资源简介

《机械能与内能的相互转化》教学设计
1．教学目标
1.1知识与技能
（1）知道做功是改变物体内能的另一种方式。
（2）了解热机基本结构和工作原理。
（3）知道四冲程内燃机工作过程中的能量转化。
1．2过程与方法
（1）通过探究实验，了解做功是改变物体内能的另一种方式。
（2）通过观察和分析，了解热机基本结构和工作原理。
1．3情感、态度与价值观。
（1）通过探索性实验，提高观察能力、实验操作能力和比较、分析、概括的能力，
（2）培养学生实事求是的科学态度和浓厚的学科知识。
2．教学重点
（1）做功和内能改变的关系
（2）四冲程内燃机工作过程中的能量转化
3．教学难点
（1）机械能和内能相互转化的实验操作及应用
（2）热机的工作原理
4．器材准备
细铁丝、棉线、空气压缩引火仪，电子式火花发生器、汽油机模型实物及其多媒体课件
5．教学方法
亲身体验法、实验观察法、分析归纳法、 自主、合作、小组探究
6．设计理念
（1）重视实验探究教学。充分发挥学生的主题作用，调动学生的学习积极性，主动参与课堂。
（2）指导学生进行实验，引导学生进行分析、归纳和总结。
（3）承认学生的个体差异和发展潜能；在教学中鼓励学生提出问题，发表自己的想法，引导学生进行讨论和交流，加强“师生”、“生生”互动。
（4）根据学生的认知特点，循序渐进地开展教学。注重运用本节知识解决实际问题，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。
7．教学过程
一、引入新课
同学们一起讨论书本上12-28插图，为什么汽车高速行驶较长时间后，轮胎的温度会升得很高？
（板书：机械能与内能的相互转化）
二、进行新课
轮胎的温度为何会升得很高，要弄清原因，我们首先要了解做功能否改变物体的内能？
先请同学们认真看书自学P49活动12.6研究做功能否改变物体的内能，利用桌上器材通过小组合作完成实验，并将实验的体验结果在小组内交流。
教师点拨：
1．实验12—30折弯铁丝的速度要从慢到快，触摸时小心烫手。
2．利用棉线做实验时手划过的速度不要太快，以免把手划破
〖设计思想：初步构建做功可以改变物体内能的方法，通过反复的弯折铁丝和利用棉线划过手指这类实验，给学生深入体验的机会和空间，有效的帮助学生构建知识体系，掌握规律，提高学生的学习兴趣。〗
（一）提出问题：
（1）上述活动中，物体的内能有没有变化？增加还是减少？
（2）物体增加的内能是从何而来的？能量如何转化？
（3）我们生活中还有哪些现象和上述活动相似？
（板书：做功可以改变物体内能）
教师演示：
1.完成书本上压缩空气引火实验.
采用空气压缩引火仪，进一步提升学生对获取更大内能的认知深度，增加热机压缩冲程点火的过程的理解深度。
〖设计思想：该实验可以设计为两个步骤：先让压缩点火失败，然后再优化实验细节及注意事项，再次实验，用最明显的燃烧实验让学生感受机械能能转化为巨大的内能，体验实验的科学性和严密性〗
（二）提出问题：
压缩空气引火实验中，能量是如何转化的，是通过什么方式转化的？
（板书：对物体做功，物体内能会增加。机械能转化为内能）
2.完成书本上观察点火爆炸现象实验.
该实验要优化实验细节，注意安全细节，最好一次性成功。
〖设计思想：该实验成功完成，具有相当大的震撼效果，学生不仅在感受到机械能可以转化为内能，而且内能也可以转化为机械能，盒盖的“飞出”和“砰”的巨响，最大限度的激发了学生的参与积极性和思维深度，继续为内燃机的学习作好铺垫。〗
（三）提出问题：
做功可以使物体内能增加，那么做功可不可以使物体的内能减小呢？
思考：
1．图12—31实验中，酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的内能怎样变化？
2．燃气的内能转化为哪种形式的能量？
（板书：物体对外做功，内能减小。内能转化机械能）
（四）提出问题：
使铁丝内能增加的方法除了弯折以外，还有哪些？
学生列举方法，教师注意适当板书并把这些方法归类是属于做功还是属于热传递？
（板书：做功和热传递在改变物体的内能时是等效的）
（五）热机：
人们根据燃料燃烧后的燃气可对外做功这一原理制造了热机。
让学生自主阅读，自主对照书本P51—P52，并思考。
1．认真观察书本上的汽油机的结构图并对照多媒体课件，说出汽油机的各部分的名称。
2．了解什么是冲程，什么是一个工作循环？一个工作循环有几个冲程组成？
3．演示汽油机的模型，通过多媒体给学生提供一个慢速循环工作的内燃机动画视频，让学生通过文字和动画相结合，并说出汽油机是如何工作的？
尽可能让学生讲解，不完整的部分由其他同学补充，让学生反复观察和演示模型。教师因势利导，归纳出汽油机的四个冲程以及它们各有什么特点。
（板书：汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程）
4．学生演示吸气冲程（师介绍灯亮表示进气门打开）并说出吸气冲程的特点。
5．学生演示压缩冲程，其余学生观察并思考特点：
引导：燃气的温度升高了，但未能达到着火点，怎么办呢？（火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气）
6．做功冲程谁对谁做功呢？能量如何转化？
学生演示，对照多媒体课件回答：
燃气燃烧后内能，温度怎么变？废气如何处理？
7．学生演示排气冲程，说出特点。
8．小结：我们把这四个冲程称为一个工作循环。里面有一个主要冲程是燃气对外做功完成的，它是什么冲程？其他冲程靠什么完成？在这四个冲程中活塞上下往复运动几次，曲轴转动几圈？（生答）
〖设计思想：通过利用演示汽油机的模型，结合多媒体给学生提供一个慢速循环工作的内燃机动画视频，展示了内燃机的基本工作过程，联系压缩空气引火实验和点火爆炸的实验，循序渐进的帮助学生认识和理解内燃机及其能量转化过程。〗
（六）阅读P52—P53生活、物理、社会
〖设计思想：通过内燃机的发展史，向学生展示物理学科对人类社会作出的巨大贡献，让学生在学习中再次受到强烈的思想冲击，激发学生的学习兴趣。〗
（七）课堂小结：本节课你学到了什么知识？进一步巩固了什么学习方法？
（八）当堂反馈：
1．压缩冲程是 能转化为 能。做功冲程是 能转化为 能。
2．汽车高速行驶时，消耗了 能，轮胎的内能 ，温度 。
（九）作业布置：
1．通过热机的学习，解释热机的效率高低不同的原因。
2.在生产和生活中，热机会对环境造成何种影响？
8.板书设计
§ 12.4 机械能与内能的相互转化（一）
一、做功可以改变物体内能
1.对物体做功，物体内能会增加。机械能转化为内能
2.物体对外做功，内能减小。内能转化机械能
3.做功和热传递在改变物体的内能时是等效的
二、汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
9．教学反思
9.1老师在课堂上一定要做好主导的作用，提高学生的主体地位，在角色转换中完成本节课的教学。
9.2本节课主要讲解了内能和机械能的相互转化，实际上能量的转移和转化往往是同时发生的，因此在课堂教学中应通过大量的实例将两者有机地联系起来，不要机械地进行分割。这些实例既可以包括常见的生活和社会现象，也可以是一些生动有趣的小实验，通过对实例和实验现象的观察分析可以增强学生的感性认识，从而进一步了解能量的转移和转化。
9.3知识与技能的构建要循序渐进，在教学过程中要善于利用利用教学资源和教师智慧和学生智慧帮助学生构建相应的知识板块。
9.4在介绍热机的知识时要充分调动学生的积极性，放手让学生自学、观察、讨论，体现他们的主体地位。通过介绍热机的发展推动工业革命的故事，让学生了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，引导学生关心科技发展，增加社会责任感和树立科学的世界观。
9.5教学过程中有待突破的地方：
（1）过程与方法的结合不够圆润，会导致学习流程不流畅。
（2）压缩空气引火实验和点火爆炸的实验，细节处理不到位会导致实验不能一次性成功。
（3）热机四冲程介绍时，一个循环包含哪些冲程？其他冲程靠什么完成？在这四个冲程中活塞上下往复运动几次，曲轴转动几圈？冲程中的能量转化方向如何？等等，需要老师加强点拨和引导。
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