第十四章内能的利用
第一节
热机
教学目标 1.常识性了解汽油机的基本构造和工作原理。
2.常识性了解柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。
3.常识性了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。
进行新课 由能量守恒定律可以看出，转移、转化是能量运动的普遍形式。人类在利用能量方面所从事的主要工作正是广泛地寻找其来源，有效地控制其去处，以达到驾驭它，利用它，让它为人类造福的目的。
1．内能的利用。
(1)加热 举例：煮饭、取暖、工厂的热处理、吹制玻璃工艺品等 上面的例子有一个共同特点，都是直接利用内能转移来加热物体的，这是利用内能的一种方式
不利方面：能源浪费大，污染环境，应提高内能的利用率。
(2)做功 演示：书中图 3 一 5 实验观察并思考酒精灯对试管中水加热时，水的内能变化。
思考； （1）看到什么现象？
（2）木塞被顶开，是谁对它做了功？
（3）水蒸气既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是什么能？ （4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的？
（5）在这个过程中，有没有不同形式能量的相互转化？分析过程：燃烧(化学能)――供给水和水蒸汽――水蒸汽对外做功（内能转化成机械能）。
教师：这是利用内能的另一种方式：用来对物体做功
第 2 节 热机的效率
教学目标 知识与技能：经历"燃烧燃料释放热量的分配"的过程,感受到转化为机械能的内能只是一部分,形成正确的世界观;①知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。
②知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表。
过程与方法：通过与机械效率的对比,了解热机的效率,感悟到效率是评价投入,产出比的基本方法,并了解不同热机的效率值; 情感态度与价值观：了解热机的使用对社会的贡献与带来的环境污染,感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时,也造成了环境污染. 教学重点:建立热机效率的概念; 教学难点:理解环境污染与热机使用的关系;热机效率的运用; 教学过程：
(一)创设情景,引入新课
前面我们学习了热机是把燃料燃烧产生的内能转化为机械能,那么燃料燃烧产生的内能能够全部转化成机械能吗 产生的能量都到哪里去了呢
展示能量流向图. (二)新课学习 人要生存，离不开能量，机器要运转，也离不开能量，而内能又是人类和各种动力机械主要利用的能量形式之一。而燃料的燃烧正是这一来源的主要途径。下面我们先来讨论燃料及与燃料有关的问题。
㈠、 燃料的特点 汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料，现代火箭以液态氢为燃料，你还见过哪些燃料？如何分类？燃料在燃烧的过程中是什么能转化为什么能？ 定义：1 千克的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值 单位：焦/千克。
物理意义：热值直接反映了燃料的燃烧特性。热值大，反映单位质量的该种燃料完全燃烧时放出的热量多（化学能转化成的内能多）。
汽油的热值为 4.6×107 焦/千克,它表示
.热值是燃料的一种,不同燃料的热值一般不 一筒汽油与半筒汽油相比，哪个热值大？
看课本中的表：几种燃料的热值（指导学生学会表述其物理意义）
查表，回答下列问题：
1、 表中热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？ 2、 火箭上为什么用液态氢作燃料？ 3、 热值反映了燃料的什么性质？
4、 不同燃料的热值一定不同吗？ 延伸：完全燃烧 0.5kg 汽油能放出多少热量？要放出 6*105 J 的热量，至少需要燃烧多少酒精？（汽油的热值为 4.6*107 J/kg,酒精的热值为 3*10 7
J/kg）
二．,热机效率 1 上面的装置就是一个简单原始的 热机。
2．热机 （1）介绍热机的发明 （2）把内能转化为机械能的机器称为热机。
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机〉 最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。
1．汽油机用汽油作燃料的内燃机 （1）构造(出示模型或挂图。边指示边讲解)。进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。(介绍名称的同时，介绍各部分的功能) 冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
（2）工作原理。
(边运转模型边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况) 内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。
〈吸气冲程〉开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门军关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。
〈压缩冲程〉活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。
活塞压缩燃料混合物是__能向___能转化？压缩冲程末产生什么结果？ 汽油机是利用什么方式点火的？ 〈做功冲程〉压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，
火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。
〈排气冲程〉做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。
排气冲程有什么作用？排除废气的温度如何 此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，对外做一次功。
小结：一个工作循环有 个冲程，飞轮转动 周，对外做功次，活塞往复次，其他冲程靠飞轮的惯性完成。
（3）能的转化：在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成。
2．柴油机：用柴油作燃料的内燃机。柴油机与汽油机的区别：
①柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程。
②柴油机与汽油机的不同点：构造方面：些油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴。吸入的气体不同，点火方式不同
热机是利用燃料来做功的装置。热机是内能转化成机械能的机器
二,改变世界的热机 学生阅读教材,教师展示图片,学生看图片,体会热机的发展为人类所做的贡献. 1,学生阅读教材,看图片,体会热机的发展为人类所做的贡献 二,改变世界的热机 3.阅读,了解热机的发展过程. "人类对热机效率的研究,几百年来一直没有停止过.热机的使用也从根本上改变着我们的世界."用多媒体课件热机的发展改变人类生活的图片. 让学生通过生活中熟悉的热机应用的图片,形象地感受到热机让人们的生活发生了巨大的变化. 三,地球就在我们手中 1,学生小组展示:热机使用带来的环境污染.展示自己在课前准备的材料,并阅读信息窗内补充材料,认识温室效应和热岛效应. 2,小组内展示后由本小组的学生代表讲解热机使用带来的环境污染,展示本小组准备得比较好的材料. 3,教师播放多媒体展示污染图片和视频. 小组内展示后由本小组的学生代表向全班讲解热机使用带来的环境污染,展示本小组准备得比较好的材料. 5.热机的使用带来的环境污染 A.废气污染:电站和工厂在依靠煤和石油的燃烧获取能量的同时燃烧时产生的 等,也从烟囱排出,严重污染了大气. B.噪声污染:各种汽车发出的 是危害人们身心健康的公害之一. C.产生温室效应:热机所排出的 引起温室效应,对地球表面的热平衡有较大的影响.
D.热岛效应的元凶之一是 . 观看图片及视频认识环境污染. 用多媒体展 示热机所带来的污染的图片.播放关于环境污染的视频.
教师对小组的表现进行小结性评价. 2,学生分组讨论:保护环境方面提出合理化的建议.生讲解,教师总结. 分组讨论:保护环境方面提出合理化的建议. 安排组内代表积极争取作答 6.在保护环境方面提出合理化的建议 .
对学生回答进行小结,并对小组进行简单评价. 多媒体展示地球的明天和未来的汽车. 主要意图是激发学生为保护地球而行动起来,努力学习科学文化知识,为将来研究更环保的交通工具做准备.增强学生的环保意识. (四)课堂 小结:学生小结本堂课学到了些什么. 一个小组的代表总结这一堂课的主要内容 对学生的小结给予补充和评价. 最后鼓励学生学以致用,能运用学过的知识解决现实生活中的问题,总结小组情况,对表现优异的小组进行表扬. (五)课堂练习 六,板书设计 § 热机效率 一,热机效率 1,热机的能量流向图:见图 1 2,定义:热机所做 有用功 与所用燃料 完全 燃烧释放 的热量之比 叫做热机效率. 3,公式:
4,提高热机效率的途径:(1),……(2),……(3),…… 二,改变世界的热机 三,地球就在我们手中 环境污染
第三节
能量的转化和守恒
学习目标
通过实例了解能量及其存在的不同形式。能说出一些常见的能量名称，知道自然界有多种形式的能量。知道能量守恒定律，知道永动机不可能制成。并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题，能解释一些常见现象中的能量转化问题。
重点难点 1.通过实例了解能量及其存在的不同形式，能说出一些常见的能量的名称，知道自然界有多种形式的能量。
2.知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。
理解能量守恒定律。
问题：刀具在砂轮上磨削时，为什么会刀具发热？来回迅速摩擦双手，为什么会热？
学生回答：原因是通过摩擦力做功，机械能转化为内能。
问题：在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水会出现什么现象？出现这一现象的原因？
学生回答：变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。
问题：分别给电风扇、电炉、电灯通电，会出现什么现象？
老师引导：这些实例中，物体的内能增加了，是由其他形式能转化来的或是从其他物体转移来的，今天要学习能的转化和转移过程中数量之间有什么关系。
探究一
量守恒定律 学生活动：完成课本 P 27 “想想做做”的四个小实验 1.小组观察，实验发生的现象，讨论其能量转化情况 展示（1）能转化能； （2）能转化为能； （3）能转化为能；
（4）能转化为 能； 综合分析其他实验后得出：光现象，热现象，电现象与机械运动现象之间都有联系。
2.小组讨论课本 P28“想想议议” 从而引出能量守恒定律 。
课堂探究案 2.能量既不会凭空消失；也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。
板书设计
第三节
能量的转化和守恒
1．自然界存在多种形式的能量
2．不同形式的能之间，在一定条件下可以相互转化
3．能量在转移过是守恒的
课堂小结
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
（1）能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。
（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。
（3）能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。1933 年意大利科学家费米，在研究β衰变的过程中发现，能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。
（4）能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。
1.如图所示，用酒精灯对带有木塞的试管内的水加热，当试管内的水沸腾时，水的温度高于（填“高于”、“低于”或“等于”）100℃（管外大气压为标准大气压）。过一会，管内的水蒸气将木塞冲开，水蒸气的内能转化为木塞的机械能。
2.撑竿跳高时，人在助跑时的动能可以转化为跳起上升过程中人的重力势能和撑竿的弹性势能，撑竿的弹性势能又可以转化为人体的动能和重力势能，以利于越过横杆，越过横杆后，人体的重力势能转化为人体的动能。
3.能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的问题保持不变，这就是能量守恒定律。
（1）在热现象中，利用内能做功的过程是内能和其他形式能量的转化过程，做了多少功，就有多少内能转化为等量的其他形式的能量或就有多少其他形式的能量转化为等量的内能，在转化过程中，能量是守恒的。例如摩擦生热，减少的机械能等于增加的内能。
（2）热传递的过程是内能的转移过程。例如一杯热水与一杯冷水混合，稳定后，热水降温减少了多少内能，冷水变热就会增加多少内能，能量是守恒的。
（3）自然界中除了内能可能同其他形式的能量发生转化、转移外，其他各种形式的能量也能可以相互转化，请举例说明：〗电动机带动水泵消耗的电能＝水泵获得机械能+电动机产生热能。
（4）在摩擦生热的现象中，机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在热传递的过程中，高温物体的内能减少，低温物体的内能增加，内能从高温物体转移到低温物体，而能量的总量不变 4.如图所示的图片展示的是运动健将比赛时的三个场景。请你参照示例再提出两个与此不同的力学问题并解答。
选择朋友要经过周密考察，要经过命运的考验，不论是对其意志力还是理解力都应事先检验，看其是否值得信赖。此乃人生成败之关键，但世人对此很少费心。虽然多管闲事也能带来友谊，但大多数友谊则纯靠机遇。人们根据你的朋友判断你的为人：智者永远不与愚者为伍。乐与某人为伍，并不表示他是知已。有时我们对一个人的才华没有信心，但仍能高度评价他的幽默感。有的友谊不够纯洁，但能带来快乐；有些友谊真挚，其内涵丰富，并能孕育成功。一位朋友的见识比多人的祝福可贵得多。所以朋友要精心挑选，而不是随意结交。聪明的朋友则会驱散忧愁，而愚蠢的朋友会聚集忧患。此外，若想让友谊地久天长。这需要技巧和判断力。有的朋友需近处，有的则需远交。不善言谈的朋友可能擅长写信。距离能净化近在身边无法容忍的缺陷。交友不宜只图快乐，也要讲求实用。一位朋友等于一切。世间任一美好事物的三大特点，友谊兼而有之：真、善、专一。良友难遇，如不挑选则更难求。保住老朋友，比结交新朋友更重要。交友当寻可长久之友，如得其人，今日之新交，他年自成老友。最好的朋友是那些历久常新，能与之共享生活体验者。没有朋友的人生是一片荒原。友谊使欢乐加倍，痛苦减半；它是应对厄运的不二良方，是可以滋润心田的美酒。
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