量换算等内容。 复习课的功能一是建构知识网络，把四节内容按"能量转化与守恒—热机—热值与效率"线索整合；二是通过课本"复习与提高"的典例精讲，巩固Q=qm与η=W有用/Q放的规范运用，训练比例推理与工程估算方法；三是借助古人点火器、AG600"鲲龙"、垃圾焚烧发电等素材渗透中华优秀传统文化与科技强国的育人价值。 知识网络的建构、热值与效率的综合计算是本课时的重点；综合情境中"先求总放热再求有用功（或反过来）"的多步计算与估算方法是本课时的难点。 学情 分析 1. 知识储备分析：学生已完成本章4节学习，知道能量守恒定律、热机与四冲程内燃机、热值（Q=qm）与热机效率（η=W有用/Q放），完成过简易热机模型制作。（依据本章教学进程推断） 2. 思维能力分析：学生对单个公式基本会用，但多步综合题（耗油量估算、热水器用气量）容易漏掉"效率"环节或单位换算出错；对"效率改变前后有用功不变"这类隐含条件挖掘不足。（常见情形，待你确认） 3. 学习态度分析：复习课内容熟悉，需借助枪虾、古人点火器、AG600等新颖素材与竞赛式检测维持兴趣。 核心素养 教学目标 物理观念：系统建构本章知识网络——能量的转化与守恒、热机与四冲程内燃机、热值Q=qm、热机效率η=W有用/Q放；能用能量守恒的观点统一分析能量转化过程。 科学思维：熟练运用Q=qm与效率公式进行正向与逆向（比例推理）计算；会处理多步综合估算问题（节油量、耗油量、用气量），正确进行单位换算（t↔kg、L↔m³）；能对"地铁节能设计""多米诺骨牌"等情境进行能量分析论证。 科学探究：通过典型问题的分析与当堂检测，诊断并弥补概念漏洞（热值是燃料的特性、效率是无量纲比例、冲程与能量转化的对应）。 科学态度与责任：由古人点火器（火镰类取火器）体会中华优秀传统文化中的物理智慧；由AG600"鲲龙"水陆两栖飞机、垃圾焚烧发电站感受我国科技与绿色发展成就，增强节能环保意识。 教学重点 1. 本章知识网络的建构（能量转化与守恒、热机、热值与效率三条主线）； 2. Q=qm与η=W有用/Q放的综合运用（多步计算与估算）。 教学难点 1. 多步综合计算中隐含条件的挖掘（如"效率提高前后有用功不变"）（常见难点，待你确认）； 2. 综合情境中概念的准确调用（区分热值与热量、效率与做功多少）。 教学方法 知识梳理法、典例精讲法、当堂检测法 学习方法 自主建构法、练习巩固法、错题诊断法 教学准备 教师：多媒体课件（含本章知识网络图、课本"复习与提高"第1～9题及答案投影片、图14-1枪虾、图14-2点火器、图14-3"鲲龙"飞机、图14-4垃圾焚烧发电站图片）；当堂检测题单（每人一份）。 学生：课本、练习本、计算器、本章错题记录。 教学过程 二次备课 导入新课（3分钟） 【创设情境】出示本章四节标题——"能量的转化与守恒""热机""热机的效率""跨学科实践：制作简易热机模型"，提问：这四节之间有什么内在联系？ 【学生回答】（预设：先学普遍规律——能量转化与守恒；再学实现"内能→机械能"转化的机器——热机；然后定量研究燃料放热与热机的性能——热值与效率；最后动手实践验证原理） 【提出任务】这节课我们把全章知识串成网络，并通过课本"复习与提高"的9道题查漏补缺。 【设计意图】以"联系"激活学生已有知识，明确复习课的任务。 新课讲授（32分钟） 一、建构知识网络（10分钟） 【师生共同梳理】（板书形成知识网络） 1. 能量的转化与守恒（第1节）：在一定条件下各种形式的能量可以相互转化；能量守恒定律——能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，总量保持不变；永动机不可能造成。 2. 热机（第2节）：利用内能做功的机械；内燃机分汽油机（火花塞、点燃式）与柴油机（喷油嘴、压燃式）；四冲程循环——吸气、压缩（机械能→内能）、做功（内能→机械能，获得动力）、排气。 3. 热机的效率（第3节）：热值q——某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比（J/kg），Q=qm；热机效率η=W有用/Q放（蒸汽机6%～15%、汽油机20%～40%、柴油机30%～45%）；提高效率节约能源、减少污染。 【设计意图】由学生先说、教师补充完善，把碎片知识结构化。 二、典例精讲（22分钟） 【例1】（课本"复习与提高"第1题）枪虾的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，有哪些形式的能量转化？ （教材截图：图14-1 枪虾） （参考要点：大螯合上——螯的机械能转化为水柱的动能；气泡破裂瞬间——机械能（动能）转化为内能（产生高温）、声能（很大的声音）和光能（极短的光）；整个过程能量发生了转化，总量守恒。） 【例2】（课本"复习与提高"第3题）我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒粘在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。艾绒被点燃的过程中有哪些形式的能量转化？这一过程与四冲程汽油机的哪个冲程相似？ （教材截图：图14-2 我国古人的点火器） （参考要点：向内猛推推杆，压缩套筒内的气体做功，机械能转化为内能，筒内气体温度升高，达到艾绒的燃点，艾绒被点燃——与四冲程汽油机的压缩冲程相似。） 【例3】（课本"复习与提高"第4题）1 kg的氢气和多少千克的煤油完全燃烧时放出的热量相同？ 解：查表，q氢=1.4×10⁸ J/kg，q煤油=4.6×10⁷ J/kg。1 kg氢气完全燃烧放热Q=q氢m氢=1.4×10⁸ J；由Q=qm得m煤油=Q/q煤油=1.4×10⁸ J/(4.6×10⁷ J/kg)≈3.0 kg。 答：约3.0 kg煤油完全燃烧放出的热量与1 kg氢气相同。（氢的热值约为煤油的3倍） 【例4】（课本"复习与提高"第6题）一辆质量为2 t的汽车在水平路面上匀速行驶时，所受阻力为车重的6%。如果汽油完全燃烧所产生的热量有35%用来克服阻力做功，那么汽车行驶100 km要消耗多少升汽油？已知汽油的密度为0.73×10³ kg/m³，g取10 N/kg。 解：车重G=mg=2×10³ kg×10 N/kg=2×10⁴ N，阻力f=6%G=1.2×10³ N；匀速行驶，牵引力F=f=1.2×10³ N，克服阻力做功W=Fs=1.2×10³ N×10⁵ m=1.2×10⁸ J；所需总热量Q=W/35%≈3.43×10⁸ J；需汽油质量m=Q/q=3.43×10⁸ J/(4.6×10⁷ J/kg)≈7.45 kg；体积V=m/ρ=7.45 kg/(0.73×10³ kg/m³)≈0.0102 m³≈10.2 L。 答：约消耗10.2 L汽油。（多步计算：先求有用功，再回推总放热，最后换算体积） 【例5】（课本"复习与提高"第7题）我国自行设计研制的AG600"鲲龙"水陆两栖飞机使用四台相同的发动机，每台发动机的输出功率可达3 120 kW，效率可达60%。在这种情况下，飞机飞行1 h消耗燃油多少吨？已知燃油的热值为4.3×10⁷ J/kg。 （教材截图：图14-3 AG600"鲲龙"水陆两栖飞机） 解：总输出功率P=3 120 kW×4=1.248×10⁷ W；飞行1 h输出的机械能W=Pt=1.248×10⁷ W×3 600 s≈4.49×10¹⁰ J；所需总热量Q=W/60%≈7.49×10¹⁰ J；消耗燃油m=Q/q=7.49×10¹⁰ J/(4.3×10⁷ J/kg)≈1.74×10³ kg≈1.74 t。 答：飞机飞行1 h约消耗燃油1.74 t。 【例6】（课本"复习与提高"第9题）垃圾分类有利于资源的回收再利用，焚烧垃圾可以实现综合热利用。我国最大的垃圾焚烧发电站日处理生活垃圾6 000 t。如果1 t垃圾焚烧时能产生2.16×10⁹ J的电能，这些电能相当于完全燃烧多少干木柴所放出的能量？干木柴的热值取1.2×10⁷ J/kg。 （教材截图：图14-4 垃圾焚烧发电站） 解：1 t垃圾发电产生的能量E=2.16×10⁹ J；相当干木柴的质量m=E/q=2.16×10⁹ J/(1.2×10⁷ J/kg)=180 kg。 答：相当于完全燃烧180 kg干木柴放出的能量。（体会垃圾焚烧发电"变废为宝"的资源化价值） 课堂小结（2分钟） 【师生共同总结】本章一条主线（能量转化与守恒）、一类机器（热机——内能转化为机械能）、两个核心概念（热值、热机效率）、两个公式（Q=qm、η=W有用/Q放）、四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）。 课堂练习 PPT出示检测题，学生限时独立完成（8分钟），教师当堂讲评。题目选自课本"复习与提高"： 1.（课本第2题）有些地铁站间的轨道高度比地铁站台低，即列车从一个站台开出时是下坡的，行驶到接近下一站时是上坡的。从能量转化的角度看，这种设计有什么好处？ （答案要点：出站下坡时，列车的重力势能转化为动能，减少牵引（电能等）的消耗；进站上坡时，列车的动能转化为重力势能储存起来，同时自然减速，减少刹车损耗的机械能——总体上实现了能量的回收利用，节约能源。） 2.（课本第5题）请从能量转化的角度，具体说明以下效率的意义：（1）某太阳能电池工作的效率是16%；（2）某电动机工作的效率是83%；（3）某锂电池充电的效率是99%；（4）某柴油机工作的效率是35%；（5）某电热水器工作的效率是87%。 （答案要点：都是"有效利用的能量占总输入能量的比例"——（1）转化为电能的能量占接收到的太阳能的16%；（2）输出的机械能占输入电能的83%；（3）充入的化学能占输入电能的99%；（4）输出的机械能占燃料完全燃烧放出热量的35%；（5）水吸收的热量占消耗电能的87%。） 3.（课本第8题）某同学家自来水的温度为15℃，洗澡时把燃气热水器的温度设定为40℃，已知他洗澡用了0.02 m³的热水。如果燃气热水器的效率是95%，他这次洗澡消耗了多少天然气？天然气的热值取4.0×10⁷ J/m³。 （答案要点：水的质量m=ρV=1.0×10³ kg/m³×0.02 m³=20 kg；Q吸=cmΔt=4.2×10³ J/(kg·℃)×20 kg×(40−15)℃=2.1×10⁶ J；天然气放热Q放=Q吸/95%≈2.21×10⁶ J；用气体燃料Q=qV，V=Q放/q≈2.21×10⁶ J/(4.0×10⁷ J/m³)≈0.055 m³。） 板书设计 第十四章《内能的利用》复习 一条主线：能量的转化与守恒（总量不变，永动机不可能） 一类机器：热机——内能→机械能；四冲程：吸气、压缩（机械能→内能）、做功（内能→机械能）、排气 两个核心概念：热值q（J/kg，燃料的特性）｜热机效率η（W有用/Q放，＜100%） 两个公式：Q=qm（气体Q=qV）｜η=W有用/Q放 方法：先定总放热→再按效率求有用功（或反向）；注意单位换算（t↔kg、L↔m³） 作业设计 1. 依据课堂"知识网络"，独立绘制第十四章思维导图（要求包含四节的核心概念与联系）。 2. 完成课本"复习与提高"第1～9题的订正与整理，把错题归因写入错题本。 3. 调查一种新能源汽车（电动或氢能）的动力来源与能量转化方式，与燃油汽车比较，写一段约100字的短文，下节课交流。 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $