初中物理-第十四章 内能的利用 第2节《热机的效率》教学设计学情分析教材分析课后反思

第十四章内能的利用第2节热机的效率学习目标1.理解并掌握热值的概念、单位、计算公式。2.会运用热值的计算公式进行计算。3.理解并掌握热机效率的概念、热散失的途径、提高热机效率的方法。4.了解燃料燃烧对环境的影响。自主探究1.某种燃料完全燃烧放出的热量与其之比,叫做这种燃料的热值。2.在国际制单位之中,热量的单位是,质量的单位是,则热量的单位是,符号是。

3.用来做的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。合作探究一、热值生活体验:生活中我们可以使用哪些燃料?这些燃料如何分类?思路点拨:生活中经常使用的燃料有很多,可以按状态分类。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。思考讨论:(1)1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时,放出的热量是否相同?(2)相同条件下,1kg干木柴和1kg煤,哪一种燃料能烧开更多的水?(3)烧开同一壶水,用干木柴和用天然气所需要燃烧的质量一样吗?(4)1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同?(5)影响燃料燃烧放出热量的因素是什么?自主学习:阅读课本P22~P23“燃料的热值”的内容,学习有关的知识。1.燃料的热值的物理意义:热值在数值上等于某种燃料完全燃烧放出的热量。

2.固体或液体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=,气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=。

二、热机的效率思考讨论:(1)用煤烧水时,煤能完全燃烧吗?(2)煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗?类比分析:在内燃机中燃料是否能够完全燃烧?燃料燃烧释放的能量都到哪里去了?思路点拨:热机是将内能转化为机械能的装置,燃料燃烧释放的能量只有一部分用来做有用功,还有相当一部分能量散失掉了。自主学习:阅读课本P23~P24“热机的效率”的内容,学习有关的知识。1.提高燃料的可以有效地做到节约能源。

2.提高热机的效率的途径(1),节约能源、减少污染;

(2),减少各种能量损失,提高效率;(3),提高燃料的利用率。学情分析初三的学生学习物理已经一年，有一定的基础，而且已经学习过机械效率，对比学习热机效率应该不太难。我校学生经过几年的教学改革，大多数学生已经能自主学习，并且小组已经相当成熟，已经建立健全了小组合作评价机制。学生自主学习、小组合作学习的意识比较强。在掌握知识上学生两极分化严重，知识的应用深度不够，所以更应当发挥小组的作用。效果分析回顾整堂课，教学思路比较清晰，活动开展顺利，学生的学习积极性较高。通过本节内容的学习，学生知道了热值的概念，影响热值的因素，热值的单位，热量的计算公式和单位，能够用公式Q=qv或Q=qm进行运算。学生在交流和总结的过程中获取知识的同时，能用所学的知识分析简单问题，培养了知识的实际应用能力。从而进一步激发了学生学习科学的兴趣。课后，通过课堂上学生的表现及遇到的一些问题，，我认识到自己在教学中的既有成功又有不足，在许多方面需要改进。一、教学设计的成功之处：我是直接通过利用生活图片来感受热量的问题，生活中的一些常见的燃料来描述热值。在分析讲解热值的概念、热量的计算公式时，做到由浅入深，一步步的深入，让学生很自然地接受并理解概念。在讲解例题时，展示一个学生做的，并让学生讲解，加深了学生对知识的运用和理解，同时锻炼了学生。激发他们学习物理学的兴趣，落实物理——社会。二、存在问题：1、在教材分析中，对于影响热值大小的因素讲解少，可以增加不同燃料不同质量的物体燃烧，放出不同的热量，来比较热值的问题。适当的对知识进行拓展有利于一些优秀学生的有效学习。2、对学生了解不够好，没有很好地调动学生的积极性，学生回答问题不够勇跃，进度比较缓慢。学生看书回答问题，不能很好地跟随教师的教学步伐，致使学生利用书本上的将要讲的知识进行回答，常常使教师陷入窘境。三、今后改进措施：要认真备好学生，改进时间安排，争取在25分钟内结束课程，留下充足的时间进行训练。备课时要灵活，以便能应对时刻出现的突发事件,发挥想象，积极思维来解决问题。课堂上要学会关注学生的需要，充分发挥学生主动学习的精神，全面调动学生学习的积极性和主动性。教师要发挥主导作用，引导帮助学生，把学习的过程真正转变为学生自主学习的过程，并在引导学生自主学习中加强学法指导通过这次优课评选，使我在教学上受益匪浅。科学教学是知识联系生活的过程，也是让学生亲历科学探究的过程，教师在课堂中要始终以学生为主体，教师作为一个组织者和引导者，帮助学生开拓思维，培养学生学科学、用科学的意识和交流合作、分析解决问题的能力。教材分析本节内容由“燃料的热值”和“热机的效率”两个部分构成。本节教材内容准备用一个课时完成。热值一般因实验误差太大无法做定量的探究，可以做定性的比较。教材从生活中学生熟悉的情景切入教学，真实自然，符合学生的认知规律，让学生认识到不同的燃料燃烧释放热的能力是不一样的，从而构建出热值的概念，从生活走向物理。对热值概念的建立，是初中阶段又一个用比值法定义的物理量。可以借助前面学习过的比值法定义速度、密度的方法，引导学生分析思考，让学生自己总结出热值的概念。教材未直接给出燃料完全燃烧的计算，在教学中不进行过难的补充。但后续内容有热效率的学习和计算，对燃料燃烧放出热量的计算有所涉及。应让学生在理解热值概念的基础上，推导归纳燃料完全燃烧的放热公式：Q=mq或Q=vq，只要求简单直接应用公式，或只作一次公式变形的应用，重在对公式物理意义的理解，不进行繁难的计算。学生对日常生活中的热效率问题比较熟悉，可以先讨论生活中的热效率再过渡到热机效率。使知识的过渡相对平稳，不至出现难度较大提升的情况。利用教材中热机的能流图启发学生思考，引导学生分析，得出热机效率的概念。然后联系实际情况，简单分析了提高热机效率的方法，从物理走向社会。比值法定义物理量是整个初中物理教学中应该重点训练学生掌握的一种研究问题物理的方法。利用能流图分析问题学生还是首次接触，应帮助学生提高观察能力和分析能力。本节的另一个较大特点是理论紧密联系实际，要注意引导学生细致的分析问题，养成认真观察体会的习惯和缜密的思维形式。课堂检测1.关于燃料的热值,以下说法中正确的是()A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关B.1千克某种燃料燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小2.学习了物理知识后,可以帮助我们解决许多生活中的实际问题。例如家中买煤时,我们最应该关心煤的()A.热值B.密度C.比热容D.热量3.1kg汽油用去了一半,剩下的汽油()A.热值变为原来的一半B.比热容变为原来的一半C.热值和比热容都不变D.热值和比热容都变为原来的一半4.现代火箭用液态氢作燃料,是因为它具有()A.较大的比热容 B.较低的沸点C.较高的凝固点 D.较大的热值5.如图为内燃机的能量流向图,则内燃机的效率可表示为()A.η=QUOTEE1+E2+E3+E4EE1+E2+E3+C.η=QUOTEE1+E3+E4EE1+E3+E4E×6.甲、乙两种燃料完全燃烧时的Q-m图象如图所示,则甲、乙两种燃料的热值关系是()A.q甲>q乙B.q甲<q乙C.q甲=q乙D.条件不足,无法判断7.关于热机的效率,下列说法中正确的是()A.热机做的有用功多,效率一定高B.热机的功率大,效率一定高C.热机单位时间内耗费的燃料少,效率一定高D.以上说法都不对8.10kg的水,温度由10℃升高到20℃所吸收的热量是J;如果这些热量由燃烧焦炭来提供,那么需要完全燃烧g的焦炭。〔c水=4.2×103J/(kg·℃),q焦炭=3.0×107J/kg〕

9.用煤气灶把2kg,初温为30℃的水烧到80℃,消耗了20g煤气,已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107J/kg,则水吸收的热量为J,煤气完全燃烧放出的热量为J,煤气灶烧水的效率为%。

10.“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用潜力,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的很大。以10倍的关系粗略计算,1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为J,可以使kg的水从20℃加热至60℃。〔c水=4.2×103J/(kg·℃),q煤气=4.2×107J/kg〕

11.太阳能是一种清洁能源。某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃,那么这些水吸收的热量为J,这些热量相当于完全燃烧m3的天然气放出的热量。〔天然气的热值取7×107J/m3,水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)〕

12.小明家最近安装了一台太阳能热水器,容积为80L,装满水。〔c水=4.2×103J/(kg·℃),q煤气=4.2×107J/kg〕(1)热水器中水的质量是多少?(2)水温升高50℃需吸收多少热量?产生这些热量需完全燃烧多少煤气?13.某物理小组的同学在社会实践活动中,通过实际调查和网上查询,绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时单位时间内的能量流向图,请你参与讨论有关问题。(1)根据图中的能量流向,说出该轿车行驶时有哪几方面的能量损耗。(2)若将机器转化为有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”。由图中提供的数据可得,该轿车的能量转化效率为。(保留一位小数)

(3)对减少汽车行驶中的能量损耗,据你所知,给出一条建议。(不作解释)课堂检测1.A解析:热值是燃料的一种属性,与燃料的种类有关,1千克某种燃料完全燃烧放出的热量为这种燃料的热值。2.A3.C4.D解析:氢的热值大,放出相同热量时使用的氢的质量少,用氢作燃料的火箭质量小,便于升空。5.B解析:内燃机的机械效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧的比值,从能量流向图可得出其机械效率的表达式就是B项。6.A解析:当质量m一定时,燃料甲完全燃烧放出的热量多,根据q=QUOTEQmQm可知,燃料甲的热值大。7.D解析:错选A项是忽略了热机的效率大小不仅取决于有用功,还要看燃料完全燃烧放出的总热量;错选B项是把热机的功率与效率混淆,误认为功率大,效率就高,实际上效率与功率无关;错选C项是误认为耗费的燃料少,效率就高,实际上是忽略了所做的有用功是否大。8.答案:4.2×10514解析:由Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(20℃-10℃)=4.2×105J,m=QUOTEQq焦炭Qq焦炭=QUOTE4.2×105J3×107J/kg4.2×105J3×107J/kg=14g。9.答案:4.2×1058.4×10550解析:水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-30℃)=4.2×105J,煤气完全燃烧放出的热量:Q放=mq=0.02kg×4.2×107J/kg=8.4×105J,煤气灶烧水的效率:η=QUOTEQ吸Q放Q吸Q放=QUOTE4.2×105J8.4×105J4.2×1m=QUOTEQc水(t-t0)Qc水(t-t0)=QUOTE4.2×108J4.2×1Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×30℃=6.3×107J,根据气体燃料燃烧放热公式Q放=Vq,得V=QUOTEQ放qQ放q=QUOTE6.3×107J7×107J/m36.3×107J7×107J/m3=0.9m3。12.答案:(1)80kg(2)1.68×107J0.4kg解析:(1)水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×80×10-3m3=80kg。(2)吸收的热量:Q=c水m(t-t0)=413.答案:(1)摩擦损耗、散热损耗、废气损耗、燃料损耗(2)12.7%(3)给机器加润滑油,减少有害摩擦;改进油箱的密闭性,减少蒸发损耗;提高汽油质量;对排放的尾气进行收集、再利用等。解析:(1)从题图中很容易看到,能量损耗有摩擦、散热、废气和燃料损耗。(2)根据题中给出的能量转化效率的定义可知,η=QUOTEW有Q输入W有课后反思提高热机的效率，并非易事，需要解决的问题还很多，甚至每前进一步都要付出艰苦的努力，不过我们相信，随着科学技术的飞速发展，以及新能源的不