【教学目标】
知识与技能
1、知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能;
2、知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表.
过程与方法
1、从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。
2、能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
3、能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。
情感态度与价值观
结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义.
【教学重难点】
重点是燃料热值的概念和理解，热机的效率。
难点是对热机的效率的理解。
【教学方法】
启发式教学法，自学讨论法，设疑问教学法，类比教学法。
【教学准备】或【实验准备】
课前收集的燃料的图片、多媒体课件等
【教学过程】
| 知识点 | 教师活动 | 学生活动 |
一、燃料 1、燃料的分类 2、燃料燃烧放出的热量与什么因素有关？ 二、燃料的热值： 1．概念： 2． 热值的单位： 3.燃料燃烧的放热计算公式： 三、热机的效率 1.热效率 2、热机的效率 3、提高热机效率的途径 | 【创设情境，引入新课】 无论是烧菜做饭，还是奔驰的汽车与火车，乃至直入苍穹的火箭等都离不开燃料。即从原始人类学会用火的那天起，至今，人们使用的能量绝大局部还是通过燃料燃烧获得的，火的利用给人类社会带来了进步。时至今日，我们的日常生活都离不开燃料的帮助。例举一下生活中我们可以使用哪些燃料烧开一壶水？这些燃料可以如何分类？ 交流总结：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。 生活中的燃料很多，我们在日常生活中用来取暖和煮饭的燃料也在发生巨大的变化，木柴、煤炭、液化石油气、煤气、天然气等，为什么会出现这样的变化呢？ 思考： 1、5kg的木材和10kg的木材燃烧时放出的热量是否相同？ 这说明什么？ 2、根据生活经验判断相同条件下，1kg木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？ 3、烧开同一壶水，用干木柴和天然气所需的燃料多少一样吗？ 4、5kg的木材完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？ 小结：1、燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？〔1〕燃料的质量〔2〕燃料的种类 〔3〕燃料燃烧的状况〔是否完全燃烧〕 【体验探究，获取新知】 提出问题：相同条件下，1kg木柴和1kg煤，1kg煤能烧开更多的水，这说明不同的燃料燃烧放出的热量不相同，我们该怎样比拟不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？ 设计意图：现象学生有生活经验，能产生共鸣。抛出矛盾，使学生有认知欲望。 类比复习：如何比拟不同的物质吸热能力的不同呢？课本中引入比热容：即1kg的某种物质温度升高1℃，所吸收的热量就是这种物质的比热容。那么把所有的燃料都取1kg，让他们完全燃烧，比拟它们放出的热量的多少。 定义：我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 【交流解惑】 课本P23“小资料〞局部，你有哪些发现？ 结合生活经验，谈谈你对热值的理解。 交流总结： 〔1〕热值反映了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、是否完全燃烧均无关系。 〔2〕热值的单位：J／ｋｇ 〔3〕不同燃料的热值一般不同；不同燃料的热值有时还可能相同。 〔4〕氢气的热值最大。 〔5〕气体的热值单位：J/m3 延伸拓展：推导燃料完全燃烧放热的计算公式： 1、酒精的热值是3.0×107J/kg，它的物理意义是什么？ 1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J 2、2kg的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？ 2kg×3.0x107J/kg=6.0×107J 3、质量为3kg的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？ 3kg×3.0×107J/kg=9.0×107J 4、质量为mkg的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？ Q = mq 其中m表示质量，单位是kg，q表示热值，单位是J/kg，Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。 同样的原理，体积为V的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？ Q = Vq 设计意图：根据热值的物理意义，去推倒燃料燃烧放热的公式，符合学生的认知规律，学生在理解热值的根底上，很容易推导燃料燃烧的放热公式。 【练一练】 500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？ 解：查表可知，汽油的热值q=4.6×107J/kg m=500g=0.5kg Q=qm=4.6×107J/kg×0.5kg=2.3×107J 【想一想】 提出问题：用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 分析讨论：煤气燃烧放出的热量： 1、煤气不能完全燃烧，损失了一局部能量 2、煤气灶本身也会吸收一局部能量 3、高温的烟气带走了一局部能量 4、还有一局部直接损失掉了 5、水吸收的热量只占煤气放出热量的一局部 所以，在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。 热机也有类似的情况： 在内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里去了呢？ 热机是将内能转化为机械能的装置，在这个情景中，真正转变为对外做有用功的能量只占燃料燃烧时所释放能量的一局部。 所以：用来做有用功的那局部能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 理解热机的效率: 1) 热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所择放的能量的比值,它反映了能量的利用率,热机性能的一个重要标志. (2) 由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总小于1。 设计意图：学生在机械效率的根底上建立热效率的概念，进而建立热机的效率，可以使学生认知更有条理性，更深刻，加深对热机效率的理解。 【练一练】 某中学为学生供给开水，用锅炉将200kg的水从25 ℃加热到100 ℃ ，燃烧了6kg的无烟煤。试求 (1) 锅炉内200kg的水吸收了多少热量？ (2) 6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3) 此锅炉的效率是多少？〔无烟煤的热值是3.4×107J/kg 【议一议】 为了合理利用能源，人们一直都在努力提高热机的效率，汽油机的效率：20～30%，柴油机的效率：30～45%，都比蒸汽机的效率高， 那么怎样提高热机的效率？ 引导学生从节能和环保角度分析有效利用燃料的方法，探讨提高热机效率的途径。 总结： 1、使燃料充分燃烧 2、尽量减少各种热量损失； 3、在热机的设计和制造上采用先进的技术； 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量 设计意图：增强学生的环保意识，增强学生为提高热机效率，加强环保的责任心和使命感。也表达了从物理到生活的理念。 燃料的利用使人类得到大量内能,但同时造成环境污染,尤其是热机的使用.因此,保护环境,控制和消除大气污染是必须重视的问题,请同学们课下收集如何控制和消除大气污染。 | 学生结合生活讨论思考，燃料可分为哪三种 燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关 判断出一千克煤燃烧后能烧开更多的水。 烧开同一壶水，用干木柴和天然气所需的燃料不同。 关于完全燃烧—— 就是燃料全部烧尽。 学生类比比热容的概念建立热值的概念。 符合：q 热值的单位： J/kg (或J/m3) 氢气的热值最大。 小组讨论、交流，并由小组长推选代表发言 学生根据对热值的物理意义的理解推导燃料燃烧放热的计算公式。 学生小组讨论 加深对公式的理解： 1、公式计算的是燃料完全燃烧时放出的热量 2、公式中m必须用Kg为单位，V必须用m3为单位。 3、热值q与燃料质量和放热的多少没有关系，它是反映燃料优劣的物理属性 学生练习 学生讨论，分析煤气燃烧放出能量的几种去向，然后个别答复。 学生通过分析 理解热效率 学生讨论，分析内燃机燃料燃烧放出能量的几种去向 学生通过类比分析理解热机的效率 学生通过计算加深对热效率的理解。 学生讨论有效利用燃料的方法，探讨提高热机效率的途径。 |
知识梳理 | 回忆本节课的探究过程。 设计意图：小结不仅要总结知识，更重要的是将本节课研究问题的方法及思维程序提炼出来，学生学会这些方法并体会到它们在解决问题中的作用，从而实现教学的真正目的。 | 根据板书提示谈谈本节课的收获。相互补充，归纳出知识体系。 |
| 课堂检测 | 见附件 | 自主完成检测。小组长批改并汇总给学习委员。 |
| 布置作业 | 自制蒸汽轮机。 设计意图：真正的课堂在生活中，让物理知识很好在生活中得以运用。 |
第十四章 第二节 热机的效率
(一) 燃料的热值
1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量的比值叫做这种燃料的热值。用q表示。
2、单位：J/kg〔固体、液体〕 J/ m3〔气体〕
3、公式：Q＝mq〔或Q＝Vq〕
4、计算
〔二〕热机效率
1、定义：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。
用η表示。
2、公式：η＝W有/Q放×100％
3、提高热机效率的主要途径：
减少热机各种能量损失
【教学反思】
通过教学，使学生从生活中体会不同燃料完全燃烧释放热能的特征，建构起燃料的热值概念。依据燃料热值表中资料数据和燃料燃烧放热与燃料质量和热值的关系进行简单计算。了解热机工作时释放热量的主要流向，初步认识热机效率，大致了解提高热机效率的途径。了解热机在现代社会中的广泛应用，及造成的环保问题。
本节课热值的比值定义的建立类比了比热容的概念建立，热效率及热机的效率是在类比机械效率的根底上建立的，这种利用类比的方法建立概念，有利于学生对新概念的理解，同时也加深了对原有概念的理解和掌握。
缺乏：在教学过程中也暴露了很多问题，比方，学生现在大都是独生子女，生活自理能力有待提高。对于燃料的认识很少，生活经验太少。
【附件】课堂练习
1、实验说明:质量相等的不同燃料,完全燃烧所放出的热量一般是 (相同/不相同)。
2、现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有( )
A．较大的比热 B．较低的沸点 C．较大的热值 D．较高的凝固点
3、煤油的热值大于酒精的热值，以下说法中正确的选项是〔 〕
A．煤油比酒精含有的热量多
B. 燃烧相同质量的煤油和酒精，煤油放出的热量要多些
C. 完全燃烧相同质量的煤油和酒精，利用煤油刚好能烧开一壶水，那么利用酒精那么不能烧开这壶水〔热效率相同的条件下〕
D.通风条件好，供氧越充足，两种燃料的热值就越大
4、以下说法中正确的选项是〔 〕
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
B. 燃料的热值越小，完全燃烧单位质量的该燃料放出的热量越少
C. 燃料的热值越小，放出相等的热量时，燃料用量越少
D. 燃料燃烧的越充分，其热值就越大
5、要提高热机的效率，以下做法不可行的是〔 〕
A.尽量减少废气带走的热量。
B.尽量保持机械部件之间有良好的润滑。
C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。
D.尽量减少散热损失。
6、一个含0.6 kg无烟煤的蜂窝煤，能烧开5瓶水，而0.6 kg的液化气可以供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的 不同，假设q无烟煤=3.4×107J/kg，5瓶水的质量是9kg，从20℃到烧开，那么这个煤炉的效率是 。〔一个标准大气压下〕
7、在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg〔假设汽油完全燃烧〕。汽油的热值为q=4×107J/kg，求：
〔1〕在测试中，汽车牵引力所做的功W；
〔2〕该型号汽车的热机效率η。
附答案：
1、不相同
2、C
3、C
4、B
5、C
6、热值 14.82%
7、〔1〕1.44×107 J
(2)30%
液体的压强
★整体设计说明★
通过复习放在水平面上的固体的压强产生的原因，提出新问题：液体也受重力，在容器中的液体对容器底有没有压强呢？继而用实验来直观地观察液体产生的压强，再对液体的压强产生的原因及影响液体压强大小的因素展开讨论与探究，最后进行整理总结。这样的安排使知识学习过程过渡自然，不是突兀地提出液体的压强，并能自然地了解液体压强产生的原因；对影响液体压强大小的因素的实验探究，使学习过程成为在探究中学习的过程，既学到知识，又培养学生的探索能力和协作精神。
★教材分析★
本节内容是压强在液体中的表现。学生在生活中体验较少，已有的感性认识少，使得本节知识比拟抽象，加上学习本节内容需要用到密度和重力的知识，对学生来说难度较大。液体压强是固体压强知识的延深，并是浮力产生的原因，起到承前启后的作用，因而要重视本节的教学。
★教法建议★
探究、实验、分析讨论法。
★学情分析★
学生已学习了固体压强产生的原因及影响压强的因素，并具有密度知识，这为学习液体压强打好了根底。
在我们的生活中，能体验到液体压强的事件很少，就是游泳，由于水不会太深，也难以觉察到水的压强的存在，造就了液体的压强这一知识比拟抽象。教学过程中多用现象比拟直观的实验，增加学生的感性认识，就容易接受新的知识。
★学法引导★
自学与互学 总结归纳 实验探究
★三维目标★
1．知识与技能
〔1〕了解液体内部存在压强及液体内部压强的方向。
〔2〕了解液体压强的大小跟什么因素有关，知道计算液体压强的公式。
〔3〕认识液体压强的实际应用——连通器，了解生活和生产中的连通器。
2．过程与方法
〔1〕通过探究串联、并联电路电压的关系，体验科学探究的过程，领会科学研究的方法。
〔2〕能运用实验法、数据分析法归纳总结物理规律。
3．情感态度与价值观目标
〔1〕利用实验，激发学生自主探究的欲望，接受科学态度的培养。
〔2〕培养学生爱科学、用科学的意识。
〔3〕通过船闸的学习，激发爱国情怀。
★重点难点★
重点：通过实验认识液体压强的特点及影响因素，利用物理模型推导公式。
难点：液体压强与深度及密度的关系。
★课时安排★
1课时
★教学过程★
一、新课引入〔约2分钟〕
1．如以下图所示，木块放至杯底，木块因受重力作用，对杯底有压强；假设向杯中倒入水，水对杯底有压强吗？__________，方向 ，产生的原因是________________。
2．杯子中的水，如果杯壁突然消失，会出现什么情况？ 说明水具有 性。有杯壁的存在为什么水就不流散呢？说明杯壁对水 力的作用，同时水对杯壁 力的作用，即，水对杯壁 压强，产生的原因是 。
3．如果水的压强只是向下或侧向的，如以下图所示，那么浸在水中的物体 〔“一定〞或“不一定〞〕向下运动而不向上运动，浸在水中的物体都是下沉的吗？说明什么？
【设计意图】利用知识的迁移能力，合理推理出结论，使学生有成就感，激发学生的兴趣，同时锻炼了学生的分析推理能力、知识迁移能力，又为学习浮力打下根底。
二、新课讲解
〔一〕液体压强的特点
1．探究液体是否存在压强〔约4分钟〕
教师：请同学们设计一个实验或装置，能够直观地观察到液体有没有压强。提示：利用力的作用效果。方案1：利用力可以改变物体的运动状态；方案2：利用力可以使物体发生形变。〔2分钟左右的讨论，学生有没有设计出方法或装置不要紧，关键是给学生一个思维的时间与空间，对有效思路给予以表扬〕
讨论过后，展示老师采用的装置，如以下图。玻璃杯的底是用橡皮膜来制作的。倒入水后，如果有压强，橡皮膜将发生形变〔侧橡皮膜先不提及，实验时将它背向学生〕。
老师演示，倒入水后，让学生注意观察实验现象。
提问：看到什么现象？说明什么？方向向哪？为什么？
然后老师假装不经意将侧膜转向学生：这个玻璃筒侧壁也开了口，让我用橡皮膜堵住了。
如果有学生发现此处橡皮膜外凸，就势引导提问，如果没有学生发现，老师故作才发现，引导提问，引发思考与讨论。
问题：里面的水所受的重力是竖直向下的，对容器底部有向下的压力，底部的橡皮膜向下凸出理所当然，这侧橡皮膜怎么也外凸了呢？说明什么？什么原因呢？〔如果学生想不到，提示比拟固体液体有什么不同的特性〕
【实验结论】
A．液体对容器底和侧壁都有压强。
B．液体压强产生的原因是由于液体受到重力作用；液体具有流动性。
【设计意图】各知识点之间过渡自然，层层推进，连贯性强，同时增加了趣味性。
2．探究液体内部是否存在压强〔约2分钟〕
提问：液体对容器底的容器壁都有压强，液体的内部有没有压强存在呢？比方我们将一个物体浸在液体中，这个物体受不受液体的压强呢？
【实验探究】〔1〕液体内部是否存在压强；
〔2〕液体内部的各个方向是否存在压强。
【实验器材】
【探究步骤】
〔1〕介绍压强计：先观察U形管液面的高度差，然后让学生用手轻轻压一压探头的橡皮膜，观察U形管中液面出现的高度差有什么变化。小幅度地变化压力大小，观察液面高度差的变化。由观察可知：橡皮膜受到的压强越大，U形管中液面高度差越大，或者说，U形管中液面高度差越大，说明橡皮膜受到的压强越大。〔转换法〕
〔2〕将探头浸入水中，观察U形管中液面的高度差。
〔3〕随意变换橡皮膜的朝向，观察U形管中液面的高度差是否还存在。
【实验结论】液体内部各个方向都有压强。
3．探究影响液体压强大小的因素〔约8分钟〕
【实验器材】
【实验步骤】
〔1〕讨论猜测：液体的压强与哪些因素有关，将合理的猜测写到黑板上。提示：依据生活经验及相关知识猜测，不可乱猜。
①浅水潜水戴水镜氧气瓶就可以，深水潜水就需要穿防护装备→→深度
②液体压强产生的原因由于受到重力，相同体积条件下，液体密度越大，所受重力越大→→液体的密度
③液体内部各个方向都存在压强→→方向
〔2〕讨论实验方法：经讨论、引导，得出实验方法——控制变量法。
〔3〕保持探头浸入水中的深度不变，将橡皮膜朝向不同方向，观察U形管中液面高度差有什么变化。
〔4〕将探头浸入的深度逐渐加深，在不同的深度停留一下，观察U形管中液面高度差有什么变化。
〔5〕保持探头浸入深度不变，分别将探头浸入清水和盐水中，观察U形管中液面高度差有什么变化。
【实验结论】〔综合以上三个实验〕液体内部朝各个方向都有压强；在同一深度，各个方向压强相等；同种液体中，深度越大，液体的压强越大；液体的压强还跟液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。
【设计意图】将课本的实验拆分开来，使学生对液体压强的认识由少及多，逐步掌握，而不是一股脑全涌出来。
〔二〕液体压强大小的计算方法〔约7分钟〕
【问题】我们知道了液体的压强与深度、密度有关，到底和深度、密度有什么定量的关系呢？能否找到液体压强的计算公式呢？
【提示】同一液体同一深度处，各上方向的压强都相等，那么只需要计算某一个位置竖直向下的压强就可以了。
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