能与热机【教学设计】第3节 内燃机

第十二章内能与热机单元概述1、课标要求：（1）会用液体温度计测温度。

（2）了解内能、热量的概念，能简单描述温度和内能的关系。

（3）从能量转化的角度认识燃料的热值，通过能量的转化和转移认识效率。

（4）通过实验探究，了解比热容的概念，尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识。

2、重点难点（1）温度、内能、热量和比热容的区别。

（2）比热容和热值的计算。

（3）在经历了科学探究的过程中体验科学探究方法和科学思维方法，特别是经历探究过程中“制定计划与设计实验”等环节，强化参加这两个环节的具体体验。

3、教材分析全章教材共分四节，第一节“温度与内能”，包括温度、内能和热量三个小节，主要内容为温度及温度计；内能的概念，实验探究改变物体内能的两种途径；热量的概念等，并通过“加油站”“信息窗”等栏目介绍了热力学温标，热传递的条件。

第二节“科学探究：物质的比热容”，包括比热容和热量的计算两部分。

其中“比热容”是按科学探究的程序展现的，力图使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究的方法。

第三节“内燃机”，主要内容包括汽油机和柴油机及它们的原理。

第四节“热机的效率和环境的保护”，包括热值、热机的效率和环境保护三个小节，主要内容是热值和热机效率的概念，同时使学生知道内能的利用与人类的关系。

4、教法、学法指导根据课程标准，本章在知识与技能方面，是要学生知道温度计的工作原理，学会使用温度计进行测量。

通过实验探究，了解比热容的概念，能利用比热容解释简单的自然现象和进行简单的计算。

了解四冲程内燃机的构造和工作原理及工作过程中能量的转化。

建立热值概念，并对热机的效率有初步认识。

在科学探究素质方面，突出了制定计划与设计实验、分析与论证、评等环节，同时让学生尝试用“控制变量法”研究物理问题，并向学生进一步介绍“表格法”，分析实验数据，归纳物理规律，养成采集科学准确数据的好习惯，让学生经历基本的科学探过程，学习科学探方法，发展初步的科学探能力，形成实事求是，尊重自然规律，乐于参与科学实践的科学态度和科学精神，让学生增强与他人合作能力。

第十三章内能与热机第三节内燃机【教学任务分析】【教学环节安排】教学问题设计教学活动设计问题最佳解决方案创设情境演示实验引入（如图1）:在试管中装些火柴头，用软木塞塞住试管口，请同学们注意观察现象（火柴头燃烧，软木塞被推出试管口）.说一说从火柴头燃烧到软木塞被推出试管口过程中能量是怎样转化的？教师提出问题并演示实验，学生观察实验，从自主学习1•燃料直接在发动机的气缸内燃烧产生动力的热机叫做2.内燃机中最常见的是 __________ 和 ________3•汽油机由 _________ 、________ 进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和________ 组成.4•汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个_______________ .汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，这四个冲程是、、、5.柴油机与汽油机在结构上的主要不同是气缸教师出示导学提纲，并指导学生自主学习.学生利用课前或课上5分钟左右的时间预习本节内容，并完成导学提纲.同位讨论解决不会的问题.答案：1.内燃机2.汽油机柴油机3.气缸活塞火花塞问题2:在内燃机的工作过程中，一个工作循环 需要有几个冲程？飞轮的作用有什么作 用？活塞往复运动几次？曲轴转动几 周？对外做功几次呢？ 小结： （1）内燃机工作时，一个工作循环有四个冲程，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其他 三个冲程要靠飞轮的惯性来完成.（启动时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来， 由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后汽油 机才能自己工作）. （2） 内燃机一个工作循环活塞往复运动两次， 曲轴转动两周，对外做功一次.练习：一台四冲程内燃机飞轮转速为 1800 r /min ，它1s 完成了 （）A . 30个冲程，做了 30次功B . 60个冲程，做了 60次功C . 120个冲程，做了 30次功D . 60个冲程，做了 15次功例题1 :如图2所示为内燃机工作时的某冲程示 意图，该冲程是（ A .吸气冲程 B .压缩冲程 C .做功冲程 D .排气冲程不 同占八、、 项目 汽油机柴油机构造燃料吸入 气体点火方式使用 范围相同 占 八、、画（教师也可利用模型 边演示边讲解），让学 生联系汽油机的工作 过程，自学教材后，找 出与汽油机的相同点 和不同点，描述出柴油 机各个冲程的工作情 况，以及压缩冲程和做 功冲程中的能量转 化.教师展示表格，学 生独立完成.教师提出问题，学生根 据所学内容交流与讨 论，教师提问，学生回答，教师再次用模型展 示内燃机的工作过程，学生归纳总结. 教师出示练习题，学生 根据所学知识，独立完 成，以巩固所学知识. 答案：D智能 应 用教师出示例题，学生寻 找解题方法。

第三节内燃机一、教学目标知识目标：（1）知道热机中能量的转化（2）知道四冲程内燃机的构造和工作原理（3）了解汽油机和柴油机的主要区别能力目标：通过分析汽油机和柴油机的构造个工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法．情感目标：了解这些内燃机在生产和生活中应用，感受到技术进步在工业文明发展中的重要作用．二、教学重难点重点：汽油机的工作过程难点：汽油机和柴油机的做功冲程的认识三、教学过程1、引入新课：用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，内能的利用率较低。

能不能把燃料移到内部去燃烧，来获得更大的动力？2、进行新课：板书：第三节内燃机内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机课件展示：各种现代交通工具（让学生说说感受）(1)汽油机最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机我们首先介绍汽油机板书：一、汽油机：用汽油作燃料的内燃机①构造（课件展示，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：（边动作边讲解，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开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。

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。

这是第一个冲程板书：吸气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。

这是第二个冲程板书：压缩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由上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。

实现了内能向机械能的转化。

这是第三个冲程板书：做功冲程做功冲程结束，活塞继续由下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。

初中物理《内能与热机》单元教学设计以及思维导图《内能与热机》主题单元教学设计适用义教版九年级年级所需8课时时间主题单元学习概述《内能与热机》这一主题单元，是九年级物理的第二单元。

本单元要让学生了解生活中常见的温度值，知道温度计的原理和方法;了解内能与温度的关系;知道内能改变的两种方法是做功和热传递，比热容的概念要在科学探究的基础上培养学生的合作意识，初步形成整体观点。

对于内燃机的学习，在了解四冲程内燃机的工作原理的基础上，了解内燃机的主要结构及能量转化转移情况，要了解内燃机的在现代生活中的应用和作用，了解内燃机的发展对人类进步起到的作用。

在教学中中让学生接触温度计等常见仪器。

而对比热容概念的建立则可以通过有趣的、易操作的探究活动来进行。

让学生在探究物理现象的同时，激发他们学习物理的兴趣，初步培养他们观察物理现象、应用物理知识解释现象的能力，为后续的科学探究活动打下基础。

本单元专题一是温度与内能，专题二科学探究物质的比热容，专题三内燃机，主题四热机效率和环境保护，本单元从介绍温度与内能入手，引出比热容的概念，从介绍内燃机，建立热机效率的概念，拓展了学生的视野，激发了学生的学习兴趣。

这样的处理，便于让学生先从整体上认识了解内能的转化与转移，再进一步了解热机的效率，最后在分析内燃机的作用及环境污染的问题中，让学生较全面的把握关于本单元内容。

主题单元规划思维导图主题单元学习目标知识与技能:1、了解温度的概念。

2、了解液体温度计的工作原理，会使用温度计测量温度。

3、了解热量的概念。

4、了解比热容的概念，5、知道热机的概念，了解汽、柴油机的构造。

6、建立燃料热值的概念。

过程与方法:1、通过探究活动，认识改变物体内能的途径。

2、能根据比热容解释简单的物体的吸放热问题。

3、能经历科学探究比热容的过程。

4、能表述内燃机的工作状态与能量转化。

5、能据燃料的热值计算有关热量问题。

情感态度与价值观:1、能用温度术语描述生活中的热现象。

内燃机教学目标（1）知识与能力目标：①了解热机发展历史,知道热机能量转化。

②理解四冲程内燃机构造和工作原理③知道汽油机和柴油机的主要区别和用途。

④学习用分析和比较的科学研究方法学习物理，学会使用信息技术平台进行物理知识学习。

（2）过程与方法①通过平台，学生自主学习《内燃机微课程》。

②通过观察四冲程汽油机和柴油机结构图，观看微课程在线视频，掌握四冲程内燃机工作过程，分析汽油机和柴油机的构造特点，学习分析和比较科学研究方法。

（3）情感态度价值观：①了解内燃机在生产和生活中的应用，感受到技术进步对人类社会发展所起的推动作用，增强学生将科学知识转化为生产力的意识。

②学生通过平台开展自主学习，培养学生利用信息技术进行物理知识学习情感。

教学重点：热机的能量转化、四冲程汽油机和柴油机的工作过程。

教学难点四冲程汽油机和柴油机在结构、工作过程等方面的异同点和能量转化。

教学资源准备：构建《内燃机》一节知识点相关内容的微视频、微课程和学习。

教学策略根据《内燃机》知识内容在课标中的要求和学生的学情实际，实现课堂教学的“翻转”，在教学设计中采取如下策略：1.为学生自主学习提供知识资源。

在教学内容准备上，制作《内燃机微课程》，微课程里有知识讲解，图片说明、内燃机工作过程微视频，活化了教材中知识和学习要求，拓展了教材中的知识内容，供学生课前自主学习和课后自主复习。

2.为学生自主学习搭建网络平台。

建立学生学习，将内燃机微课程放在上，学生通过不受时间、地点限制进行自主学习，并将学习过程中存在的困难和问题，通过互动栏目，随时反馈给教师，教师将学生提出的问题作为课堂教学内容。

3.为开阔学生视野，深化学生对课堂知识的理解，利用信息技术平台拓展课堂知识链。

现代科学技术的进步，热机的应用发展很丰富，由蒸汽机、内燃机发展到蒸汽轮机、燃气轮机、火箭发动机，其火箭发动机技术先进、应用领域前沿，其简单的基本原理已在九年级学生掌握的知识X围之内，利用信息技术平台提供这些知识资源，扩展学生知识的学习X围。

内能与热机一、物体的内能1、内能（1）物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和叫做物体的内能，内能是指物体内所有分子具有的能量，而不是指单个分子的能量。

（2）决定物体内能大小的因素主要是物体质量、温度和体积，因为质量决定了分子的数目，温度决定了分子热运动的快慢，而体积与分子势能有关。

同一物体条件下：①同体积：温度越高，内能越大，温度越低，内能越小。

②同质量：温度越高，分子热运动越激烈，内能越大。

※重要考点：温度影响物体的内能。

（3）内能与机械能的区别与联系：①内能：物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和（微观）机械能：是整个物体做机械运动时具有的动能和势能的总和（宏观）。

②物体的内能与温度密切相关；物体的机械能与温度无关。

③物体的内能大小取决于物体的质量、体积和温度，一切物体在任何情况下都具有内能，物体内能永不为零；物体的机械能大小取决于物体的质量，相对位置和速度，在一定条件下，机械能可能为零。

④机械能和内能可以相互转化。

（4）内能的国际单位是焦耳，简称焦，用“J”表示。

2、改变物体内能的两种途径改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，这两种方式是等效的。

做功改变物体的内能，实质是内能和其他形式的能的相互转化，对物体做功，它的内能增加，是其他形式的能转化为内能；物体对外做功，它的内能减少，是内能转化为其他形式的能。

用热传递的方式改变物体的内能，实质是内能在物体间的转移，能的形式不变，物体吸收了热量，它的内能就增加，物体放出了热量，它的内能就减少。

热传递的三种方式：热传导，对流，热辐射。

热传递的条件：①物体间存在温度差。

传递到温度一致时热传递停止。

②高温物体向低温物体传递内能（即热量），温度降低，低温物体吸收能量，温度升高。

※考点：做功和热传导在改变物体的内能上是等效的3、热量：热量是物体通过热传递方式所改变的内能。

（1）热量本身不是能量，不能说某个物体具有多少热量，也不能比较两个物体热量的大小。

《内能与热机》课堂教学设计一、课程标准的有关规定课程目标1、情感·态度·价值观：感受知识的力量，养成节约用水、保护环境的好习惯。

2、能力：通过一系列的问题，来提高学生的动手动脑思考的能力。

在科学探究活动中，培养了学生初步分析概括能力，具有对科学的求知欲。

3、知识：知道改变内能的两种途径，理解并能应用比热容，知道内燃机的工作原理，学会节约资源、保护环境从身边小事做起。

二、教学内容分析：内能是在学生认识了热现象之后，进一步探究热现象本质的开始篇，由此开始了解内能，了解热的本质。

内能跟八年级时所学的看不见的运动有一定的联系，这要求学生要重拾旧课本，使知识前后连通。

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。

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。

三、学生学习情况分析:学生对能量有了一定的知识基础和认识，对于学习内能有了一定的帮助，比如刚接触内能，一定会想知道影响内能的因素，具体是怎么影响的，这非常有利于学生掌握内能这一重点内容。

四、教学目标1．知道什么是内能以及改变内能的两种方法；2．理解比热容和热值的的概念，会进行热量的相关计算；3．知道四冲程内燃机的工作原理和能量转化，会计算热机效率。

五、学习重点、难点及解决办法：学习重点：改变内能的两种途径及应用实例，比热容的理解与应用计算，热机效率的相关计算和提高措施。

学习难点：综合计算。

解决办法：重难点内容逐一展开、由浅入深、逐一突破、循序渐进。

六、设计思路按照知识点回顾—知识点理解---知识点应用的步骤来逐一展开，达到由浅入深、逐层深入、对知识点融会贯通、活学活用的的课堂效果。