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第十二章 《内能与热机》全章教学设计

作者:佚名    论文来源:phynet.cn    点击数:    更新时间:2006-11-27 切换到繁體中文

第十二章 《内能与热机》全章教学设计

九年级物理 沪科版

教材分析

科学探究能力的要求
    1.明确探究目的和已有条件,经历制定计划与设计实验的过程。
    2
.尝试选择科学探究的方法及所需的器材。
    3
.尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的初步意识。
    4
.认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用。
科学内容
   
◇ 能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理。会用液体温度计测量温度。尝试对环境温度发表自己的见解。
   
◇ 了解内能的概念。能简单描述温度和内能的关系。
    
◇ 了解热量的概念。  
    
◇ 从能量转化的角度认识燃料的热值。  
    
◇ 认识内能的利用对人类社会发展的重要意义。  
    
◇ 通过能量转化和转移,认识效率。   
    
◇ 通过实验,了解比热容的概念。尝试用比热容解释简单的自然现象。
全 章 概 述
   
根据课程标准的要求,本章中关于温度只要求学生能知道生活中常见的温度值、知道常见液体温度计的原理和使用方法,认识物理与社会的关系,从热岛效应让学生了解环境温度对人们生活的影响。关于物体的内能,因限于学生的物理知识基础,只需通过具体事例说明内能与温度的关系,对于物体内能的改变,也只需通过生活事例和简单实验,归纳出热传递和做功是改变物体内能的两个途径。知道热量是内能改变时,通过热传递方式转移的能量,是内能的变化量。比热容概念是通过科学探究方式建立的,要在科学探究过程中经历制定探究计划和设计实验的过程,要重视通过交流与讨论培养学生的合作的意识,初步具有整体观点。建立了比热容的概念后,更要重视其与自然、生活和社会的联系。本章主要通过四冲程内燃机工作原理的学习,使学生了解内燃机的主要结构;大致了解内燃机工作时,能量的转化与转移情况;了解内燃机在现代生活,特别是交通方面的应用。通过具体分析,使学生认识到在利用燃料内能方面,也不可避免地会有一部分内能转化和转移到其他方面,因此要建立热机效率的概念,并与机械效率作联系和类比。“关心科技发展的动态,关注技术应用带来的社会进步和问题,树立正确的科学观”是义务教育阶段物理课程的价值表现之一。通过本章的学习,要使学生了解内燃机的发展对人类进步起到的作用,同时要使学生认识到它给环境带来的污染问题。
    
在本章的学习中,学生来自于生活的经验和体验是很多的,充分发挥学生来自于经验或兴趣方面的知识,让他们积极地参与教学活动,会对提高教学效果起到很大的作用。同时,在部分学生的带动下,大多数学生也会受到触动而更多地关注技术关注社会的发展。作为教师,也应该做出表率。
    
因为温度是一切热过程的表观现象,又是生活中的最熟悉的物理现象或物理量之一,学生在小学的科学课中即已接触了关于物体温度的概念、知道了常用温度单位——摄氏温标及其定标方法,在第9章中也已初步研究物质分子热运动与温度的关系,所以有关温度的一些知识与技能(如温度计的使用等)对学生是不陌生的,故将温度作为本章的起点。内能是比较抽象的物理概念,因为内能与分子的热运动相关,而分子的热运动与温度紧密相联,故将内能的概念的建立放在温度之后,并用与机械能作类比的方式来建立,限于初中学生的认识与能力,改变内能的途径是通过生活事例与实验分析来认识的。热量是内能变化的量度,将其安排在内能后面作为第一节的第三段标的内容。

本章教材内容结构如下:

教学设计

第一节 温度与内能

 


(一)教学设计:

1.  教法设计:

(1)       通过引用生活中的事例,如“天气热”、“今年比去年夏天热”引进温度概念。

(2)       展示各种温度计,使学生认识温度计,并体验利用物质的某些特性与温度有关,可能制作出各种温度计。

(3)       通过红墨水在水中扩散的快慢与温度有关的现象,分析分子无规则运动的快慢与温度的关系。进而引出内能的概念,并得出内能变化与温度的关系。

(4)       通过实验观察,引导学生总结归纳改变内能方法。

(5)       结合上一章物态变化与本章的内能变化,引入热传递。分析热传递,归纳总结热传递作为能量转移的一种形式,具有特定的方向性。

(6)       在分析热传递的基础上,引入热量的概念。

(7)       本节用二个课时完成。

2.  学法指导:

(1)       指导学生在使用温度计测量温度时,要注意观察量程、分度值,要注意正确的操作方法、读数记录方法。

(2)       指导学生从“所有分子具有的”与“物体”的能量的角度、静止物体没有动能却有机械能来区别内能与机械能。

(3)       从多个实验观察的结果中,归纳具有共性的因素,得出改变内能的方法。

(4)       区别内能与热量要从他们所表示的意义的异同加以对比,理解二个概念既代表不同的意义,又互相联系。

 

(二)教学用具:

1.实验室温度计、寒暑表、体温计、双金属片温度计。

2.烧杯、酒精灯、冷水、热水、红墨水。

3.内能演示器(气筒式)、乙醚、棉花、钳子、铁丝。

 

(三)教学内容

1.温度(t):物体的冷热程度。

2.温标:温度单位。摄氏温标:1标准大气压下冰水混合物的温度为01标准大气压沸水的温度为100。绝对温标:T=t+273.15K

3.液体温度计:利用液体热胀冷缩制成。

4.双金属片温度计:利用双金属片二种金属的膨胀系数不同制成。

5.用温度计测量水的温度。

物体内分子无规则运动激烈程度越高,温度越高。

6.内能:物体内分子规则运动的动能与势能的总和。

7.内能与机械能的区别:

8.热传递:热从温度高的物体传到温度低的物体或从物体的高温部分传到低温部分。热传递的条件:温度差。热传递有特点的传递方向:从高温到低温。

9.热量(Q):热传递过程中所传的那部分内能。单位也是J

10.热量与内能的区别:

11.改变物体内能的方法:做功和热传递

 

(四)布置作业

1.课本 P26 14

 

第二节 科学探究:物质的比热容

 

(一)教学设计:

1.  教法设计:

(1)       以烧水为例分析物体吸收的热量与物体的质量、升高的温度有关。

(2)       通过实验观察,了解物体吸收的热量还与物体是哪一种物质有关。由此,引出为了比较物质在这种性质上的不同,用一个物理量:比热容(c)来表示。

(3)       指导学生阅读P29“几种物质的比热容”,了解水的比热容最大。并利用这个特点分析沿海与内陆气候的不同点。进一步应用其他实例分析应用比热容解释物理现象的方法。

(4)       还是用烧水:一千克1摄氏度吸__________二千克1__________ 一千克2__________二千克2__________ 来归纳总结计算公式。

(5)       利用课本P30所配例题在课堂上训练学生用公式求物体吸收的热量。

(6)       本节用二个课时。

2.  学法指导:

(1)       在引进比热容时,要善于运用“控制变量法”。

(2)       在运用比热容知识解释自然气候的变迁时要注意抓住:“在相同的吸(放)热条件下,水的比热容较大,所以温度升得不高”这个所谓“条件”就是吸收(放出)的热量。

(3)       热量的计算时要先分析各量的意义、单位、值的大小范围(合理范围)再着手计算。

 

(二)教学用具:

1.比热容演示器,温度计,酒精灯(均二个)

 

(三)教学内容

1.物体吸收的热量跟物体的温度、升高的温度有关。

2.相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量是不同的。

3.相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量是不同的。

4.单位质量的物质温度升高1时所吸收的热量,为该物质的比热容。

5.单位:J/k℃)

6.几种物质的比热容

7.比热容的应用

8.热量的计算:Q=cm(t-t0)Q=cm(t0-t)

9.例题

 

(四)布置作业

1.课本 P31 13

 

第三节 内燃机

 

(一)教学设计:

1.  教法设计:

(1)       通过介绍现代交通工具的动力装置,引进热机的概念。

(2)       介绍历史上的各种热机,分析他们的共同点:利用燃料燃烧释放出的内能做功。介绍热机发展的历史,热机在社会发展过程中的影响与作用。引导学生体验“生产力是推动生产关系变革的动力”、“科学技术是第一生产力”。

(3)       利用Flash课件、模型演示四冲程汽油机的构造与工作原理。

(4)       应用对比的方法讲解柴油机(要用模型或动画)配合。

2.  学法指导:

(1)       学习热机要抓住热机的基本特点:燃料燃烧,将化学能转化为内能,推动活塞做功,内能转化为机械能。

(2)       运用对比法学习柴油机,既可以巩固对汽油机的认识与理解,也可较轻松的学好柴油机。

 


(二)教学用具:

1Flash课件、汽油机模型、柴油机模型。

(三)教学内容

1.热机:利用燃料燃烧释放的内能来工作的装置。

2.历史上的热机:火箭、蒸汽机、内燃机(汽油机、柴油机)、喷气机。

3.热机发展对社会发展的影响:

4.四冲程汽油机的主要构造

4.冲程、循环

5.四冲程汽油机的工作原理:

6.四冲程柴油机与四冲程汽油的对比。

7.内燃机的特点

8.内燃机的应用

(四)布置作业

1.课本 P35 13

 

第四节 热机效率与环境保护

 

(一)教学设计:

1.  教法设计:

(1)       通过燃料燃烧现象的分析,引入热值的概念。

(2)       通过分析热机工作时能量转化的途径,了解在热机工作中能量的利用率——热机的效率的概念。在此基础上介绍各种热机的效率。

(3)       通过分析热机工作原理,归纳热机对环境的影响——环境污染的三大途径,分析寻找解决或减少环境污染的方法。

2.  学法指导:

(1)       引入热值概念时,指导学生分析对比燃料数量、不同燃料对放出的热量的影响,理解引入热值的意义。

(2)       分析热机效率时,应抓住散热、排气、摩擦能因素是不可克服的,因此热机的效率永远不可能等于或大于1。引导学生回忆过去学习机械效率所运用的方法,举一反三,加快理解消化的过程。

(3)       分析热机与环境的关系时,要引导学生树立正确的发展观,意识到人与自然和谐发展才是真正的发展。

 

(二)教学用具:

1.用来展示各种资料图片的PowerPoint课件

 

(三)教学内容

1.燃料燃烧时化学能转化为内能:放出热量。

2.燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量、燃料本身的成分有关。

31kg某种燃料完全燃烧所放出的热量叫做这种燃料的热质。用q表示。

4.热值的单位是:J/kgJ/m3

5.几种燃料的热值

6.完全燃料

7.燃烧放热的计算:Q=mq

8.例题

9.热机工作时能量的分配关系:散热、废气带走热量、克服摩擦消耗能量。

10.热机的效率:用来做有用功的那部分热量跟燃料完全燃烧所放出的热量之比。

11.蒸汽机的效率:6%~15%,汽油机:20%~30%,柴油机:30%~40%,喷气发动机:50%~60%。

12.热机对环境的污染:废气、烟尘、噪音。

13.保护环境,减小污染。

 

(四)布置作业

1.课本 P40 13

 

教学反

比热容一直是初中物理教学的难点。要突破这个难点,从正面强攻——让学生在一个或数个课时做到真正理解比热容的意义是不现实也是没有必要的。尤其在课改的环境下,新课程标准也没有要求做到这一点。因此采用迂回的方式可能效果更好。那就是以实际需要为引导:在同样受热(或冷却)的条件下,为什么有的物体温度升高(或降低)的多,为什么有的物体就少?引导学生分析物体间可能存在的各种差异,对比这些差异,就可以较快地发现导致温度变化程度不同的原因(或因素)。这些因素不外就是质量、物质。因此需要有个物理量来表示后者的差异。这样可以“顺理成章”地引入比热容。然后再将比热容放在其他实例中,运用它去分析这些实例,证明其合理有效。通过这种渐进式的、潜移默化式的作用,学生在课标要求的范围内就能达到“理解”的程度。这时,他可能不能用语言完整来表达对比热容的理解,但这又有什么关系呢?

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