2018學(xué)年初三（上）物理滬科版《第十二章 內(nèi)能與熱機(jī)》學(xué)案

2018學(xué)年初三（上）物理滬科版《第十二章內(nèi)能與熱機(jī)》學(xué)案一、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自于滬科版初中物理教材第十二章《內(nèi)能與熱機(jī)》。該章節(jié)主要內(nèi)容包括：1.內(nèi)能的概念：物體內(nèi)部所有分子由于熱運動而具有的動能和分子之間勢能的總和。2.內(nèi)能的改變：通過做功和熱傳遞兩種方式。3.熱機(jī)的工作原理：熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的機(jī)器，工作過程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。4.熱機(jī)的效率：熱機(jī)有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。二、教學(xué)目標(biāo)1.理解內(nèi)能的概念及其改變方式。2.掌握熱機(jī)的工作原理和效率計算。3.能夠運用所學(xué)知識解釋生活中的熱現(xiàn)象。三、教學(xué)難點與重點重點：內(nèi)能的概念、內(nèi)能的改變方式、熱機(jī)的工作原理和效率計算。難點：內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化、熱機(jī)效率的提高方法。四、教具與學(xué)具準(zhǔn)備教具：PPT、黑板、粉筆。學(xué)具：課本、筆記本、練習(xí)冊。五、教學(xué)過程1.實踐情景引入：討論冬天暖氣片的工作原理，引導(dǎo)學(xué)生思考內(nèi)能的傳遞和轉(zhuǎn)化。2.知識講解：講解內(nèi)能的概念及其改變方式，通過PPT展示實例和圖示，讓學(xué)生更好地理解。3.例題講解：分析熱機(jī)的工作原理，以實際工作中的內(nèi)燃機(jī)為例，講解熱機(jī)效率的計算方法。4.隨堂練習(xí)：讓學(xué)生運用所學(xué)知識，計算簡單熱機(jī)的效率，并及時給予解答和指導(dǎo)。5.課堂討論：讓學(xué)生分組討論如何提高熱機(jī)效率，并分享討論成果。6.板書設(shè)計：板書內(nèi)能的概念、內(nèi)能的改變方式、熱機(jī)的工作原理和效率計算公式。7.作業(yè)設(shè)計：布置課后作業(yè)，包括計算題和論述題，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識。六、作業(yè)設(shè)計1.計算題：某熱機(jī)在一個工作循環(huán)中，消耗了2kg汽油，完全燃燒放出的熱量為4.4×10^7J，求該熱機(jī)的效率。答案：計算汽油完全燃燒放出的熱量Q放=2kg×4.4×10^7J/kg=8.8×10^7J。假設(shè)熱機(jī)做的有用功為W=6×10^6J，則熱機(jī)的效率η=W/Q放×100%=6×10^6J/8.8×10^7J×100%≈6.8%。2.論述題：結(jié)合生活實際，討論如何提高熱機(jī)效率，并給出你的建議。答案：提高熱機(jī)效率的方法有：提高燃料的利用率，減少熱損失，提高燃燒溫度，改進(jìn)熱機(jī)結(jié)構(gòu)等。例如，我們可以選擇節(jié)能環(huán)保的燃料，如天然氣、生物質(zhì)能等；在熱機(jī)設(shè)計中采用高效的燃燒室和渦輪機(jī)等。七、課后反思及拓展延伸課后反思：本節(jié)課通過實踐情景引入、知識講解、例題講解、隨堂練習(xí)、課堂討論等方式，讓學(xué)生掌握了內(nèi)能與熱機(jī)的相關(guān)知識。作業(yè)設(shè)計既鞏固了所學(xué)知識，又培養(yǎng)了學(xué)生的實際應(yīng)用能力。拓展延伸：讓學(xué)生進(jìn)一步研究不同類型的熱機(jī)，如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等，了解它們的工作原理和優(yōu)缺點，提高學(xué)生的科技素養(yǎng)。重點和難點解析：內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化、熱機(jī)效率的提高方法一、內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化是本節(jié)課的一個重要內(nèi)容。內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子由于熱運動而具有的動能和分子之間勢能的總和，而機(jī)械能則是物體由于位置和速度而具有的能量。內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化主要通過熱機(jī)的工作原理來實現(xiàn)。熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的機(jī)器，它的工作過程涉及到內(nèi)能的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化。在工作過程中，熱機(jī)從高溫?zé)嵩次諢崃?，部分熱量用于做功，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其余熱量則排放到低溫?zé)嵩粗?。這個過程中，內(nèi)能的轉(zhuǎn)化效率決定了熱機(jī)的工作效率。然而，內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化并不是百分之百的，總會有一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能、聲能等。這就是能量守恒定律的體現(xiàn)，即能量不能被創(chuàng)造或者消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。二、熱機(jī)效率的提高方法1.提高燃料的利用率：通過改進(jìn)燃燒設(shè)備，提高燃料的燃燒溫度和燃燒速度，使燃料充分燃燒，減少燃料的浪費。2.減少熱損失：在熱機(jī)的工作過程中，總會有一部分熱量由于各種原因損失掉，如散熱、摩擦等。通過采用高效的絕熱材料、減少運動部件的摩擦等方法，可以減少熱損失，提高熱機(jī)的效率。3.提高燃燒溫度：燃燒溫度的提高可以使燃料更充分地燃燒，釋放更多的熱量。通過采用高效的燃燒室設(shè)計，可以提高燃燒溫度，從而提高熱機(jī)效率。4.改進(jìn)熱機(jī)結(jié)構(gòu)：通過改進(jìn)熱機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如采用高效的渦輪機(jī)、減少能量轉(zhuǎn)換過程中的損耗等，可以提高熱機(jī)的效率。內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和熱機(jī)效率的提高方法是本節(jié)課的重點和難點。通過深入理解和掌握這些知識，我們可以更好地理解和應(yīng)用熱機(jī)的工作原理，為我國的能源利用和節(jié)能減排工作提供有力支持。繼續(xù)：內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化、熱機(jī)效率的提高方法1.熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能：在熱機(jī)的壓縮沖程中，活塞對氣體做功，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能；在膨脹沖程中，氣體對活塞做功，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能。2.熱能轉(zhuǎn)化為電能：在熱機(jī)的發(fā)電過程中，熱能通過熱力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)能量的遠(yuǎn)距離傳輸和大規(guī)模利用。3.內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量：在熱機(jī)的工作過程中，部分內(nèi)能會轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能、聲能等。這些能量的轉(zhuǎn)化是由于熱機(jī)工作過程中的各種損耗和不可逆過程造成的。1.提高燃料的利用率：通過改進(jìn)燃燒設(shè)備，提高燃料的燃燒溫度和燃燒速度，使燃料充分燃燒，減少燃料的浪費。例如，采用高效的燃燒器和技術(shù)，可以提高燃料的燃燒效率。2.減少熱損失：在熱機(jī)的工作過程中，總會有一部分熱量由于各種原因損失掉，如散熱、摩擦等。通過采用高效的絕熱材料、減少運動部件的摩擦等方法，可以減少熱損失，提高熱機(jī)的效率。例如，在熱機(jī)的排氣系統(tǒng)中采用絕熱材料，可以減少熱量的排放。3.提高燃燒溫度：燃燒溫度的提高可以使燃料更充分地燃燒，釋放更多的熱量。通過采用高效的燃燒室設(shè)計，可以提高燃燒溫度，從而提高熱機(jī)效率。例如，采用燃燒室預(yù)混技術(shù)，可以提高燃燒溫度和燃燒效率。4.改進(jìn)熱機(jī)結(jié)構(gòu)：通過改進(jìn)熱機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如采用高效的渦輪機(jī)、減少能量轉(zhuǎn)換過程中的損耗等，可以提高熱機(jī)的效率。例如，采用高效的渦輪機(jī)葉片設(shè)計，可以提高渦輪機(jī)的效率。內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和熱機(jī)