物理九年級(jí)上冊(cè)第二章《改變世界的熱機(jī)》教學(xué)教案（教科版）

教科版物理九年級(jí)上冊(cè)第二章《改變世界的熱機(jī)》教學(xué)教案2.1熱機(jī)教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與能力1.理解熱機(jī)的原理就是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。2.了解歷史上和現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的幾種熱機(jī)。二、過(guò)程與方法1.通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析問(wèn)題的能力。2.經(jīng)歷關(guān)于“能量是怎樣轉(zhuǎn)化的”討論過(guò)程，了解到熱機(jī)是通過(guò)做功使內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)了解蒸汽機(jī)的發(fā)展歷程，感悟物理學(xué)具有認(rèn)識(shí)世界、改變世界的功能。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】認(rèn)識(shí)熱機(jī)的工作原理?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】分析蒸汽機(jī)的工作過(guò)程。教學(xué)過(guò)程一、新課引入多媒體展示教材圖2－1－2瓦特設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)，并分析圖片旁邊的“廣而告之”宣傳詞，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣并提出問(wèn)題。“廣而告之”宣傳詞：本公司向貴礦提供蒸汽機(jī)，它能替代14匹馬，為你的機(jī)器提供動(dòng)力?！狟oulton-Watt公司提出問(wèn)題：蒸汽機(jī)為什么能夠提供動(dòng)力？它的物理原理是什么？點(diǎn)撥：為了解釋這兩個(gè)問(wèn)題。請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察老師下面要做的演示實(shí)驗(yàn)。二、新課教學(xué)(一)利用內(nèi)能來(lái)做功。1.演示實(shí)驗(yàn)：“試管蒸汽機(jī)”。應(yīng)注意調(diào)節(jié)試管內(nèi)的水量，不能太少，否則很快汽化完畢不能充分顯示蒸氣的動(dòng)力。為了減少加熱時(shí)間，可以往試管中灌入95℃以上的熱水。課前一定要演示幾遍，控制好酒精燈火焰和試管的粗細(xì)。2.學(xué)生討論演示實(shí)驗(yàn)中的能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況。燃料燃燒——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；火焰的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到試管，試管轉(zhuǎn)移到水，產(chǎn)生水蒸氣——內(nèi)能的轉(zhuǎn)移；水蒸氣推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)——內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3.熱機(jī)的定義：通過(guò)燃料燃燒獲取內(nèi)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。學(xué)生討論交流熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過(guò)程。4.小結(jié)：熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過(guò)程?；瘜W(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能(二)蒸汽機(jī)。師：蒸汽機(jī)是最早的熱機(jī)。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材第21頁(yè)，“蒸汽機(jī)”第一自然段，完成下列填空題。利用蒸汽做功，可追溯到古希臘時(shí)期。但直到1769年，瓦特改進(jìn)、完善了蒸汽機(jī)，發(fā)明了________、________等部件，設(shè)計(jì)了通過(guò)活塞直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)________圓周運(yùn)動(dòng)的連接裝置，解決了動(dòng)力的傳輸問(wèn)題，才使蒸汽機(jī)成為帶動(dòng)其他機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)器。(冷凝器蒸汽汽缸飛輪)師：請(qǐng)同學(xué)們討論交流教材圖2－1－5所示的蒸汽機(jī)的原理圖，完成下列填空題。當(dāng)滑塊滑到圖示位置時(shí)，蒸汽從進(jìn)氣口通過(guò)左氣路進(jìn)入汽缸，推動(dòng)活塞向________運(yùn)動(dòng)，汽缸內(nèi)的廢氣從排氣口排出。當(dāng)滑塊滑到左端時(shí)，蒸汽從進(jìn)氣口通過(guò)右氣路進(jìn)入汽缸，推動(dòng)活塞向________運(yùn)動(dòng)，汽缸內(nèi)的廢氣從排氣口排出，可見(jiàn)這種蒸汽機(jī)是利用鍋爐發(fā)出的高壓蒸汽進(jìn)入汽缸中膨脹，推動(dòng)活塞________運(yùn)動(dòng)對(duì)外做功，因此這種熱機(jī)又叫往復(fù)式蒸汽機(jī)。(右左往復(fù))如果時(shí)間允許，教師可以通過(guò)多媒體展示瓦特改良、完善蒸汽機(jī)的簡(jiǎn)史?？梢詤⒖己竺娴难a(bǔ)充材料。(三)形形色色的熱機(jī)。學(xué)生活動(dòng)：閱讀并討論教材第22頁(yè)“形形色色的熱機(jī)”部分，列舉熱機(jī)的種類。蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等。學(xué)生活動(dòng)：出示自己收集的各種熱機(jī)圖片或模型，然后交流分類?？梢越Y(jié)合后面的補(bǔ)充材料，通過(guò)視頻展示，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)隨著熱機(jī)的改進(jìn)和新型熱機(jī)的出現(xiàn)，使人類的發(fā)展歷程經(jīng)歷了革命性的變化，感悟物理學(xué)具有認(rèn)識(shí)世界、改變世界的功能。三、反思總結(jié)，布置思考題。1.檢查學(xué)生的練習(xí)情況，請(qǐng)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，教師再作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。2.家庭小制作：自己制作一個(gè)簡(jiǎn)單的熱機(jī)。板書(shū)設(shè)計(jì)第1節(jié)熱機(jī)(一)利用內(nèi)能來(lái)做功。1.熱機(jī)的定義：通過(guò)燃料燃燒獲取內(nèi)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。2.熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程?；瘜W(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能(二)蒸汽機(jī)。1.瓦特改進(jìn)、完善了蒸汽機(jī)，發(fā)明了冷凝器、蒸汽汽缸等部件，設(shè)計(jì)了通過(guò)活塞直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)飛輪圓周運(yùn)動(dòng)的連接裝置，解決了動(dòng)力的傳輸問(wèn)題，才使蒸汽機(jī)成為帶動(dòng)其他機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)器。2.往復(fù)式蒸汽機(jī)。(三)形形色色的熱機(jī)。蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等。2.2內(nèi)燃機(jī)教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與能力1.理解內(nèi)燃機(jī)的基本原理。2.了解汽油機(jī)的工作過(guò)程。3.了解汽油機(jī)與柴油機(jī)的異同。4.了解火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的原理和中國(guó)火箭的發(fā)展史。二、過(guò)程與方法1.觀察“塑料盒內(nèi)酒精的爆炸過(guò)程”，獲得爆炸力做功的體驗(yàn)。2.通過(guò)分析汽油機(jī)的四個(gè)沖程，了解活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。3.了解不同熱機(jī)的不同用途。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.通過(guò)對(duì)內(nèi)燃機(jī)和火箭在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，感受技術(shù)進(jìn)步在工業(yè)文明發(fā)展中的重要作用；鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)了解社會(huì)生產(chǎn)中運(yùn)用的技術(shù)、設(shè)備及其原理，加深對(duì)技術(shù)應(yīng)用的了解，提高學(xué)生關(guān)注科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于生活和社會(huì)的意識(shí)。2.通過(guò)了解我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭的發(fā)展和成就，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)的精神。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】認(rèn)識(shí)汽油機(jī)各個(gè)沖程，弄清楚各個(gè)沖程的作用?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】理解汽油機(jī)四個(gè)沖程的主要工作情況。教學(xué)過(guò)程一、新課導(dǎo)入燃料燃燒時(shí)釋放大量的內(nèi)能，如何使這些內(nèi)能為人類做功服務(wù)呢？如圖所示中，a圖和b圖是常用的交通工具轎車和飛機(jī)，c圖是軍事上用的坦克，d圖是把衛(wèi)星發(fā)送上天的火箭，它們有什么共同點(diǎn)呢？二、探究新課探究點(diǎn)一內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)：燃料在氣缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)最常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)，以汽油或柴油為燃料，分別叫做汽油機(jī)和柴油機(jī)。探究點(diǎn)二汽油機(jī)——用汽油作燃料的內(nèi)燃機(jī)活動(dòng)1：展示內(nèi)燃機(jī)剖面圖，讓學(xué)生明確燃料直接在汽缸內(nèi)燃燒，生成高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞做功?；顒?dòng)2：觀察汽油機(jī)模型，自己試著找出汽缸、進(jìn)氣門、排氣門、活塞、連桿、曲軸、火花塞等各部分構(gòu)造的位置。歸納總結(jié)：（1）汽油機(jī)的構(gòu)造汽缸、進(jìn)氣門、排氣門、活塞、連桿、曲軸、火花塞等；（2）活塞從汽缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫作一個(gè)沖程?；顒?dòng)3：利用汽油機(jī)活動(dòng)模型，操作并觀察汽油機(jī)工作中每一個(gè)沖程的工作情況，并試著完成下表：吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程進(jìn)氣門排氣門活塞運(yùn)動(dòng)方向曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù)是否存在能量轉(zhuǎn)化活動(dòng)4：讓每一組學(xué)生根據(jù)手中的模型上臺(tái)扮演汽油機(jī)的工作過(guò)程。（邊扮演邊講解）歸納總結(jié)：（1）內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成的。（2）在一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，燃?xì)鈱?duì)外做功一次。在壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（3）在這個(gè)四個(gè)沖程中，利用曲軸的慣性來(lái)完成的沖程是吸氣、壓縮和排氣沖程。典例剖析汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可缺少的一部分，現(xiàn)代汽車多數(shù)采用汽油機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖是四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．甲沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．乙沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．丙沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．丁沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【點(diǎn)撥】熱機(jī)的四個(gè)沖程為吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．【自主解答】A探究點(diǎn)三柴油機(jī)——用柴油作燃料的內(nèi)燃機(jī)柴油機(jī)與汽油機(jī)的區(qū)別：（1）柴油機(jī)與汽油機(jī)的相同點(diǎn)：都是內(nèi)燃機(jī)；一個(gè)工作循環(huán)都要經(jīng)歷四個(gè)沖程。（2）柴油機(jī)與汽油機(jī)的不同點(diǎn)：構(gòu)造方面：些油機(jī)沒(méi)有火花塞，而在相應(yīng)位置上安裝的是噴油嘴。吸入的氣體不同，點(diǎn)火方式不同。活動(dòng)1：出示柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，自學(xué)課本19頁(yè)到20頁(yè)的內(nèi)容，小組之間交流、討論分析出汽油機(jī)與柴油機(jī)有哪些不同點(diǎn)？總結(jié)：出示課件，展示不同點(diǎn)。名稱區(qū)別汽油機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造火花塞噴油嘴吸入的物質(zhì)吸入空氣和汽油的混合物只吸入空氣燃料燃燒的方式點(diǎn)燃式壓燃式活動(dòng)2：對(duì)照汽油機(jī)的工作過(guò)程，了解柴油機(jī)工作中每一沖程的工作情況。歸納總結(jié)：（1）柴油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)也是包括四個(gè)沖程；（2）在一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，燃?xì)鈱?duì)外做功一次。在壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（3）在這個(gè)四個(gè)沖程中，利用曲軸的慣性來(lái)完成的沖程是吸氣、壓縮和排氣沖程。探究點(diǎn)四飛向太空（1）簡(jiǎn)單介紹火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的原理：反沖原理。（2）講解三級(jí)火箭的優(yōu)勢(shì)。（3）介紹我國(guó)在航天事業(yè)所取得的成就。三、課堂練習(xí)1．常見(jiàn)汽油機(jī)工作時(shí)，一個(gè)工作循環(huán)有_________個(gè)沖程，包括；_________、_________、_________、_________。在一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)________次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)________周，燃?xì)庾龉________次。2．一臺(tái)單缸四沖程柴油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min，則柴油機(jī)1s內(nèi)（）A．完成30個(gè)沖程，做功30次B．完成60個(gè)沖程，做功60次C．完成60個(gè)沖程，做功15次D．完成120個(gè)沖程，做功30次3．如圖所示是熱機(jī)的四個(gè)沖程，其中屬于做功沖程的是（）ABCD2.3熱機(jī)效率教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與能力1.了解熱機(jī)的效率。2.了解不同熱機(jī)的效率值。3.了解熱機(jī)的使用對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)及其給環(huán)境帶來(lái)的影響。二、過(guò)程與方法經(jīng)歷分析“汽車內(nèi)燃機(jī)的能量流向”的過(guò)程，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的定量分析方法。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.感受自然科學(xué)的發(fā)展和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用在推進(jìn)人類社會(huì)發(fā)展的同時(shí)也造成了環(huán)境污染，有利于理解可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵。2.認(rèn)識(shí)到當(dāng)前人類現(xiàn)代化的生活對(duì)能源的依賴和能源緊缺對(duì)人類生存的巨大挑戰(zhàn)，認(rèn)識(shí)到節(jié)約能源和開(kāi)發(fā)新能源才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】理解熱機(jī)效率的概念。【教學(xué)難點(diǎn)】理解環(huán)境污染與熱機(jī)使用的關(guān)系。教學(xué)過(guò)程一、復(fù)習(xí)提問(wèn)，引入新課。師：我們?cè)诎四昙?jí)下學(xué)期學(xué)習(xí)物理的第十一章《機(jī)械與功》時(shí)，介紹了機(jī)械效率的概念，哪位同學(xué)能夠說(shuō)一說(shuō)？學(xué)生交流回答：在使用機(jī)械的過(guò)程中，所做有用功和總功的比值叫做機(jī)械效率。師：熱機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器，它跟所有機(jī)械一樣，也有效率的問(wèn)題，這一節(jié)我們就來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題。二、進(jìn)行新課。(一)熱機(jī)效率。師：一輛汽車從身旁駛過(guò)，有時(shí)根據(jù)人的嗅覺(jué)就能知道它的發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油機(jī)還是柴油機(jī)。這是為什么？生：因?yàn)樗鼈兣懦龅臍怏w味道不同。師：說(shuō)得很對(duì)。但你們想過(guò)沒(méi)有，排出的氣體中仍有汽油或柴油味這說(shuō)明了什么？生：說(shuō)明汽油或柴油并未完全燃燒。師：既然燃料沒(méi)有完全燃燒，就說(shuō)明有一部分能量被白白地?fù)p失掉了。師：在內(nèi)燃機(jī)里，燃料釋放的能量都到哪里去了呢？請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合教材圖2—3—2交流討論。小結(jié)熱機(jī)效率的概念：把熱機(jī)所做的有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫做熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率總小于1。廢氣占33%～35%，是因?yàn)樽龉_程過(guò)后，汽缸里的廢氣溫度還相當(dāng)高，僅靠排氣沖程直接排放還不能正常工作。由于熱傳遞，汽缸本身的溫度也會(huì)很高，如果不能及時(shí)散熱，就會(huì)使活塞和汽缸粘連，必須通過(guò)水循環(huán)，把汽缸的溫度降低，這部分的內(nèi)能損失和廢氣的排放是相當(dāng)?shù)模?0%～32%，這兩項(xiàng)加起來(lái)已經(jīng)接近70%了！熱機(jī)輸出的有用功并不是全部用來(lái)提供機(jī)械(例如汽車)的牽引力。學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材第30頁(yè)的“一些熱機(jī)的效率”表，了解不同熱機(jī)的效率值。創(chuàng)新發(fā)明資料：美國(guó)《大眾科學(xué)》雜志評(píng)出2006～2007年度奇思妙想十大發(fā)明，其中最引人注意的是“六沖程引擎”。這種引擎在完成四沖程工作后，會(huì)把水注入汽缸，使水瞬間變成水蒸氣，從而帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生第五沖程，為汽車提供動(dòng)力。第六沖程是讓水蒸氣進(jìn)入冷凝器，變成可再次注入汽缸的水。問(wèn)題：其中第五沖程相當(dāng)于四沖程內(nèi)燃機(jī)的________沖程，在第六沖程中發(fā)生的物態(tài)變化是________。(做功液化)意義：能夠大幅度地提高熱機(jī)效率。(二)改變世界的熱機(jī)。多媒體展示：各種熱機(jī)工作的場(chǎng)景。學(xué)生活動(dòng)：結(jié)合教材圖2－3－6，交流討論熱機(jī)對(duì)我們生活的影響。小結(jié)：蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。(三)地球就在我們手中。學(xué)生活動(dòng)：自己閱讀討論教材第31頁(yè)，說(shuō)出熱機(jī)的使用給環(huán)境帶來(lái)了哪些危害？小結(jié)：廢氣污染、溫室效應(yīng)、熱污染、噪聲污染等等。熱機(jī)，給人類文明帶來(lái)了進(jìn)步，也給生態(tài)環(huán)境造成了污染。熱機(jī)使用引起的環(huán)境問(wèn)題——內(nèi)燃機(jī)大量排放的廢氣會(huì)形成毒霧天氣，“酸雨”現(xiàn)象對(duì)我國(guó)重慶等地危害嚴(yán)重，西歐、美國(guó)等地還造成植被大量死亡，也造成大量湖泊中的成批魚(yú)類死亡。目前世界各國(guó)都制定了汽車尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)，減少了煤的使用量，以控制廢氣造成的危害。還可以結(jié)合我國(guó)現(xiàn)在鼓勵(lì)用戶購(gòu)買小排量轎車，減少環(huán)境污染采取的措施?！景鍟?shū)設(shè)計(jì)】第3節(jié)熱機(jī)效率(一)熱機(jī)效率把熱機(jī)所做的有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫做熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率總小于1.(