機械能和內能教案
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(gè)活動(dòng)組成，分兩時(shí)進(jìn)行.
第一首先通過(guò)彎折鐵絲活動(dòng)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(xué)生認識這兩種改變物體內能方式之間的異同。接著(zhù)通過(guò)演示點(diǎn)火爆炸說(shuō)明內能也可以轉化為機械能，為下面進(jìn)行熱機的教學(xué)進(jìn)行了鋪墊。然后重點(diǎn)介紹四沖程汽油機的構造和工作過(guò)程、能量轉化，而對柴油機和蒸氣機則讓學(xué)生閱讀“信息庫”，這樣做既能突出重點(diǎn)又能擴大學(xué)生的知識面。通過(guò)閱讀“生活物理社會(huì )”——熱機的發(fā)展歷程，展示熱機的發(fā)展對人類(lèi)社會(huì )明的進(jìn)程所起的積極作用，使學(xué)生了解內能的利用在人類(lèi)社會(huì )發(fā)展史上的重要意義。
第二時(shí)通過(guò)比較質(zhì)量相同的酒精、紙片充分燃燒時(shí)放熱不同，幫助學(xué)生建立熱值的概念，并指導學(xué)生從能量轉化的角度認識燃料的熱值。通過(guò)閱讀“化石燃料的燃燒和環(huán)境保護”一，讓學(xué)生認識到燃燒排放物對環(huán)境的影響，從而培養自覺(jué)的環(huán)保意識。
教學(xué)中采用學(xué)生實(shí)驗和演示實(shí)驗相結合、靜態(tài)圖片與動(dòng)畫(huà)實(shí)驗相結合的方式，可以讓學(xué)生對物理現象的變化過(guò)程有清楚地認識，以便掌握事物變化的規律。
二、教學(xué)準備
教師：四沖程汽油機模型和
空氣壓縮引火儀演示、點(diǎn)火爆炸演示
學(xué)生：鐵絲
三、教學(xué)流程（第一時(shí)）
教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)備注
�。ㄒ唬┮搿獎�(chuàng )設情境 提出問(wèn)題
師：先請同學(xué)們觀(guān)察生活中常見(jiàn)的兩個(gè)情景：鐵管靠在高速運轉的砂輪上，觀(guān)察到什么現象？汽車(chē)在加油站加油后在公路上行駛（ 錄象 ）
師：同學(xué)們有沒(méi)有想過(guò)，被高速飛輪磨下的鐵屑為什么會(huì )火花四濺？ 汽車(chē)加了汽油或柴油燃料后是怎樣使發(fā)動(dòng)機工作的？今天的學(xué)習將為你揭開(kāi)這些謎團
學(xué)生觀(guān)看、思考
使學(xué)生產(chǎn)生凝問(wèn)，激發(fā)學(xué)習的興趣。
二）、新教學(xué)
1、學(xué)生活動(dòng)-—研究做功能否改變物體的內能
2、演示點(diǎn)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(huì )——熱機的發(fā)展歷程
師：同學(xué)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(huì )觀(guān)察到什么現象？
師：鐵絲的溫度升高，說(shuō)明鐵絲的內能發(fā)生了怎樣的變化？
師：同學(xué)們再觀(guān)察一個(gè)演示實(shí)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(guān)察，你看到什么現象？
師：棉絮燃燒必須要達到它的著(zhù)火點(diǎn)，從這個(gè)實(shí)驗中我們可以分析出它的溫度和內能發(fā)生了怎樣的變化？
師：在剛才兩個(gè)實(shí)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(xué)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(xué)們能否對大家所提出的各種方法進(jìn)行歸類(lèi)并進(jìn)一步分析鐵絲的的內能從何而。
師：你們能再舉出一些通過(guò)做功的方式改變物體內能的實(shí)例嗎？
師：通過(guò)上一節學(xué)習知道熱傳遞可以改變物體的內能，通過(guò)剛才的學(xué)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(guò)熱傳遞方式還是做功方式實(shí)現的？
師：事實(shí)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(wèn)題）做功可以將機械能轉化為內能，那么能否反過(guò)，通過(guò)做功將內能轉化為機械能呢？汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力是不是于此呢？
師：演示實(shí)驗——電子式火花發(fā)生器：
實(shí)驗方法：在透明塑料盒的底部鉆一個(gè)孔，把電子式火花發(fā)生器的放電針管緊緊地塞進(jìn)孔中，打開(kāi)塑料盒蓋，向盒內滴入2-3滴酒精，在將盒蓋蓋緊，撳動(dòng)電子式火花發(fā)生器的按鈕，觀(guān)察發(fā)生的現象。
師：實(shí)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(xué)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(fā)射瓶塞這兩個(gè)實(shí)驗，你有什么發(fā)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(jià)值？
師：根據這個(gè)原理，可以制造出一種將內能轉化為機械能的機器提供動(dòng)力裝置。這類(lèi)熱力發(fā)動(dòng)機叫熱機。
信息快遞 熱機是將燃料燃燒產(chǎn)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(xué)們先觀(guān)察汽油機的實(shí)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(chēng)
信息快遞 部名稱(chēng)：
汽油機工作時(shí)，活塞在汽缸里往復運動(dòng)，活塞從汽缸的一端運動(dòng)到另一端的過(guò)程叫做沖程。
師：它是如何工作的呢？
演示實(shí)驗（汽油機模型）
師：結合動(dòng)畫(huà)實(shí)驗分析汽油機的四個(gè)沖程
汽油機的一個(gè)工作循環(huán)由以下四個(gè)沖程組成：
�。�1）.吸氣沖程
進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運動(dòng)
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(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向上運動(dòng)
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(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運動(dòng)
在壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣推動(dòng)活塞做功，通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉動(dòng)。內能轉化為機械能。
�。�4）.排氣沖程
進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運動(dòng)
排出廢氣
師：想一想（PPT） 汽油機完成一個(gè)工作循環(huán)：
1、活塞經(jīng)歷四個(gè)沖程，分別為 、 、 、 ；四個(gè)沖程循環(huán)往復，周而復始。
沖程是燃氣對外做功的過(guò)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(yè)生產(chǎn)中，常用的內燃機有汽油機和柴油機。請同學(xué)們閱讀本P51信息庫中關(guān)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(guò)程的異同點(diǎn)，各自的優(yōu)缺點(diǎn)及對應的用途。
師：人類(lèi)社會(huì )明的進(jìn)步離不開(kāi)科技的發(fā)展。閱讀本P45“熱機的發(fā)展歷程”
PPT圖片1.人類(lèi)第一輛蒸汽驅動(dòng)的三輪汽車(chē) 2.蒸汽機3.萊特兄弟第一次飛行的飛機 4.噴氣發(fā)動(dòng)機5.火箭發(fā)動(dòng)機
實(shí)驗
回答：鐵絲溫度升高，內能增大。
學(xué)生觀(guān)察實(shí)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(guò)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(yáng)下曬等
回答并分類(lèi)，教師評價(jià)。
熱傳遞：火上烤、放入熱水、曬太陽(yáng)……→內能的轉移過(guò)程，能的形式?jīng)]有變。
做功：彎折、摩擦、錘打…… →機械能向內能的轉化過(guò)程，能的形式已經(jīng)發(fā)生改變
生：回答的實(shí)例可能有：檫燃火柴、鉆木取火、拉鋸條鋸木頭時(shí)發(fā)燙、搓手取暖、隕石進(jìn)入大氣層成為流星、從滑梯上滑下，臀部有灼熱的感覺(jué)、給自行車(chē)車(chē)胎打氣，氣筒壁發(fā)熱等。
生：不能。
生：討論觀(guān)察的現象，分析能量的轉化。
生：討論
生：思考
閱讀
觀(guān)察
識別各組成部
觀(guān)察并思考：
1、進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉情況
2、活塞的運動(dòng)方向
3、能量轉化
在教師指導下閱讀后進(jìn)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(dòng)畫(huà)對全班同學(xué)介紹汽油機的構造和工作過(guò)程，其它同學(xué)可作補充說(shuō)明。
完成填空
閱讀“信息庫”中關(guān)于“柴油機”的內容，了解汽油機和柴油機結構及工作過(guò)程的異同點(diǎn)。
閱讀本
�。ù螖挡荒芴�，否則會(huì )斷。小心燙手。）
板書(shū)
培養學(xué)生的閱讀、自學(xué)能力和語(yǔ)言表達、交流能力。
使學(xué)生初步了解熱機發(fā)展對人類(lèi)社會(huì )作出的巨大貢獻，
四、后實(shí)踐與思考
1、用打氣筒給自行車(chē)輪胎打氣。打完后，摸一摸打氣筒的外壁，會(huì )發(fā)現什么現象？你能否解釋產(chǎn)生這現象的原因。
2、把打好氣的輪胎放置一段時(shí)間，使輪胎里外的溫度一致。然后將輪胎放氣，同時(shí)把溫度計的玻璃泡置于噴出的氣流中，仔細觀(guān)察溫度計的示數，你將會(huì )有驚喜的發(fā)現。如果沒(méi)有溫度計，你可以觀(guān)察噴氣嘴旁是否出現了小水珠。請你用今天所學(xué)的知識去解釋。后實(shí)踐與思考讓學(xué)生領(lǐng)悟到：物理自生活。養成理論聯(lián)系實(shí)際的習慣。
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