九年级物理上册 第二章 改变世界的热机 1 热机教学设计 （新版）教科版

九年级物理上册第二章改变世界的热机1热机教学设计（新版）教科版课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：九年级物理上册第二章改变世界的热机1热机教学设计（新版）教科版

2.教学年级和班级：九年级（1）班

3.授课时间：2023年10月25日星期三上午第二节课

4.教学时数：1课时

亲爱的同学们，今天我们一起来探索九年级物理的新奇世界——热机。让我们一起揭开热机的神秘面纱，感受科学的力量！🔍🚀二、核心素养目标分析本节课旨在培养学生的科学探究能力、创新意识和实践能力。通过学习热机的工作原理，学生能够理解能量转换的过程，提高分析问题和解决问题的能力。同时，激发学生对科学技术的兴趣，培养他们严谨的科学态度和团队合作精神。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们已经在前面的学习中接触过能量转换的基本概念，对能量守恒定律有一定的了解。此外，他们也对机械能、内能等概念有所涉猎。然而，对于热机的具体工作原理和热效率等深层次内容，可能还缺乏系统的认识。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

大部分学生对物理学科充满好奇，尤其对生活中的物理现象感兴趣。他们在解决问题的能力上表现不一，一些同学能够迅速理解抽象概念，而另一些同学可能需要更多的时间和实践来掌握。学习风格上，有的同学喜欢通过实验观察来学习，有的则更倾向于理论分析。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习热机这一章节时，学生可能会遇到以下困难：首先，热机的工作原理涉及多个物理量的转换，理解这些转换过程可能比较抽象；其次，热效率的计算需要学生具备一定的数学和物理知识，这可能是一个挑战；最后，由于热机种类繁多，学生可能难以区分不同类型热机的特点和区别。教师需要通过恰当的教学方法和多样化的教学活动帮助学生克服这些困难。四、教学方法与策略1.我将采用讲授与讨论相结合的教学方法，以讲授为主，引导学生逐步深入理解热机的工作原理。同时，通过小组讨论，让学生分享自己的观点，培养他们的批判性思维。

2.为了提高学生的参与度，我将设计角色扮演活动，让学生扮演不同的热机部件，体验能量转换的过程。此外，我会安排实验环节，让学生亲自操作，观察热机的工作状态。

3.教学中将使用多媒体辅助教学，如PPT展示热机结构图和动画演示热机工作原理，以及在线资源提供相关视频和资料，帮助学生更好地理解抽象概念。五、教学过程设计一、导入新课（5分钟）

目标：引起学生对热机的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“同学们，你们有没有想过，汽车、摩托车、飞机等交通工具是如何运作的？它们背后的秘密是什么呢？”

展示一些关于现代交通工具的图片或视频片段，让学生初步感受热机的魅力或特点。

简短介绍热机的基本概念和重要性，如：“热机是一种将热能转换为机械能的装置，它是现代工业和交通运输中不可或缺的部分。”

二、热机基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解热机的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解热机的定义，包括其主要组成元素或结构，如：“热机主要由燃烧室、工作腔、排气管等部分组成，通过燃料燃烧产生热能，进而转化为机械能。”

详细介绍热机的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解，如：“燃烧室负责燃料的燃烧，产生高温高压气体；工作腔则利用这些气体推动活塞或涡轮，实现能量转换。”

三、热机案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解热机的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的热机案例进行分析，如：“蒸汽机、内燃机、燃气轮机等。”

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解热机的多样性或复杂性，如：“蒸汽机是工业革命时期的重要发明，它的出现极大地推动了社会生产力的发展。”

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用热机解决实际问题，如：“内燃机的发明使得汽车和摩托车成为现实，极大地改变了人们的出行方式。”

小组讨论：让学生分组讨论热机的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议，如：“如何提高热机的效率？能否开发出更环保的热机？”

四、学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与热机相关的主题进行深入讨论，如：“热机在可再生能源中的应用。”

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

五、课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对热机的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

六、课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调热机的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括热机的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调热机在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用热机。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于热机的短文或报告，以巩固学习效果，如：“探讨热机在现代社会中的角色及其对环境的影响。”六、知识点梳理1.热机概述

-热机的定义：热机是一种将热能转换为机械能的装置。

-热机的作用：在工业、交通运输、家用电器等领域广泛应用。

2.热机的基本组成部分

-燃烧室：燃料燃烧产生热能的地方。

-工作腔：利用燃烧产生的热能推动活塞或涡轮，实现能量转换的地方。

-排气管：将燃烧后的废气排出热机外部。

-冷却系统：降低热机温度，防止过热。

-传动系统：将热机的能量传递给外部负载。

3.热机的工作原理

-热机的工作循环：包括进气、压缩、做功、排气四个阶段。

-热机效率：热机将燃料燃烧产生的热能转换为机械能的比例。

4.常见热机类型

-蒸汽机：利用蒸汽压力推动活塞或涡轮，是工业革命时期的重要发明。

-内燃机：燃料在燃烧室内燃烧，直接推动活塞或涡轮。

-燃气轮机：高速气流通过涡轮叶片，产生机械能。

-热泵：通过吸收低温热源的热量，将其转移到高温热源。

5.热机的能量转换过程

-热能转换为机械能：通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动活塞或涡轮。

-机械能转换为其他形式：通过传动系统将机械能传递给外部负载。

6.热机的环保问题

-热机排放的有害气体：如二氧化碳、氮氧化物等。

-热机的能效问题：提高热机效率，减少能源浪费。

7.热机的应用领域

-工业生产：如发电厂、钢铁厂等。

-交通运输：如汽车、摩托车、飞机等。

-家用电器：如空调、冰箱等。

8.热机的发展趋势

-提高热机效率，降低能耗。

-开发清洁能源热机，减少环境污染。

-智能化、自动化热机控制系统。七、课堂小结，当堂检测课堂小结：

同学们，今天我们一起探索了热机的世界，了解了热机的基本概念、组成部分、工作原理以及常见类型。通过学习，我们知道了热机是如何将燃料燃烧产生的热能转换为机械能的，以及它在工业、交通运输和家用电器等领域的广泛应用。

首先，我们明确了热机的定义和作用，它是将热能转换为机械能的装置，对于推动社会发展具有重要意义。接着，我们详细学习了热机的基本组成部分，包括燃烧室、工作腔、排气管、冷却系统和传动系统，这些部分共同构成了热机的核心结构。

在讲解热机的工作原理时，我们通过进气、压缩、做功、排气四个阶段，了解了热机能量转换的过程。同时，我们学习了热机效率的概念，它是衡量热机性能的重要指标。

为了巩固今天所学内容，我将进行当堂检测。

当堂检测：

1.热机是将什么能量转换为机械能的装置？

A.电能

B.热能

C.机械能

D.光能

2.热机的基本组成部分包括哪些？

A.燃烧室、工作腔、排气管

B.冷却系统、传动系统、燃烧室

C.工作腔、排气管、冷却系统

D.传动系统、燃烧室、冷却系统

3.热机的工作循环包括哪些阶段？

A.进气、压缩、做功、排气

B.压缩、进气、做功、排气

C.做功、排气、进气、压缩

D.进气、做功、排气、压缩

4.以下哪种热机不属于内燃机？

A.汽油机

B.柴油机

C.蒸汽机

D.燃气轮机

5.热机的效率是指什么？

A.热机将燃料燃烧产生的热能转换为机械能的比例

B.热机将机械能转换为热能的比例

C.热机将热能转换为电能的比例

D.热机将电能转换为热能的比例八、典型例题讲解在热机这一章节中，理解热机效率的计算是一个重要的知识点。以下是一些典型例题，我们将通过这些例题来加深对热机效率的理解。

例题1：

某内燃机的热效率为30%，若该内燃机在1小时内做功1000焦耳，求该内燃机在这1小时内消耗的燃料所释放的热量。

解答：

热效率（η）=做功（W）/燃料释放的热量（Q）

燃料释放的热量（Q）=做功（W）/热效率（η）

Q=1000焦耳/0.30=3333.33焦耳

例题2：

一个蒸汽机的热效率为20%，若蒸汽机在10分钟内将200千克的水从20℃加热到100℃，求蒸汽机在这段时间内消耗的燃料所释放的热量。

解答：

首先计算水吸收的热量（Q吸）：

Q吸=m*c*ΔT

其中，m是水的质量，c是水的比热容，ΔT是温度变化。

Q吸=200千克*4.18千焦/（千克·℃）*(100℃-20℃)

Q吸=200千克*4.18千焦/（千克·℃）*80℃

Q吸=66880千焦

然后计算蒸汽机的热效率：

热效率（η）=做功（W）/燃料释放的热量（Q）

燃料释放的热量（Q）=Q吸/热效率（η）

Q=66880千焦/0.20

Q=334400千焦

例题3：

一台燃气轮机的热效率为40%，若燃气轮机在2小时内产生机械功80000焦耳，求燃气轮机在这2小时内消耗的燃料所释放的热量。

解答：

燃料释放的热量（Q）=做功（W）/热效率（η）

Q=80000焦耳/0.40

Q=200000焦耳

例题4：

一个热泵在冬天用于加热房间，其热效率为300%，若热泵在1小时内将房间温度从10℃升高到20℃，求热泵在这段时间内消耗的电能。

解答：

热泵的热效率为300%，意味着它从低温热源吸收的热量是电能消耗的3倍。

Q吸=3*电能消耗

Q吸=3*W电

由于热泵将房间温度从10℃升高到20℃，我们可以计算房间内空气吸收的热量：

Q吸=m*c*ΔT

其中，m是房间内空气的质量，c是空气的比热容，ΔT是温度变化。

假设房间内空气的质量为m，比热容为c，温度变化为ΔT，则：

Q吸=m*c*(20℃-10℃)

Q吸=m*c*10℃

由于热泵的热效率为300%，我们有：

Q吸=3*W电

m*c*10℃=3*W电

W电=(m*c*10℃)/3

例题5：

一台蒸汽机的热效率为25%，若蒸汽机在5分钟内将100千克的水从30℃加热到100℃，求蒸汽机在这段时间内消耗的燃料所释放的热量。

解答：

首先计算水吸收的热量（Q吸）：

Q吸=m*c*ΔT

Q吸=100千克*4.18千焦/（千克·℃）*(100℃-30℃)

Q吸=100千克*4.18千焦/（千克·℃）*70℃

Q吸=292600千焦

然后计算蒸汽机的热效率：

热效率（η）=做功（W）/燃料释放的热量（Q）

燃料释放的热量（Q）=Q吸/热效率（η）

Q=292600千焦/0.25

Q=1170400千焦板书设计①热机概述

-热机的定义：将热能转换为机械能的装置

-热机的作用：工业、交通运输、家用电器等领域

-热机的重要性：推动社会发展

②热机的基本组成部分

-燃烧室

-工作腔

-排气管

-冷却系统

-传动系统

③热机的工作原理

-工作循环：进气、压缩、做功、排气

-热机效率：热能转换为机械能的比例

④常见热机类型

-蒸汽机

-内燃机

-燃气轮机

-热泵

⑤热机的能量转换过程

-热能转换为机械能：燃烧产生高温高压气体，推动活塞或涡轮

-机械能转换为其他形式：传动系统传递机械能

⑥热机的环保问题

-排放的有害气体：二氧化碳、氮氧化物等

-能效问题：提高效率，减少能源浪费

⑦热机的应用领域

-工业生产：发电厂、钢铁厂等

-交通运输：汽车、摩托车、飞机等

-家用电器：空调、冰箱等

⑧热机的发展趋势

-提高效率，降低能耗

-开发清洁能源热机

-智能化、自动化控制系统教学反思与改进教学结束后，我会进行一番反思，总结这次教学的经验和不足，以便在未来的教学中不断改进。

首先，我会在课后与学生进行交流，了解他们对本次课程的理解程度和兴趣点。我会问他们：“今天的学习内容，你们觉得最难懂的地方是什么？有没有什么问题想要问老师？”通过他们的回答，我可以了解我的教学是否达到了预期的效果，哪些地方需要进一步解释和澄清。

其次，我会回顾课堂上的互动情况。我注意到，在讨论热机效率时，学生们参与度较高，但在讨论热机类型时，一些学生显得有些困惑。这可能是因为热机类型涉及的概念较多，学生需要时间来消化。因此，我计划在未来的教学中，增加一些直观的图表和实例，帮助学生更好地理解不同类型热机的特点和区别。

此外，我还会反思自己在课堂上的教学方法和语言表达。我发现，在讲解热机工作原理时，我使用了较多的专业术语，这可能导致一些学生难以跟上。在未来的教学中，我会尽量使用更通俗易懂的语言，并结合实际生活中的例子，让学生更容易理解抽象的概念。