三、热机的工作原理主要内容及教案内容

第二章能量的守恒与耗散

第三节

热机的工作原理

【教材分析】

本节热机知识是在学习了能量守恒和热力学第一定律之后而引入的一节应用课，也是学习下一节热力学第二定律的基础，因此就地位来说起到承上启下的作用。

【学生分析】

学生在初中阶段已学过一些热机的知识,对蒸汽机、内燃机的结构和工作原理有一定的认识，但高中知识已深化，对于文科生来说，理论性较强，较抽象。因此教学中我按照学生认知规律和教育规律，创设情境，注重知识的形成过程，循循善诱，采用实验，挂图，模型的方法激发学生学习兴趣，兴趣是人生的“方向盘”，兴趣是学生爱学，会学的基础，也是终身学习的必不可少的重要素质。

【教学目标】

物理观念

1. 从能量转化和守恒的观点，认识热机中能量转化和转移的方向性以及提高热机效率的重要性。

科学探究

1. 经历试管实验探究过程，体验感受实验法和类比法在物理中的作用。

2

通过对制冷机原理的探究分析，感受问题法和对比法在物理中的作用。

3.

通过水火箭实验，养成勇于创新、勇于探索，不畏困难的科学精神. 科学思维

1. 通过自主学习和合作探究汽油机四个冲程特点，培养学生团结协作，分析问题和解决问题的能力。

2、了解热机的发明和利用在人类文明发展史上的重要作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。

科学态度

1、通过试管模型实验，激发学生的好奇心和求知欲。

2.、通过对热机效率的思考，提高学生节约能源，开发能源，环境保护意识，增强社会责任感，学会关心社会的可持续发展，形成正确的科学价值观。

【教学重点】

1. 知道热机工作时的能量转化。

2. 了解几种热机的工作原理。

3. 知道四冲程汽油机的工作原理。

【教学难点】

制冷机的工作原理

【课前准备】

展台，投影，多媒体课件

蒸汽机模型：试管，胶塞，铁架台，酒精灯，水，打火机

内燃机模型：针管，铁丝，钳子，剪刀，纸壳，胶水，彩纸

水火箭模型：矿泉水瓶，彩色胶带，硬纸壳，胶水，胶化棉，橡胶塞，气门芯，气管子，细铁管，双面胶，塑料管（接暖气的）

【课时安排】：

1课时

【教学方法】：类比法，对比法, 提问法，实验法，讨论法，比较分析法，合作探究法，物理模型法，演示模型和展示结构挂图

【教学过程】：

一、预习检测，构建脉络

教师：生活中的热机有很多，都应用到哪里呢？

学生：汽车，拖拉机，摩托车，飞机，坦克，轮船等等。

教师：刚才我们说的不管是天上飞的，地下跑的，还是水里“游”的，它们是怎样动起来的呢？下面就让我们一起走进热机的世界。

设计意图：通过提问学生生活中的热机，对热机有个整体的认识。

《板书》热机的工作原理

教师：教材主要讲到几种热机呢？

学生：蒸汽机和蒸汽轮机，内燃机，制冷机。

教师：我们接下来就分别研究这三种热机的工作原理。

设计意图：这样提问即能起到课前检测又能构建本节框架，先总后分，脉络清晰。

【板书】

第三节

热机的工作原理

二、演示实验，情境导入

教师：说到蒸汽机我们会想到什么？

学生：瓦特，第一次工业革命。

教师：瓦特看到水开时，壶盖能被顶起，由此受到启发，致力于研究蒸汽机，用了30多年时间研究出了蒸汽机，蒸汽机的发明预示着第一次工业革命的开始，从此手工业时代过度到了蒸汽时代。下面让我们回归到那个时代，重现瓦特实验，也就是蒸气机的雏形。

设计意图：用瓦特敏锐的洞察力和勇于探索真理的精神来感染学生，培养学生的顽强意志和品质。

学生观察实验器材：铁架台，试管，水，活塞，酒精灯，打火机。

教师演示，师生共同观察实验现象。

教师引导学生从能量的角度思考：

师：酒精灯燃烧是什么能的转化？水沸腾了，说明内能如何变化？靠哪种方式增加的？水开始出现了水蒸气，同学们观察到什么现象？为什么？内能转化成什么能？

生：观察现象，思考并回答

师生共同总结整个实验过程的能量如何转化的？

看教材说明什么是热机，以及热机的能量是如何转化的。

《板书》定义：化学能内能

机械能

教师将此实验装置与热机进行类比：试管相当于汽缸；胶塞相当于活塞;酒精燃料相当于热机燃料，只是对于热机来说蒸汽机燃料在汽缸外部；内燃机在内部。

设计意图：采取演示实验导入的方式，创设物理情境引发动机，激发学生兴趣，产生强烈的问题意识.,教师层层设疑，引导学生由表及里挖掘问题实质，通过类比已知了解未知，帮助学生更好的理解热机原理。

三、新课教学，探究新知

（一）、蒸汽机

阅读教材蒸汽机的段落，结合图片，小组交流讨论，说一说蒸汽机的工作原理。

设计意图：培养学生阅读能力，读图提取信息，分析问题的能力，培养学生的信息素养，锻炼学生的口头表达能力。

学生代表讲解，教师给予点评。

引导学生分析研究对象是水蒸气，蒸汽机的能量转化是水蒸气通过做功将内能转化为活塞的机械能。

看教材简单介绍蒸汽轮机特点，说明主要应用于火力发电站中。

（二）、内燃机

内燃机是应用最广泛，最重要的热机。内燃机根据燃料不同，分类：汽油机和柴油机。

1、汽油机

从构造，工作原理，四个冲程方面进行研究。

学生：结合文字观察汽油机构造图片，识别出每个冲程图。

学生：阅读教材，小组交流讨论：说出每个冲程特点及每个冲程能量转化问题。

每组派两个代表到黑板前从四幅图中找到对应的冲程并回答上面的两个问题。

教师：给予点拨、纠正、点评、鼓励。

师：如何快速而准确的识别每个冲程？有内能与机械能转化的是哪些冲程呢？

生：总结回答

设计意图：挂图形象直观，激发学生学习兴趣，注意归纳思路的渗透，培养观察概括能力；通过自主学习，合作探究，上台展示，培养学生的主动性和解决问题的能力。

自制小实验：内燃机模型

教师演示每个冲程，边演示边强调压缩和做功冲程的能量转化，同时让学生观察活塞往复运动及曲轴的转动。

总结特点：四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程；四个冲程为一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动两圈。

设计意图：模型形象，直观，激发学生学习兴趣，有利更好的理解四个冲程。知识先分后总，构建完整体系。

同步练习：

一台四冲程内燃机的飞轮转速为600r／min，它１s完成（

）

A.30个冲程，做了30次功B.60个冲程，做了60次功

C.40个冲程，做了100次功D.20个冲程，做了5次功

2、柴油机

1）

构造

2）

工作原理

学生阅读教材p29柴油机：分析总结出柴油机与汽油机的区别

设计意图：学生养成敏锐的提取信息，处理信息和概括信息的能力，培养学生的信息素养。

3、区别：

1）、构造上2）、工作过程中：①吸进物不同②点火方式不同3）、工作效率不同

师：在内燃机中，燃料所释放的能量都到哪里去了？

生思考回答：做有用功的能量；废气带走的能量；汽缸散热及摩擦损失的能量

4、效率：

是用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比。

师：热机的效率能否达到100%？为什么？

生：有热量散失。

师：科技进步是把“双刃剑”，有热量散失的同时还伴随着环境污染，第四次工业革命实际上是“绿色革命”，正是我们这代人的责任，如果你是科学家，发挥你的想象怎样提高热机效率，为环境改善做哪些努力？（作业，写篇小文章，字数不限）

设计意图：写小文章引发学生思考社会问题，提高学生节约能源，开发能源的意识，增强社会责任感，学会关心社会的可持续发展，

三、制冷机

乙图与甲图类似，只是箭头方向不同，所以作用正好相反，观察两图，思考制冷机原理

师：甲是内燃机的哪个冲程；高温热库和低温热库指哪？甲箭头方向代表能量如何变的？

师：乙图的高温与低温是相对而言的，比如冰箱,它的高温和低温分别指什么？

师：用手摸冰箱感觉到热，为

什么？热量为什么从低温物体传到高温物体？

师：如果把电源拔了呢，学生把目光集中到做功上，难点突破。

生：思考并回答

设计意图：制冷机原理较难理解，通过与热机对比，温故知新，符合学生认知规律，教师通过提问，层层递进，引起学生认知冲突，加以提示引导，从而突破难点。

1、制冷机工作原理

教师学生共同研究制冷机结构和工作原理

流程图：压缩机

做功

制冷剂（蒸汽状）

液化

冷凝器

吸热

放热

蒸发区

汽化

引入诗词：“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”

设计意图：了解历史故事，一方面建立物理学与历史和语言文学的联系，另一方面学生自然联想

到各种热机，呼应开篇；同时也感受体验到时代的发展，科技的进步，对现代生活水平的影响，增

强幸福感和自豪感。

四、巩固练习

五、播放视频：师生课前共同制作水火箭实验

六．课堂小结

七．板书设计

定义：化学能

一、蒸汽机

内能

机械能

工

作原

理

二、内燃机

汽油机四个冲程

三、制冷机

【作业】

1.如果你是科学家，发挥你的想象力，怎样提高热机效率，尾气有哪些污染，为环境改善能做哪些努力？（写篇小文章，字数不限）

2、每组自制水火箭模型。（一周时间）

【教学反思】

教书育人，不仅要教会学生科学知识，还要教会他们怎样做人。真正的教育是一种潜教育，顺应孩子的天性，做个自然的施教者。教学中我将德育素养，文化素养，适时的贯穿到每个环节中，培养学生的科学素养。但有的不够深入，教学中需加强。这节课让我感触最深是水火箭实验制作：学生的坚韧不拔，勇于克服困难，勇于探索，不怕苦，不怕累，不怕脏，团结协作，探究创新的精神体现的淋漓尽致，在实践中，学生的品质得到真正的培养。以后一定要多组织这样的活动。让孩子们在学到知识的同时，快乐健康的成长。