第十三章内能与热机第四节热机效率和环境保护教案（沪科版九年级物理）

第四节热机效率和环境保护【教学目标】一、知识目标1.从能量转化的角度认识燃料的热值.知道燃料热值的物理意义及其单位；2.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义；3.通过能量的转化和转移，认识热机效率.二、能力目标1.通过对燃料燃烧过程的分析，归纳出燃料燃烧过程中的能量转化；2.通过对热机中的能量转化及损失的分析，了解提高热机效率的具体措施；3.能利用不同渠道收集信息，有初步的信息收集能力.三、素养目标1.通过学习提高热机效率的具体措施，帮助学生提高节能意识；初步认识科学技术的发展对自然环境造成的影响，增强环保意识.2.通过燃料燃烧放出有害物质的学习，使学生初步认识到事物都是一分为二的，培养学生初步的辩证的观点，养成辩证看问题的良好习惯.【教学重点】燃料的热值，热机效率的计算.【教学难点】热机中的能量转化及损失，提高热机效率的具体措施.【教具准备】多媒体课件.【教学课时】1.5课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节所学内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师提问：汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料，现代火箭以液态氢为燃料，你还见到过哪些燃料？燃料在燃烧的过程中是什么能向什么能转化？学生回答后，教师归纳指出：燃烧时是化学能转化为内能，目前人类获得内能的主要途径是燃料燃烧，下面我们就一起学习第四节热机效率和环境保护.【预习指导】阅读课本P50-53文字内容和插图，把基本概念、规律、规定，以及提高热机效率、加强环境保护等，用红色笔做上记号，并完成对应练习册中“课前预习”部分，然后，各小组内部交流讨论，提出预习疑问，组长做好记录，准备展示.5 【交流展示】1.各小组代表举手发言，报告“课前预习”答案，教师评价订正.2.学生质疑，教师指导释疑.【拓展探究】燃料的热值学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师点拨订正.师热值的物理意义是什么？热值的定义、物理量符号、定义式及单位怎样？生：热值是表示不同燃料燃烧释放热量的能力不同的特性的物理量.某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值，物理量符号为q，定义式q=Q/m，单位是“J/kg”.师气体燃料的热值又是如何定义的？定义式及单位怎样？生：气体燃料的热值是某种燃料完全燃烧放出的热量与所有该燃料的体积之比，定义式为q=Q/V，单位是“J/m3”.师分析课本P51常见燃料的热值，你有哪些结论？生：（1）每种燃料都有自己的热值，不同燃料的热值一般不同.（2）无烟煤与木炭、焦炭与酒精、汽油与煤油的热值相同.（3）氢气的热值最大，火箭用液态氢作燃料.（4）热值是燃料的一种属性，与燃料种类有关，与燃料质量、体积、燃烧情况、放热多少无关.【师生互动归纳总结】热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系.师计算燃料燃烧放出热量公式如何？请先做例题.生：Q=mq或Q=qV（气体燃料）例题2（多媒体展示）在一次物理实验中，共燃烧酒精42g,如果酒精完全燃烧，则能释放多少热量？这些热量被10kg的水完全吸收，水的温度能上升多少摄氏度？［酒精的热值q=3.0×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）］解：Q放＝mq＝42×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×106J,由Q放＝Q吸＝cmΔt得：Δt=Q吸/cm＝1.26×106J/4.2×103J/（kg·℃）×10kg=30℃即酒精完全燃烧释放的热量是1.26×106J；水的温度能上升30℃.【课堂训练】教师引导学生做对应练习册中的题目.5 热机效率师用多媒体展示课本P52图13-21热机燃料的能量走向示意图，引导学生回答：什么是热机效率？如何提高热机效率？生：热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率，η=W有用/Q.提高内燃机的效率的方法有：（1）设计好压缩比、点火时机或喷油时机，使燃料燃烧的更充分一些.（2）减少各种热量损失.（3）使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减小因克服摩擦力而额外消耗的能量.【课堂训练】教师引导学生做对应练习册中的题目环境保护师用多媒体展示燃料燃烧对环境的影响的视频，引导学生观察思考，讨论、交流保护环境，消除和控制大气污染的措施.【师生互动归纳总结】危害：①烟尘污染空气；②尾气中二氧化硫、二氧化碳和氢氧化合物，会形成酸雨.保护环境，控制和消除大气污染的措施：加强立法工作，加强环保部门的执法力度，对工厂和交通工具要强制达标排放；改进燃烧设备，加装消烟除尘装置；城市和人口密度大的城镇实行集中供热；推广和普及气体燃料的使用；大力植树种草；开发利用太阳能、地热能、核能等新能量，减少矿物燃料的使用等.【课堂训练】教师引导学生做对应练习册中的题目.【课堂小结】教师引导学生归纳总结本节课学到了什么.【课后作业】1.请同学们做课本P53-54作业12345.2.请同学们完成对应练习册中的题目.【课后作业答案】1.大2.A3.C4.每千克干木柴完全燃烧能放出1.2×107J的热量，4.8×107J5.能量损失：①部分燃料未完全燃烧；②克服摩擦消耗能量；③废气排出带走能量；④机械传热损失能量污染：①排放的烟尘使大气十分浑浊；②尾气中二氧化硫、二氧化碳、氢氧化合物会形成酸雨，危害植物，污染空气.5 【本章练习答案】1.可通过热传递和做功两种方法让铁丝温度升高.2.B3.C4.B5.很快地牵动绳子，克服摩擦对铜管做了功，使铜管内能增加，温度升高，铜管与管内乙醚发生热传递，乙醚吸热，内能增大，温度升高，达到沸点时沸腾，沸腾的乙醚蒸气膨胀对软木塞做功，把软木塞冲起.6.用酒精灯给试管加热时，由于热传递，使水的内能增加，温度升高，达到水的沸点时，沸腾产生大量水蒸气，水蒸气膨胀对软木塞做功，把软木塞向上冲起.7.（1）Q放=mq=0.2kg×3.0×107J/kg=6×106JQ吸=Q放·η=6×106J×60%=3.6×106J（2）t=t0+Q吸/cm=10℃+3.6×106J/4.2×103J/（kg·℃）×10kg≈95.7℃1.在帮助学生理解热值概念时，可以课前让学生做社会实践调查：家庭（农村）炉灶的变化及燃料使用的变化，体会相同质量的不同燃料在燃烧时释放的热量有明显差异.认识不同燃料的热值不同，并由此引导学生分析、讨论如何有效提高燃料的利用率.5 2.有效利用燃料是节约能源、保护环境的重要措施，讲解这个问题是为了强调节约能源、注意环保的重要性，对学生进行节能教育，关于保护环境问题，通过这部分内容的学习，一方面是为了提高学生的环保意识，另一方面要让学生辩证地看待科学进步对人类社会的影响.5