機械能和內能教案

2024-10-14

機械能和內能教案

　　一、思路

　　本節教材主要介紹了：做功可以改變內能，機械能與內能的相互轉化，熱機的一般工作原理，熱值。就堂而言，主要由五個活動組成，分兩時進行.

　　第一首先通過彎折鐵絲活動從做功能改變物體的內能入手，與上一節熱傳遞改變物體內能的內容相呼應，有助于學生認識這兩種改變物體內能方式之間的異同。接著通過演示點火爆炸說明內能也可以轉化為機械能，為下面進行熱機的教學進行了鋪墊。然后重點介紹四沖程汽油機的構造和工作過程、能量轉化，而對柴油機和蒸氣機則讓學生閱讀“信息庫”，這樣做既能突出重點又能擴大學生的知識面。通過閱讀“生活物理社會”——熱機的發展歷程，展示熱機的發展對人類社會明的進程所起的積極作用，使學生了解內能的利用在人類社會發展史上的重要意義。

　　第二時通過比較質量相同的酒精、紙片充分燃燒時放熱不同，幫助學生建立熱值的概念，并指導學生從能量轉化的角度認識燃料的熱值。通過閱讀“化石燃料的燃燒和環境保護”一，讓學生認識到燃燒排放物對環境的影響，從而培養自覺的環保意識。

　　教學中采用學生實驗和演示實驗相結合、靜態圖片與動畫實驗相結合的方式，可以讓學生對物理現象的變化過程有清楚地認識，以便掌握事物變化的規律。

　　二、教學準備

　　教師：四沖程汽油機模型和

　　空氣壓縮引火儀演示、點火爆炸演示

　　學生：鐵絲

　　三、教學流程（第一時）

　　教學過程教師活動學生活動備注

　　（一）引入——創設情境提出問題

　　師：先請同學們觀察生活中常見的兩個情景：鐵管靠在高速運轉的砂輪上，觀察到什么現象？汽車在加油站加油后在公路上行駛（錄象）

　　師：同學們有沒有想過，被高速飛輪磨下的鐵屑為什么會火花四濺？汽車加了汽油或柴油燃料后是怎樣使發動機工作的？今天的學習將為你揭開這些謎團

　　學生觀看、思考

　　使學生產生凝問，激發學習的興趣。

　　二）、新教學

　　1、學生活動-—研究做功能否改變物體的內能

　　2、演示點火爆炸——將內能轉化為機械能

　　3、內能轉化為機械能的應用——熱機

　　4、生活物理社會——熱機的發展歷程

　　師：同學們手上都有一根鐵絲，將鐵絲快速反復彎折鐵絲七八次，觸摸彎折處，你會觀察到什么現象？

　　師：鐵絲的溫度升高，說明鐵絲的內能發生了怎樣的變化？

　　師：同學們再觀察一個演示實驗——空氣壓縮引火儀

　　在玻璃筒中放入一小撮干燥的棉絮，用力迅速向下壓活塞，注意仔細觀察，你看到什么現象？

　　師：棉絮燃燒必須要達到它的著火點，從這個實驗中我們可以分析出它的溫度和內能發生了怎樣的變化？

　　師：在剛才兩個實驗中，鐵絲和棉絮增加的內能從何而？能量是如何轉化的？同學們可以討論一下。

　　師：你們還有什么方法使鐵絲的溫度升高？

　　師：同學們能否對大家所提出的各種方法進行歸類并進一步分析鐵絲的的內能從何而。

　　師：你們能再舉出一些通過做功的方式改變物體內能的實例嗎？

　　師：通過上一節學習知道熱傳遞可以改變物體的內能，通過剛才的學習知道了做功是改變物體內能的另一種方式。如果僅憑鐵絲溫度升高、內能增大這一現象，能否斷定是通過熱傳遞方式還是做功方式實現的？

　　師：事實證明：做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的。

　　師：（提出新的問題）做功可以將機械能轉化為內能，那么能否反過，通過做功將內能轉化為機械能呢？汽車發動機的動力是不是于此呢？

　　師：演示實驗——電子式火花發生器：

　　實驗方法：在透明塑料盒的底部鉆一個孔，把電子式火花發生器的放電針管緊緊地塞進孔中，打開塑料盒蓋，向盒內滴入2-3滴酒精，在將盒蓋蓋緊，撳動電子式火花發生器的按鈕，觀察發生的現象。

　　師：實驗表明：酒精燃燒后的高溫高壓燃氣對外做功，燃氣的內能減少，轉化為機械能。

　　燃料的化學能 →燃氣的內能→塞子的機械能

　　師：討論、比較空氣壓縮引火與發射瓶塞這兩個實驗，你有什么發現？

　　師：對物體做功，機械能可轉化為內能，內能增加；物體對外做功，內能可轉化為機械能，內能減少。機械能與內能之間可以相互轉化

　　師：酒精燃燒后的高溫高壓燃氣對外做功，燃氣的內能減少，轉化為機械能。這種轉化有什么應用價值？

　　師：根據這個原理，可以制造出一種將內能轉化為機械能的機器提供動力裝置。這類熱力發動機叫熱機。

　　信息快遞熱機是將燃料燃燒產生高溫、高壓燃氣的內能轉化為機械能的機器。

　　汽油機就是一種內燃式熱機（內燃機）

　　師：同學們先觀察汽油機的實物圖和構造示意圖（投影圖片）

　　師：在了解如何工作之前，先了解一下汽油機主要部的名稱

　　信息快遞部名稱：

　　汽油機工作時，活塞在汽缸里往復運動，活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程叫做沖程。

　　師：它是如何工作的呢？

　　演示實驗（汽油機模型）

　　師：結合動畫實驗分析汽油機的四個沖程

　　汽油機的一個工作循環由以下四個沖程組成：

　　（1）.吸氣沖程

　　進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動

　　由于缸內體積增大，壓強減小，空氣和汽油的混合物被吸入氣缸

　　（2）.壓縮沖程

　　進氣門、排氣門關閉，活塞向上運動

　　混合氣體被強行壓縮，使氣體的溫度升高，機械能轉化為內能。

　　（3）.做功沖程

　　進氣門、排氣門關閉，活塞向下運動

　　在壓縮沖程末，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣推動活塞做功，通過連桿帶動曲軸轉動。內能轉化為機械能。

　　（4）.排氣沖程

　　進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動

　　排出廢氣

　　師：想一想（PPT）汽油機完成一個工作循環：

　　1、活塞經歷四個沖程，分別為、、、；四個沖程循環往復，周而復始。

　　沖程是燃氣對外做功的過程；

　　2、曲軸旋轉周，活塞往復次；

　　3.壓縮沖程和做功沖程的能量轉化

　　壓縮沖程：

　　做功沖程：

　　師：在工農業生產中，常用的內燃機有汽油機和柴油機。請同學們閱讀本P51信息庫中關于“柴油機”的內容。初步比較一下汽油機和柴油機在結構、工作過程的異同點，各自的優缺點及對應的用途。

　　師：人類社會明的進步離不開科技的發展。閱讀本P45“熱機的發展歷程”

　　PPT圖片1.人類第一輛蒸汽驅動的三輪汽車 2.蒸汽機3.萊特兄弟第一次飛行的飛機 4.噴氣發動機5.火箭發動機

　　實驗

　　回答：鐵絲溫度升高，內能增大。

　　學生觀察實驗

　　回答：看到燃燒的火光

　　回答：棉絮溫度升高，內能增大。

　　回答：物體增加的內能通過做功轉化而，是機械能轉化為內能。

　　回答的方法可能有：放在火上燒、放在熱水、反復彎折、用砂皮摩擦、用鐵錘鍛打、放在太陽下曬等

　　回答并分類，教師評價。

　　熱傳遞：火上烤、放入熱水、曬太陽……→內能的轉移過程，能的形式沒有變。

　　做功：彎折、摩擦、錘打…… →機械能向內能的轉化過程，能的形式已經發生改變

　　生：回答的實例可能有：檫燃火柴、鉆木取火、拉鋸條鋸木頭時發燙、搓手取暖、隕石進入大氣層成為流星、從滑梯上滑下，臀部有灼熱的感覺、給自行車車胎打氣，氣筒壁發熱等。

　　生：不能。

　　生：討論觀察的現象，分析能量的轉化。

　　生：討論

　　生：思考

　　閱讀

　　觀察

　　識別各組成部

　　觀察并思考：

　　1、進氣門、排氣門的打開與關閉情況

　　2、活塞的運動方向

　　3、能量轉化

　　在教師指導下閱讀后進行小組討論并完成中“想一想”，并選派代表借助模型和多媒體動畫對全班同學介紹汽油機的構造和工作過程，其它同學可作補充說明。

　　完成填空

　　閱讀“信息庫”中關于“柴油機”的內容，了解汽油機和柴油機結構及工作過程的異同點。

　　閱讀本

　　（次數不能太多，否則會斷。小心燙手。）

　　板書

　　培養學生的閱讀、自學能力和語言表達、交流能力。

　　使學生初步了解熱機發展對人類社會作出的巨大貢獻，

　　四、后實踐與思考

　　1、用打氣筒給自行車輪胎打氣。打完后，摸一摸打氣筒的外壁，會發現什么現象？你能否解釋產生這現象的原因。

　　2、把打好氣的輪胎放置一段時間，使輪胎里外的溫度一致。然后將輪胎放氣，同時把溫度計的玻璃泡置于噴出的氣流中，仔細觀察溫度計的示數，你將會有驚喜的發現。如果沒有溫度計，你可以觀察噴氣嘴旁是否出現了小水珠。請你用今天所學的知識去解釋。后實踐與思考讓學生領悟到：物理自生活。養成理論聯系實際的習慣。

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