九年級物理全冊 第14章 內(nèi)能的利用學(xué)案 （新版）新人教版

第十四章內(nèi)能的利用141熱機【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解熱機的工作原理。2了解汽油機的基本工作原理。3了解柴油機的基本工作原理。【重點難點】汽油機與柴油機的工作原理以及工作過程中的能量轉(zhuǎn)化情況。學(xué)習(xí)內(nèi)容一：熱機學(xué)習(xí)指導(dǎo)：閱讀課本P17P18文字內(nèi)容與插圖，基本概念、定義用紅筆作上記號?！咀詫W(xué)檢測】1人們發(fā)現(xiàn)內(nèi)能可以做功，利用內(nèi)能做功的機械叫熱機。2燃料直接在發(fā)動機的汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機，叫內(nèi)燃機。3內(nèi)燃機分為汽油機與柴油機兩大類。它們分別用汽油與柴油作為燃料?！竞献魈骄俊拷處熝惨曒o導(dǎo)。演示P17圖14.11，請學(xué)生觀察后討論如下問題：1點然酒精后，有什么現(xiàn)象發(fā)生？答：聽到“呯”的一聲，看到塞子飛出去，瓶口附近出現(xiàn)“白霧”。2塞子為什么會飛出去？瓶口為什么會出現(xiàn)“白霧”？答：酒精燃燒給試管中的水加熱，試管內(nèi)產(chǎn)生大量的水蒸汽，當(dāng)管內(nèi)的氣壓大到一定程度時，塞子在水蒸汽壓力的作用下就會飛出去。管內(nèi)的水蒸汽對塞子做了功，內(nèi)能減少，溫度降低，水蒸汽遇冷液化，形成“白霧”。3從酒精燈點燃到塞子飛出去，能量是怎么轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的？答：酒精具有化學(xué)能，燃燒后化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 ，內(nèi)能通過熱傳遞的方式轉(zhuǎn)移給水，水的內(nèi)能增加，溫度升高，產(chǎn)生大量水蒸汽，水蒸汽推動塞子做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的動能。4在大屏幕上展示P18圖14.12，這個內(nèi)燃機與剛才的演示實驗裝備在結(jié)構(gòu)上有什么相同點？活塞塞子汽缸試管5它們工作時能量轉(zhuǎn)化有什么共同點？共同點：能量轉(zhuǎn)化過程相同，都是燃料燃燒后的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能?！菊故窘涣鳌拷處熣莆涨闆r?！揪v點撥】1在演示實驗中，塞子不能塞得太緊，否則有可能引起試管爆裂。2內(nèi)燃機與其它熱機的能量轉(zhuǎn)化方式一樣：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。不同點在于內(nèi)燃機的燃料在汽缸內(nèi)燃燒，所以稱之為“內(nèi)燃”?！炯磿r練習(xí)】1完成P21第1題。2內(nèi)燃機的特點是：燃料在汽缸內(nèi)燃燒，生成高溫高壓的燃?xì)?，燃?xì)馔苿踊钊龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。學(xué)習(xí)內(nèi)容二：汽油機、柴油機學(xué)習(xí)指導(dǎo)：閱讀課本P18P20文字內(nèi)容與插圖，二人為一組，相互描述汽油機的工作過程?！咀詫W(xué)檢測】1汽油機的結(jié)構(gòu)：汽缸上部有進氣門和排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞。2汽油在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推動活塞做功，活塞移動帶動曲軸轉(zhuǎn)動。3活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫一個沖程。汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的?！竞献魈骄俊拷處熝惨曒o導(dǎo)。1使用PPT動畫展示汽油機工作過程，說說汽油機是怎樣工作的，并將下面的空補充完整。汽油機一個完整的工作循環(huán)有四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。A吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運動，汽油與空氣的混合物進入汽缸。B壓縮沖程：進氣門排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，燃料與空氣的混合物被壓縮，溫度升高。C做功沖程：在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞點火，燃料燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功。D排氣沖程：進氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出汽缸。2討論并完成“想想議議”(1)在壓縮沖程中，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。(2)做功沖程使汽車獲得動力。(3)排氣沖程排出廢氣。3閱讀P19柴油機的相關(guān)內(nèi)容，比較一下汽油機與柴油機的異同并將下列表格補充完整。相同點能量轉(zhuǎn)化方式都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能工作過程都有四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣。不同點吸氣沖程：汽油機吸入是的汽油與空氣的混合物。柴油機吸入的是純凈的空氣。壓縮沖程：汽油機在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)生電火花，是“點燃式”；柴油機在壓縮沖程結(jié)束時，汽缸內(nèi)的溫度已超過柴油的燃點，此時，噴油嘴噴出霧狀的柴油，遇到熱空氣馬上燃燒，是“壓燃式”功率不同：柴油機功率一般較大，一般應(yīng)用于大型機械上， 汽油機相對功率較小，一般應(yīng)用于小型機械上。效率不同：柴油機對燃料利用率較高，機械效率較高，汽油機機械效率較低。4.閱讀P20科學(xué)世界“現(xiàn)代汽車”，說說現(xiàn)代汽車與過去的汽車相比有哪些優(yōu)點。答：減少污染，降低消耗?！菊故窘涣鳌拷處熣莆涨闆r?！揪v點撥】1在四沖程汽油機中，只有做功沖程對外提供了動力，其他三個沖程依靠飛輪的慣性完成。手扶拖拉機在啟動時，要用人力轉(zhuǎn)動搖把，帶動飛輪轉(zhuǎn)動，完成吸氣與壓縮沖程、排氣沖程，然后發(fā)動機才能開始正常工作。小汽車啟動時，轉(zhuǎn)動鑰匙，電動機開始帶動飛輪轉(zhuǎn)動，完成吸氣與壓縮沖程、排氣沖程。2. 一個工作循環(huán)，活塞來回運動二次，曲軸旋轉(zhuǎn)二周，對外做功一次?！炯磿r練習(xí)】完成課本P21第2、3題?！井?dāng)堂練習(xí)】見訓(xùn)練案基礎(chǔ)部分142熱機的效率【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識熱值，并能進行相關(guān)的計算。2通過能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移，認(rèn)識效率，能計算熱機的效率?！局攸c難點】1認(rèn)識熱值，利用熱值計算物質(zhì)燃燒放出的熱量。2認(rèn)識熱機的效率，能計算熱機的效率。學(xué)習(xí)內(nèi)容一：燃料的熱值學(xué)習(xí)指導(dǎo)：閱讀課本P22P23的文字內(nèi)容與插圖，基本概念、定義用紅筆作上記號?！咀詫W(xué)檢測】1某種燃料完全燃燒所放出的熱量與質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。2熱值的單位由熱量與質(zhì)量的單位組合而成，在國際單位制中，熱量的單位是焦耳，質(zhì)量的單位是千克，所以熱值的單位是焦每千克，符號是J/kg。3酒精的熱值是3.0107_J/kg，它的物理意義是：1 kg酒精完全燃燒所放出來的熱量是3.0107_J?！竞献魈骄俊拷處熝惨曒o導(dǎo)。1說一說：在我們的家庭中，會使用哪些燃料？答：煤、液化氣、木柴等。2根據(jù)我們的生活經(jīng)驗想一想：燒開同樣一壺水，使用不同的燃料，所消耗的燃料的質(zhì)量是一樣多嗎？ 答：燒開同樣一壺水，使用不同的燃料，消耗的燃料的質(zhì)量是不同的；這說明什么？答：這說明，不同的燃料，燃燒后放出的熱量是不同的。3在物理學(xué)中，我們用熱值的概念來表示這種差異。這種下定義的方法叫“比值法”。4閱讀P23第二段的內(nèi)容，歸納一下利用燃料的熱值和質(zhì)量，來計算燃料完全燃燒所放出熱量的公式。(用Q放表示放出的熱量，q代表燃料的熱值，m代表燃料的質(zhì)量)答：Q放qm5如果是氣體燃料，公式又是什么樣的？答：Q放qV6請寫出這二個公式的推導(dǎo)式。答：mQ放/q，qQ放/m，VQ放/q，qQ放/V。7在實際的燃燒過程中，燃料能否充分燃燒？如果不能則燃料的熱值是否會發(fā)生變化？答：熱值是一個理論值，只有燃料充分燃燒，放出的熱量才等于利用上述公式計算得出的熱量。因為燃料不可能完全燃燒，所以放出的熱量會比理論值稍小。但燃料的熱值不會改變?！菊故窘涣鳌空垖W(xué)生利用熱值公式完成P26第1、2題，注意計算格式?！揪v點撥】1熱值只與燃料的種類有關(guān)，與燃料是否充分燃燒，燃料的質(zhì)量、體積均無關(guān)系。2在計算燃料燃燒放出的熱量時，熱值與質(zhì)量的單位必須是國際單位，計算的結(jié)果才是J，同理，在計算氣體燃料燃燒放出的熱量的時候，熱值的單位應(yīng)為J/m3，體積的單位應(yīng)為m3，計算的結(jié)果才是J。3利用推導(dǎo)式mQ放/q，qQ放/m，VQ放/q，qQ放/V可以求出對應(yīng)的燃料的質(zhì)量、體積、熱值 ?！炯磿r練習(xí)】1關(guān)于燃料的熱值，以下說法中正確的是( A )A. 燃料的熱值與燃料的燃燒情況無關(guān)B. 容易燃燒的燃料，熱值一定大C. 煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多D放出熱量多，熱值就大2. 一桶煤油用掉了一半，則剩下的煤油( D )A. 密度和熱值不變，比熱容減為原來的一半B. 比熱容和密度不變，熱值減為原來的一半C. 熱值和比熱容不變，密度減為原來的一半D. 密度、熱值和比熱容都不變學(xué)習(xí)內(nèi)容二：熱機效率學(xué)習(xí)指導(dǎo)：閱讀課本P23P24文字內(nèi)容與插圖，基本概念、定義用紅筆作上記號?！咀詫W(xué)檢測】1對于熱機而言，燃料釋放的能量一部分用來做功，一部分散失了。用來做有用功的那一部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫熱機效率。2蒸汽機的效率只有6_%15_%，汽油機的效率可以達(dá)到20_%30_%，柴油機的效率可以達(dá)到30_%40_%。3設(shè)法利用廢氣帶走的熱量，是提高燃料利用率的重要措施?！竞献魈骄俊拷處熝惨曒o導(dǎo)。1我們在用煤氣燒水的時候，煤氣能否充分燃燒，煤氣燃燒放出的熱量能否都被水吸收？答：煤氣不能充分燃燒，燃燒放出的熱也不能完全被水吸收。2閱讀課本P24“想想議議”，回答相關(guān)問題。答 ：燃料燃燒放出的熱量，一部分直接散失到空氣中去， 一部分被廢氣帶走，只有一小部分用來做有用功了。3在八年級，我們學(xué)習(xí)了機械效率，那么我們能不能用類似的方法來計算出內(nèi)燃機的效率呢？在內(nèi)燃機的效率問題中，什么相當(dāng)于有用功？什么相當(dāng)于總功？推導(dǎo)出相關(guān)公式。答：內(nèi)燃機對外做的功相當(dāng)于有用功，燃料燃燒放出的熱量相當(dāng)于總功。W有用/Q放4在問題1中，如果要計算煤氣燒水時的效率，公式是什么樣的？討論后推導(dǎo)之。答：Q吸/Q放5熱機的效率是熱機性能的重要指標(biāo)，提高熱機效率有何意義，怎樣提高熱機效率？答：提高熱機效率可以節(jié)省燃料，減少污染。提高熱機效率的方法：1.盡量使燃料充分燃燒；2.設(shè)法利用廢氣帶走的熱量 。6閱讀P25“從火車到火箭”，了解人類運輸工具的進步?！菊故窘涣鳌拷處熣莆涨闆r?！揪v點撥】1為了提高熱機的效率，在大型火力發(fā)電站，人們常常利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。2在計算熱機效率的時候，一般先利用公式Q放qm 或Q放qV 計算出燃料完全燃燒放出的熱(這相當(dāng)于機械效率中的總功) 再利用W有用/Q放 或Q吸/Q放計算出熱機的效率?！炯磿r練習(xí)】1完成課本P26第3、4題。2據(jù)估計，全國一年可產(chǎn)生城市生活垃圾約5.6108 t，焚燒生活垃圾釋放的熱量為我所用，是綜合利用垃圾的一種方法。若燃燒1 t生活垃圾可以放出1.1761010 J的熱量，問：(1)這些熱量相當(dāng)于完全燃燒多少焦碳產(chǎn)生的熱量？(2)這些熱量可以將多少 kg的水由20 加熱到沸騰？【當(dāng)堂練習(xí)】見訓(xùn)練案基礎(chǔ)部分143能量的轉(zhuǎn)化和守恒【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道能量守恒定律。2能舉出日常生活中能量守恒的實例。3用能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象?！局攸c難點】1知道能量守恒定律。2區(qū)別能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。學(xué)習(xí)內(nèi)容一：能量的轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)指導(dǎo)：閱讀課本P27文字內(nèi)容與插圖，基本概念、定義用紅筆作上記號?！咀詫W(xué)檢測】1在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。2摩擦生熱，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水輪機發(fā)電是機械能轉(zhuǎn)化為電能，電水壺?zé)请娔苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能?！竞献魈骄俊拷處熝惨曒o導(dǎo)。1閱讀P27圖14.31舉出發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化的實例。答：摩擦生熱機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能水放在太陽下內(nèi)能轉(zhuǎn)移到水中太陽電池太陽能轉(zhuǎn)化為電能小電扇旋轉(zhuǎn)電能轉(zhuǎn)化為機械能摩擦起電機械能轉(zhuǎn)化為電能光合作用太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能燃料燃燒化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2以上事例能說明什么？答：在一定條件下，能量是可以相互轉(zhuǎn)化的?！菊故窘涣鳌拷處熣莆涨闆r?！揪v點撥】1能量不但可以相互轉(zhuǎn)化，還可以轉(zhuǎn)移。比如合作探究1中，把水放在太陽下，水會變熱，這是太陽光具有的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到水中。2能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的區(qū)別。能量的轉(zhuǎn)化，能量的形式發(fā)生了改變；能量的轉(zhuǎn)移，能量的形式?jīng)]有發(fā)生改變，只是從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體?！炯磿r練習(xí)】1完成P29第1題。2下列過程中，屬于電能轉(zhuǎn)化為機械能的是( C )A太陽能電池充電B電燈照明C電風(fēng)扇工作 D風(fēng)力發(fā)電 3.用做功的方式改變物體的內(nèi)能，能量是怎么改變的？用熱傳遞的方式改變物體的內(nèi)能，能量是怎么改變的？答：做功改變內(nèi)能機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。熱傳遞改為內(nèi)能內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。學(xué)習(xí)內(nèi)容：能量守恒定律學(xué)習(xí)指導(dǎo)：閱讀課本P28P29文字內(nèi)容與插圖，基本概念、定義用紅筆作上記號?！咀詫W(xué)檢測】1能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。2能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一，所有的能量轉(zhuǎn)化過程，都服從能量守恒定律?！竞献魈骄俊拷處熝惨曒o導(dǎo)。閱讀P28“想想議議”，并結(jié)合圖14.32，思考并回答相關(guān)問題。1小球為什么越彈越低？它的機械能發(fā)生了什么變化？答：小球的機械能被消耗了，機械能的總量在減少。2在此實驗中，機械能的總量為何不能守恒？為什么減少的機械能跑到哪里去了？答：因為機械能守恒是有條件的只在勢能與動能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，機械能才能守恒。在這個實驗中除了動能與勢能的轉(zhuǎn)化外，小球還要克服摩擦做功，一部分機械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3此實驗給我們什么啟示？答；說明能量是可以相互轉(zhuǎn)化的，還說明能量不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失。4舉出生活中能量轉(zhuǎn)化與守恒的實例，并解釋。5展示P29圖14.33，想一想這個裝置能否實現(xiàn)“永動”。答：這個裝置不能實現(xiàn)“永動”，因為砂輪做功要消耗一部分水的機械能，被抽上去的水比流下來的水少，最終會停止。它違背了能量守恒定律。6思考：既然能的總量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？【展示交流】教師掌握情況?！揪v點撥】一切機器在工作時候都要消耗能量才能對外做功，不消耗能量能對外做功的機械是不存在的，它們都違背了能量守恒定律，所以“永動機”是不可能成功的?！炯磿r練習(xí)】1完成P29P30第2、3題。2下列說法中錯誤的是( A )A能的轉(zhuǎn)化和守恒定律只適用于物體內(nèi)能的變化B只要有能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，就一定遵從能量守恒定律C能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是人們認(rèn)識自然和利用自然的有力武器D任何一種形式的能在轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程中，消耗多少某種形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的總量是保持不變3電動機通電后電動機帶動其他機器運轉(zhuǎn)，一段時間后，電動機的外殼就會變得燙手，則下列關(guān)于能的轉(zhuǎn)化和守恒的說法中正確的是( B )A電能全部轉(zhuǎn)化為機械能，總的能量守恒B電能一部分轉(zhuǎn)化為機械能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總的能量守恒C電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能守恒D電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能，機械能守恒【當(dāng)堂練習(xí)】見訓(xùn)練案基礎(chǔ)部分