苏科版物理九年级上册教学设计3：12.4机械能与内能的相互转化

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1、机械能与内能的相互转化教学思路：本节内容主要由五个活动组成，分两课时进行：活动一:研究做功能否改变物体的内能；活动二:演示点火爆炸-将内能转化为机械能；活动三:热机- 介绍汽油机的结构、汽油机的一个工作循环、能量转化情况；活动四：“生活 物理社会“- 热机的发展历程。活动五：比较质量相同的不同燃料充分燃烧时放出的热量。第一课时安排由活动一到活动四；第二课时在复习巩固第一课时知识的基础上再重点介绍活动五。教材首先从做功能改变物体的内能入手，与上一节热传递改变物体内能的内容相呼应，有助于学生认识这两种改变物体内能方式之间的异同。接着介绍了内能转化为机械能，为下面进行热机的教学进行了铺垫。本节重点介

2、绍了四冲程汽油机的构造和工作过程。通过“热机的发展历程“ 一文，展示热机的发展对人类社会文明的进程所起的积极作用，使学生了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。教材分析：本节以图片形式围绕重点内容举例并提出问题，激发学生学习的兴趣。教材首先从做功能改变物体的内能入手，有助于学生认识到两种改变物体内能方式间的异同，接着通过点火爆炸装置介绍了内能转化为机械能，为接下来的热机教学做了很好的铺垫。学情分析：认识角度：1.让学生知道机械能和内能的概念。2.学生知道热传递是改变内能的一种方式。身心角度：好动，勇于探索，渴望交流，但是注意力易分散。学习障碍：分不清对物体做功和物体对外做功，对汽车的动力系

3、统很感兴趣，但是不明白它的原理。教学目标（第一课时）：1知识与技能：（1）通过活动，认识到做功是改变物体内能的一种方式，是机械能能向内能的转化过程。（2）通过观察、分析内能转化为机械能的过程，知道热机的工作原理。（3）借助模型或多媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程。2方法与过程：（1）通过观察和分析，知道做功是改变内能的方式之一。（2）通过观察演示，认识汽油机，了解汽油机的四个冲程及能量的转化情况。（3）体验用类比方法，加深对物理概念理解的过程，学会迁移学习。3情感、态度、价值观：（1）有应用科学原理解决实际问题的意识和积极性。（2）通过探究或体验探究的过程，激发主动学习的兴趣。（3

4、）通过汽油机的学习以及阅读“热机的发展历程“ ，了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。教学重点：做功可以改变物体的内能，汽油机的工作原理教学难点：汽油机的工作原理及工作过程中的能量转化教学器材：铁丝、空气压缩引火仪，电子式火花发生器、塑料小筒、酒精、火柴头、汽油机模型及挂图、多媒体课件等教学方法：通过创设物理情景引出问题，由学生讨论得出：做功可以改变物体的内能，联系实际引出热机的概念。教学过程：一、活动：研究做功能否改变物体的内能活动 1（学生）：课本 P49 图 12-30现象：铁丝的弯折处发热说明：对铁丝做功使铁丝的内能增大，温度升高。学生讨论：1、日常生活中有哪些类似的现象？2、从

5、能量转化的角度分析上述现象活动 2（教师）：课本 P49 图 12-31（空气压缩引火仪）现象：棉花燃烧说明：活塞压缩空气做功，使空气的内能增大，温度升高，达到棉花的着火点。引导学生讨论：上述实验中，物体增加的内能从何而来？结论：通过对物体做功的方式由机械能转化而来。对物体做功可以使物体的内能增大，温度升高（机械能转化为内能）。教师引问：如果物体对外做功，会发生什么现象？生活中有哪些物体对外做功的事例？活动 3（教师）：演示点火爆炸（课本）P 50 图 12-32）现象：盒盖被顶开，盒口出现“白气”分析“白气”的形成原因：说明：酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的内能减少，温度降低，空气中的水蒸气

6、遇冷液化而形成“白气”。引导学生讨论：从能量转化的角度分析上述过程结论：物体对外做功，使物体的内能减少，温度降低（内能转化为机械能）。教师总结：做功是改变物体内能的另一种方式。进一步启发学生开动脑筋，积极思维，使学生认识到：热传递是内能的转移；而做功是能量的转化。教师通过问题“上述实验原理在实际生活中有哪些方面的应用呢？”引入“热机”二、热机：将燃料燃烧产生的高温高压燃气的内能转化为机械能的装置让学生猜想并讨论：热机是如何将内能转化为机械能的？观察课本 P51 图 12-33，并结合实物模型了解汽油机的构造。1、构造：进气门、汽缸、曲轴、连杆、活塞、排气门、火花塞观察课本 P51 图 12-3

7、4，了解汽油机的工作过程。2、冲程：汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做冲程。3、汽油机的一个工作循环：(1)吸气冲程 (2)压缩冲程 (3)做功冲程 (4)排气冲程活动 4（教师）：利用实物模型向学生演示汽油机的工作过程1、要求学生认真观察后讨论完成课本 P54“想一想”2、老师提出问题让学生讨论并提问：改变内能的两种方式？如果一根锯条的温度升高，能否知道是什么方式改变了物体的内能？这说明什么？分析汽油机压缩冲程和做功冲程中的能量转化。阅读课本 P52“生活物理社会”，了解热机的发展历程。阅读课本 P58“信息库“中关于“柴油机“的内容，了解并交流汽油

8、机和柴油机结构及工作过程的异同点。利用多媒体课件向学生补充一些蒸汽机、燃气轮机、涡轮喷气发动机、火箭发动机的初步知识三、课堂小结：指导学生阅读课文后由学生自我小结：（1）做功是改变物体内能的另一种方法（2）汽油机的主要结构和工作原理教后记：关于这节课的教学，给我印象最深的是书本上的两个演示实验：“空气压缩引火仪”和“点火爆炸”。关于“ 空气压缩引火仪 ”，如果部分教师觉得棉絮难找，可用火火头代替，不过火柴头一定要干燥（或在课前放在阳光下晒一下），火柴头的数量以两根为宜，压缩活塞一定要迅速有力，但又不能过分用猛力，以防发生爆炸或是压坏仪器，同时，下压时的方向一定要尽可能保证竖直向下。如果第一次实

9、验未能成功，一定要清空筒壁内原来的火柴头，重新放入两根新的，然后再拔去活塞，将引火仪拿在手上晃动几下，以便注入新鲜空气，最后再重新操作。关于“点火爆炸”装置，我是在经过若干次演示失败后，再一次一次找寻原因，然后逐一排除，最终才取得成功的。这节课是由教师先创设物理情境，在若干个活动的基础上再引导学生观察现象，然后分析讨论，最终得出结论的。学生的积极性普遍较高，学习兴致也很浓，效果较好。本节的两个重点内容：做功是改变物体内能的另一种方法；汽油机的工作原理。学生在自我活动和教师活动的基础上，理解第一个内容困难不大，但汽油机的作原理少部分学生仍存有疑惑，有关这部分知识下节课有待巩固、加强。第二课时教学

10、目标：1、建立热值概念。知道热值是燃料燃烧放热的特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值。2、能利用热值表进行有关燃烧放热的简单计算。重点难点重点：热值的计算难点：热值的概念的建立教法设计（1）探究点拨热值一般因实验误差太大无法做定量的探究，但可以做定性的比较。一个普通家庭一个月生活用木柴 150kg、用煤约为 75kg，而用液化石油气只需 15kg（一瓶气），说明液化气的热值比煤的热值高。点燃一根火柴和点燃一根蘸上润滑油与火柴等长的细铁丝，也看到后者火头大，燃烧时间长。（2）技巧提示注意实验安全。可以建议学生在课外从上述方向考虑。如做明火实验，需在家长或教师指导下进行。调查分析有关燃料的热值之

11、间的大小情况。（3）活动建议：1、收集燃料样本，对照课本的热值表，了解它们的热值。2、用不同品种，等质量的燃料去加热相等质量，初温相同的水，体会燃料的热值。3、通过社会调查，阅读相关资料，上网查询等方式，了解热机发展史，各种类型的热机效率，使用热机污染环境的事例和值得借鉴的治理污染经验和方法。大概的教学过程如下：教学过程（1）燃料的热值及简单计算1、热机是利用燃料燃烧释放出的能量（热量）转化成机械能装置。多媒体展示：蒸汽机车拖着长长的列车，冒着浓烟在原野急驰。（煤炭）装有汽油机的运动赛车，在赛道上风驰电掣般的飞驰。（汽油）飞行中的喷气式飞机尾部喷着高温高速气体。（航空煤油）火箭喷着长长的火舌，

12、在起飞台上冉冉升起。（化学燃料）2、质量相同的不同燃料完全燃烧释放出的能量(热量) 是不相同的演示：常规燃料标本：木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气（透明塑料打火机中装有）研讨：普通的一个家庭一个月平均要用无烟煤 75kg，改用液化石油气就只需 15kg，农村烧大灶的话每月需干木柴 150kg。一个无烟煤（0.6kg）只能烧开 5 瓶水，而 0.6kg 的液化气可以烧一天的饭菜、开水以及还可以烧淋浴的洗澡水。3、每 kg 某种燃料完全燃烧释放出的能量（热量）称为这种燃料的热值：（ ）查书中热值：说出展示的几种燃料标本各自的热值：质量是的燃料完全燃烧放出热量是：Q 放 =qm教学体会

13、通过上面的教学，使学生从生活中体会不同燃料完全燃烧释放热能的特征，建构起燃料的热值概念。依据燃料热值表中资料数据和燃料燃烧放热与燃料质量和热值的关系进行简单计算。虽然，教学目的基本达到了。但是，在教学过程中也暴露了很多问题，比如，学生现在都是独生子女，生活自理能力有待提高。有的学生连火柴都不会使用了。当然有的家长也不要求学生使用火柴，而都是用一次性的打火机。即使是火机，很多学生也不知道里面装的是什么，为什么里面是液态的，到后来没什么没有了。让学生思考为什么，给学生提高了兴趣，因为他们以前也思考过这个问题的，但一直没有想明白，现在终于知道了了（这是有的同学反映的情况）不少同学，不知道怎样使煤点燃。不知道怎样区别汽油和煤油。当告诉他们，只要闻一下就可以的时候，他们都很感兴趣，纷纷争先恐后的上来闻。