第十四章 内能的利用
第一课时 第一节 热机 教案
一、教学目标
（一）知识与技能
1．了解四冲程汽油机的基本工作原理。
2．从能量转化的角度认识燃料的热值。
3．了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
4．通过能量的转化和转移认识效率。
（二）过程与方法
1．培养应用已有知识解决实际问题的能力。
2．培养学生的创新意识。
3．培养学生观察和分析问题的能力。
（三）情感态度与价值观
1．通过演示实验，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，培养学生实事求是的科学态度。
2．提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。
3．培养学生的主人翁责任感和环保意识。
二、教学重点
汽油机的工作原理和热值的概念是重点。
三、教学难点
汽油机的基本工作原理的理解是难点。
四、教学方法
本节课内容为新授课。本课采用以实验为主导的综合启发式教学，初步渗透探究式学习方法。
五、教具学具
试管、水、酒精灯、铁架台、汽油机模型、火柴、金属网等。
六、教学步骤
（一）导入新课
请大家拿出小汽车模型（各人自带），今天这节课，我们主要研究小汽车等机器的“心脏”——热机。
（二）新课教学
1．整体感知
内燃机是内能转化为机械能的机器，内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。内燃机在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲柄转动两周，燃气对外做功一次，完成一个冲程所用时间是整个周期的四分之一。内燃机的能量来源于燃油燃烧时的化学能。而1 kg的某种燃料在完全燃烧时放出的热量叫做热值。也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否燃烧均无关系。有效利用燃料是节能的重要措施，有效利用燃料的途径：一是要让燃料尽可能充分燃烧；二是要减小热量的损失。
2．教学互动
互动1：实验，引出内能可做功。
明确 教师引导学生分析：酒精燃烧放出热量(化学能转化为内能)，通过热传递将一部分内能转移给了水，水的内能增加使其温度逐渐升高直至沸腾，产生大量水蒸气，水蒸气越来越多，对软木塞的压力越来越大，最后将软木塞推出试管口，这就是水蒸气膨胀对软木塞做功。由这个实验我们知道，利用内能可以做功，热机就是把内能转化为机械能的装置。
互动2：内燃机的基本结构和工作过程。
明确 内燃机的主要特点：燃料直接在汽缸内燃烧。教师引导学生观看模型，教师并演示汽油机工作中一个周期的四个冲程，引导学生得出：内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲柄转动两周，燃气对外做功一次。在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。
互动3：燃料的热值。
明确 教师提出问题：燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、柴油等，气体燃料有煤气、天然气等。根据你的经验，相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量是不是相同？学生讨论后得出：不同。教师进一步引导后得出：燃料燃烧的本质是发生了化学变化，在燃烧的过程中燃料的化学能转化为内能。相同质量的不同燃料燃烧时放出热量是不同的。物理学中，把1 kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。引导学生浏览书上的一些燃料的热值，使他们知道热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关。
互动4：有效利用燃料。
明确 从家用煤炉怎样节能谈起，引导学生结合实际来讨论，然后得出结论：一是要让燃料尽可能燃烧充分；二是要减小热量的散失。
互动5：学生讨论怎样提高燃料的利用率。
明确 根据教科书中让学生讨论，内燃机中的燃料燃烧放出的热量是否能全部用来做功？学习讨论后，教师引导鼓励学生根据当地的实际情况提高燃料利用率。
3．达标反馈
（1）柴油机四个冲程中，内能转化为机械能的是 C 机械能转化为内能的是B
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
（2）一桶煤油用掉一半，剩下的煤油(D)
A．密度和热值不变，比热容减为原来的一半
B．比热容和密度不变，热值减为原来的一半
C．热值和比热容不变，密度减为原来的一半
D．密度、热值、比热容都不变
（3）酒精的热值是3.0×107J/kg，由此可知(D)
A．无论采用何种方式燃烧1 kg酒精，都可得到3.0×107J热量
B．如果燃烧1 kg的燃料时，得到3.0×107J的热量，这种燃料一定是酒精
C．每1 kg的酒精燃烧放出3.0×107J的热量
D．1 kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J
（4）现代火箭使用液态氢作燃料，是因为它具有(B)
A．较轻的质量         B．较大的热值
C．较特殊的密度       D．较大的热量
（5）以内燃机为动力的各种机械，在人类生产、生活中应用极为广泛，从轮船、火车到拖拉机、摩托车等，它的动力大多来源于内燃机，它们虽然在构造上略有差异，但工作原理都是一样的。下列对内燃机的有关叙述中，错误的是(C)
A．内燃机是内能转化为机械能的装置
B．内燃机用水冷却，是因为水的比热容大
C．它排出的废气无污染，是一种环保型的机器
D．内燃机靠产生的高温、高压气体做功
4．课堂小结
（1）内容总结
本节课我们学习了汽油机的一个循环，知道内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程阻成以及各个冲程的具体情况，另外学习了热值这个新的物理量和怎样有效的利用燃料。
（2）方法归纳
本课通过以实验为主导的综合启式发教学，提高我们将科学技术应用于日常生活和社会的能力。
（三）布置作业
1．简单的研究鞭炮的工作原理。
2．自制简易小火箭。
（四）板书设计
四、热机
一、汽油机的四冲程
A．吸气冲程
B．压缩冲程(机械能转化为内能)
C．做功冲程(内能转化机械能)
D．排气冲程
二、热值：1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
单位：J/kg
三、有效利用燃料的途径
一是让燃料尽可能充分燃烧
二是要减小热量的损失