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12．4　热机与社会发展
1．物理观念：
(1)知道热机的概念，了解热机的工作原理。
(2)了解汽油机和柴油机都是内燃机，知道两者在构造和工作过程中的异同点。
2．科学思维：
(1)通过分析汽油机和柴油机的构造及工作过程的异同，学习分析和类比的科学研究方法。
(2)能通过观察和分析概括出热机的工作原理，利用热机的知识解释和解决实际问题。
3．科学探究：
通过生活中的观察和模型对比，探究内燃机的工作过程，培养学生归纳相关结论的能力。
4．科学态度与责任：
(1)通过了解蒸汽机的发展历程，认识人类非凡的创造力对世界的影响。
(2)通过汽油机和柴油机的工作原理的学习，了解热机对人类文明的促进和对环境造成的污染，培养学生节能环保的意识和可持续发展的社会责任感。
教学重点：热机的共同特点，汽油机的构造、工作原理和过程。
教学难点：热机工作过程的能量转化情况。
多媒体课件、视频资料。
一、情景引入
做功改变内能的实质：能量转化。
二、新课教学
探究点一：热机的作用及其发展
1．热机的作用：热机在人类社会发展过程中产生了重要的推动作用，阅读课本P38插图，想一想热机给我们带来了什么好处？感受科学技术对社会发展所起的作用。
2．热机的发展：利用多媒体或挂图展示历史上和现实中的热机，让学生感受热机的丰富多彩和广泛用途。
3．从能量转化的角度来分析，得出热机的共同特点：将燃料燃烧时的化学能转化为内能，再通过做功把内能转化为机械能。
探究点二：汽油机
利用模型、课件，分析汽油机的结构。(课本P39－40图)
1．了解汽油机的基本结构和各部件的作用。明确每个冲程的完成过程和其中能量的转化情况。
2．出示柴油机的结构图，自学课本P41信息浏览的内容，小组之间交流、讨论分析出汽油机与柴油机有哪些不同点？
出示课件，展示不同点。
区别 汽油机 柴油机
构造 火花塞 喷油嘴
吸入的物质 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气
燃料燃烧的方式 点燃式 压燃式
　　总结：(1)柴油机一个工作循环也包括四个冲程。(2)在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次。在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。(3)在这四个冲程中，利用飞轮的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程。
探究点三：热机的效率
1．概念：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
2．常见热机的效率。
探究点四：热机与环境
利用互联网、生活经验等，分析热机工作时所造成的污染。
1．汽油机的燃料：含铅汽油、无铅汽油、乙醇汽油。
2．火箭：我国的“长征”系列运载火箭。
3．热机造成的污染分析。
12．4　热机与社会发展
一、热机
1．概念
2．热机的种类
二、汽油机
1．汽油机的工作原理
2．汽油机与柴油机对比
三、热机的效率
四、热机与环境
热机是“热与能”的最后一节，本节的教学内容属于应用性的知识，与生产、生活有密切的关系。热机实质上是将化学能转化为内能，再由内能转化为机械能的机器。就其相关知识而言，热机的教学可以和人类社会生产力的发展、环境保护和人类的可持续发展等相联系，可拓展的范围相当广泛。
基于生活经验，学生对于“发动机”的概念并不陌生，但对于“热机”及其工作原理的了解却基本上都是空白。本节内容的学习要以机械能、内能、能量的转化等知识为基础，通过实验引入，帮助学生复习了已学的知识的同时，引出了热机，逻辑清晰严密。再通过热机历史的了解，帮助学生认识物理学推动了人类的进步及艰辛的演变道路，帮助树立科学的价值观：凡事不能一蹴而就，需要不断改进，没有最好，只有更好。再通过热机工作原理的讲解，帮助学生深入地了解热机及热机的效率，由于本节内容热机属于知识性内容，不易进行实验操作演示，因而我结合了Flash、PPT等多媒体对教学起到了很大的帮助和促进作用，帮助学生进行理解，突破了难点，抓住了重点，很好地解决了传统教学在本节内容教学的不直观，不容易理解的困难。12．2　热量与热值
1．物理观念：
(1)了解热量的概念及单位，知道热量是在热传递过程中物体内能的改变。
(2)知道当质量一定时，水吸收的热量跟温度的升高成正比；升高的温度相同时，水吸收的热量跟它的质量成正比。
(3)了解燃料热值的定义，知道热值的单位，会描述热值的物理意义。
(4)知道热值是燃料的一种特性，反映的是燃料的放热本领大小，仅取决于燃料的种类。
2．科学思维：
利用热值的概念，推理归纳出燃料完全燃烧时放出热量的计算公式，并能进行简单计算。
3．科学探究：
探究水的吸热与其温度变化、质量的关系，体会控制变量法和转换法在实验过程中的应用，学会分析和处理实验数据，总结发现物理规律。
4．科学态度与责任：
利用探究性学习活动培养学生乐于思考、实事求是的科学态度和节能环保的责任意识。
教学重点：热量的概念，理解燃料的热值。
教学难点：热量的概念。
水、温度计一支、酒精灯一盏、火柴一盒、铁架台一套、秒表一只、多媒体设备、量筒(100 mL)一只。
一、情景引入
1．改变物体内能的方式：做功和热传递。
2．热传递的实质：内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分。
二、新课教学
探究点一：热量
1．热量的概念。
在物理学中，把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。
强调：(1)热量是为了描述和量度热传递过程中内能的变化而引入的，热量是一个过程量，它对应于热传递的过程。
(2)一个物体的温度即使很高，也不能说它含有的热量多；反之，物体的温度低，也不能说它含有的热量少。如果没有发生热传递，就谈不上热量。
(3)在热传递过程中，高温物体内能减少，放出热量，低温物体内能增加，吸收热量。
2．热量的表示符号和国际单位。
热量是内能变化多少的量度，其单位应与内能单位相同。
探究点二：探究水吸收或放出的热量
思考：水吸收的热量与水的质量、水温升高的多少的关系。
1．提出问题：物体吸收或放出热量的多少与哪些因素有关？
2．引导学生根据生活经验和事实进行猜想。
讨论：
(1)在家用燃气将初温相同的一壶水与半壶水都烧开，它们温度变化量的关系如何？谁吸收的热量多？你是如何判断的？
(2)将初温相同的一壶水烧成温水与烧成开水，水温的变化量如何？谁吸收的热量多？
学生能从生活经验得出：
水的质量越大、升高的温度越多，吸收的热量也越多。
3．学生活动：探究水的吸热与其质量、温度变化的定量关系，按照课本P27活动1进行实验。
得出结论：当质量一定时，水吸收的热量与升高的温度成正比；当升高的温度相同时，水吸收的热量跟它的质量成正比。
4．英国物理学家焦耳经过实验得出：1 kg纯水温度升高(或降低)1 ℃时，吸收(或放出)的热量是4.2×103 J。
拓展训练：
(1)1 kg水温度升高1 ℃时，吸收的热量是 4.2×103 J。则：2 kg水温度升高1 ℃需吸收多少热量？2 kg水温度升高10 ℃需吸收多少热量？
(2)1 kg砂石温度升高1 ℃时，需吸收的热量是0.92×103 J。1 kg砂石温度升高10 ℃，需吸收多少热量？10 kg砂石温度升高10 ℃，需吸收多少热量？10 kg砂石温度从10 ℃升高到100 ℃，需吸收多少热量？
探究点三：燃料的热值
1．燃料。
(1)从生活中需要燃烧燃料放出热量引入。
(2)列举生活中常见的燃料，并分类。(课本P28图12－2－2)
(3)思考讨论：
不同燃料燃烧的过程有哪些相同点和不同点？
学生交流后，教师及时总结，明确燃料燃烧过程都要放热，但质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量不相等。
2．热值：表示燃料燃烧时的放热本领。
热值的定义：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量之比，叫做这种燃料的热值。
热值的单位：气体燃料的热值单位是J/m3，液体、固体燃料的热值单位是J/kg。
3．查看课本P29的常见气体、液体、固体燃料热值表，回答问题。
(1)哪一种燃料的热值最大？说出它表示的物理意义。
(2)为什么液态氢是火箭的理想燃料？
练一练：
(1)查一查酒精的热值是多少？说说它表示的物理意义。
(2)3 kg的酒精完全燃烧一半可放出多少热量？剩余酒精的热值是多少？
(3)3 kg的酒精完全燃烧可放出多少热量？
4．燃烧的效率问题和污染。
多媒体投影展示锅炉烟囱、蒸汽机车冒黑烟等类似情景，提出问题让学生思考：这些燃烧存在哪些问题？
组织学生交流，最后归结到燃烧效率和环境污染两个方面，指出燃料不能完全燃烧会浪费燃料，降低效率，造成污染。
引导学生分析燃料燃烧所产生热量的流向，知道哪些是有用的，哪些被浪费掉了，进一步理解效率的意义。
比较普通家用煤炉、普通燃煤锅炉和现代化锅炉的效率时，通过多媒体投影、挂图展示相关情景。
延伸：让学生知道节约能源、减少污染是可持续发展观的重要目标。
12．2　热量与热值
一、热量
1．物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量
2．热量的单位：焦耳(J)
二、探究水吸收或放出的热量
三、燃料的热值
1．把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量之比，叫做这种燃料的热值
2．热值的符号：q；单位：J/kg、J/m3
本节课是在上一节内能的基础上引出热量的概念，大多数学生比较容易接受，但对物体吸收和放出热量的实验探究，不少同学的实验效果不太理想，占用时间太多，今后教学需要重新设计这个实验。对“燃料的热值”的教学，采取让学生根据阅读后自己总结、自主探究，应该说效果还是相当不错的，但对燃料热值的特性和有关热值、热量的计算，还需通过一定的习题加以训练，从而使学生更容易理解和掌握。第十二章　内能与热机
12．1　内　能
1．物理观念：
(1)知道内能的概念，知道内能的单位，能简单描述温度和内能的关系。
(2)知道做功和热传递可以改变物体的内能。
(3)知道做功和热传递对于改变物体的内能是等效的。
2．科学思维：
通过与机械能中的动能和势能做类比，建立内能的概念。体会类比法在物理学中的应用。
3．科学探究：
通过对生活实例的分析、实验探究，总结归纳出改变物体内能的方式。
4．科学态度与责任：
(1)学生体验科学探究的过程中，激发主动学习的兴趣。
(2)通过演示实验使学生养成乐于观察、勤学好问的科学态度。
(3)鼓励学生自己查找资料，培养学生自主学习的习惯。
教学重点：改变物体内能的方式。
教学难点：内能的概念。
装有适量冷、热水的烧杯、铁丝、空气压缩引火仪、酒精灯、锤子、铁砧、砂纸等。
一、情景引入
展示汽车、火车、轮船、喷气式飞机、火箭的图片，让学生看图比较，讨论交流，找出它们的相同点。
交流、归纳要点。
(1)都需要燃烧燃料；
(2)最后都产生动力，带动其他机器工作。
引导：它们都利用燃料燃烧释放出的内能来产生动力。那么，什么是内能呢？
二、新课教学
探究点一：物体的内能
阅读课本P23，交流讨论。
(1)什么叫做物体的内能？对于物体具有内能，你是怎样理解的？
(2)同一物体的内能与其温度有什么关系？为什么？
(3)为什么说“一切物体，不论温度高低，都具有内能”？
每个小组向全班汇报一个问题；教师及时点评总结。
探究点二：改变物体内能的方式
1．内能是可以改变的。
物体的内能跟温度有关，物体的温度可以改变，内能也是可以改变的。
2．怎样才能改变物体的内能。
(1)活动：每个小组准备铁丝、酒精灯、热水、锤子、铁砧、砂纸等，让学生自己想办法并实际操作，改变铁丝的内能。
学生汇报操作方法，对各种不同方法梳理归类，明确改变物体的内能有两种不同的方式：做功和热传递。
(2)分析课本P24图12－1－2，判断改变物体内能的方式。
3．用做功的方式可以改变物体的内能。
(1)演示：压缩空气引火。
(2)列举生活中的有关事例，并进行分析解释。
4．用热传递的方式可以改变物体的内能。
(1)热传递的三种方式及各自的特点。
通过多媒体投影展示传导、对流和辐射的定义：
①传导——热沿着物体传递叫做传导；
②对流——靠液体或者气体的流动来传递热的方式叫做对流；
③辐射——热由物体向外发射出去叫做辐射。
(2)阅读课本P25活动2，思考并讨论。
①图中三种情况各是通过哪种方式改变物体内能的？
②传导、对流和辐射这三种热传递方式有哪些相同点和不同点？
学生总结归纳。
相同点：内能都是从高温物体转移到低温物体的，或从物体的高温部分转移到低温部分。
不同点：传导是热沿着物体传递，物体并不运动；对流是靠物体(液体或气体)流动传热；辐射不需要媒介，热直接传递出去。
(3)列举热传递改变物体内能的实例。
探究点三：做功和热传递对于改变物体的内能是等效的
例：想办法使手的内能增加，判断是属于做功还是热传递改变物体的内能。
思考：课本P25“想一想”。
12．1　内　能
一、物体的内能
1．概念
2．举例
二、改变物体内能的方式
1．活动1　用做功的方式改变物体的内能
2．活动2　用热传递的方式改变物体的内能
三、做功和热传递对于改变物体的内能是等效的
内能是个较为抽象的概念，在教学中我采用了类比的方法，希望学生在旧知识的基础上能较好地理解内能概念；这种教学方法是我们物理教学中的重要方法，教会学生掌握这种方法意义重大。
本节课通过探究活动，使学生体会到了改变物体内能的方式有两种：一是做功；二是热传递。探究实验帮助学生有了一定的感性认识，从而降低了他们学习知识的难度。在物理教学中实验探究的作用不容忽视，实验探究不但帮助师生攻克教学中的难点，而且实验探究方法的设计及小组交流讨论可以培养学生的探究和创造能力及合作精神，本节课就力图让学生通过探究实验及小组讨论来完成本节重要教学内容，在教给学生学习方法的同时，让他们体验到成功的“喜悦”，提高学生学习物理的兴趣，使师生取得良好的教与学的效果。12．3　物质的比热容
1．物理观念：
(1)了解比热容的概念，知道比热容的单位。
(2)知道比热容是物质的一种属性，会查比热容表，了解一些常见物质比热容的大小关系。
(3)能根据比热容的定义公式进行简单的热量计算。
(4)知道水的比热容较大，并能运用比热容的知识解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。
2．科学思维：
(1)通过实验探究物质吸、放热情况，建立比热容的概念。
(2)了解比值定义法是物理学中常用的科学方法。
(3)从物理学视角，利用比热容的概念推理总结出物体吸收(或放出)热量的计算公式。
(4)能利用比热容的知识解释简单的自然现象，培养观察和分析解决问题的能力。
3．科学探究：
(1)通过探究水和砂石的吸、放热性能，体会控制变量法和转换法在实验过程中的应用，学会分析和处理实验数据，总结发现物理规律。
(2)通过对生活实例的分析与探究，培养学生对物理规律的好奇心和探究欲望。
4．科学态度与责任：
(1)利用探究性学习活动培养学生乐于思考、实事求是的科学态度。
(2)通过了解比热容在日常生产、生活中的应用，培养学生用所学知识服务人类的社会责任感，激发学习物理的学习兴趣。
教学重点：比热容概念的建立。
教学难点：探究不同物质吸、放热性能不同的实验。
水、煤油各80 g、易拉罐两个、温度计一支、酒精灯一盏、火柴一盒、铁架台一套、秒表一个、多媒体设备、量筒(100 mL)一个等。
一、情景引入
投影几幅天气预报图片，由学生分析某一内陆城市某一天的气温变化以及同一天同一纬度某一海滨城市的气温变化。
提出问题：同一天这两个地方的温差为何如此之大？
激发学生思考，进而提出课题：比较不同物质的吸、放热性能。
二、新课教学
探究点一：探究物质的吸热、放热性能
活动：探究不同物质的吸热、放热性能。
1．提出问题：物体吸收热量的多少与物质种类是否有关？
2．猜想与假设(只有两种可能)。
(1)物体吸收热量的多少与物质种类有关；
(2)物体吸收热量的多少与物质种类无关。
3．制订计划与设计实验。
物体吸收热量的多少与质量、温度的变化量有关，可能与物质种类也有关系，实验时，为了验证物体吸热的多少与物质的种类是否有关，我们应该怎样做呢？
学生讨论实验方案。
研究方法：控制变量法。
思考问题：
(1)如何选取物质：选取________相同的两种不同物质，如水和砂石。
(2)如何使水和砂石的温度升高？
(3)如何比较水和砂石哪个升温更快？
(4)如何判断温度的变化？
(5)在考虑了上述几个问题后，谈谈你的思路。
(学生交流与讨论、发表见解)
4．进行实验与收集证据(按课本P33活动实验)。
5．分析论证。
物体吸收、放出热量的多少与物质的种类有关，即不同物质吸热、放热性能不同。
探究点二：比热容
设问：如何比较不同物质吸热、放热性能的差异呢？
引导学生在相同条件下比较：即必须让物质质量相同，温度升高也相同。很明显：如果物质质量都取1 kg，温度都升高1 ℃，比较起来最方便。
进而引入比热容的概念。
1．比热容的定义：1 kg某种物质，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量，叫做这种物质的比热容。
2．比热容的单位：它由质量、温度、热量的单位复合而成，类比速度等物理量的单位组成，组合出比热容的单位是J/(kg·℃)，读作“焦每千克摄氏度”。
3．速查比赛。
课本P35表12－3－2中比热容最大的物质是________；它的比热容是____________。
4．基础训练。
(1)1 g水的比热容是____________；1 kg水的比热容是：____________。
(2)冰的比热容是____________；可见物质在不同状态时，比热容不同。
5．分析活动开始时留下的悬念。
同一纬度的内陆城市与海滨城市温差大的原因是什么？
学生讨论：
1．分析海陆风的成因。
2．水稻育秧问题：
水稻是喜温作物，在每年三、四月份育秧时，为了防止霜冻，傍晚常常在秧田里灌一些水过夜，第二天太阳升起后，再把秧田里的水放掉，你能解释原因吗？
3．三峡蓄水后，对上游的气候会不会产生什么影响？
探究点三：热量的计算
1．学生演算：
(1)2 kg水温度升高1 ℃需吸收多少热量？
(2)2 kg水温度升高10 ℃需吸收多少热量？
(在评讲的过程中谈解题的规范性要求)
2．知道了物质的比热容c，又知道这种物质的质量m，以及升高的温度(t2－t1)。
根据比热容的公式c＝，可计算出物体温度升高时吸收的热量Q吸＝cm(t2－t1)。
例题：质量为2 kg的砂石，温度从10 ℃升高到20 ℃，吸收了多少热量？
3．知道了物质的比热容c，又知道这种物质的质量m，物体的温度由t1降低至t2时放出的热量可以写成Q放＝cm(t1－t2)。
例题：质量为5 kg的水，温度由50 ℃降低到30 ℃，放出了多少热量？
12．3　物质的比热容
一、探究物质的吸热、放热性能
二、比热容
三、热量的计算
比热容的概念是本节学习中的重点，本节课是在学生学习了热传递、热量知识的基础上，进一步研究物体温度升高时吸收热量多少与哪些因素有关，从而提出了比热容的概念。本节课是从学生的日常生活常识出发提出问题，经过探究活动得出结论，并应用探究所得结论解释一些生活中的现象，新教材更为关注的是学生的生活体验和实验探究。本课时教学内容主要是比热容的概念的建立，这是进行热量计算的基础。
本节课我从学生角度看，初中学生已基本掌握探究的模式程序，基本掌握了控制变量、转换、比值定义等方法的运用，本节的探究活动采用的是一种开放式的探究模式，充分发挥学生的主动性和创造性，让学生在探究活动中切实体验物质的特性，以加深学生对比热容概念的理解。
我这节课做得好的地方在于，特别重视设法让学生体会到“生活的物理，社会的物理”。我在设计此课时，从天气预报入手，引入新课；又利用所学知识解释生活中、自然界的一些现象，这些会使学生认识到生活中无处不蕴含着物理知识，极大激发了学生学习物理的兴趣。并能用比热容的公式来计算热量。
在教学过程中，我注意启发引导学生举例分析比热容在生活中的应用，让学生体会了解沿海地区比内陆地区昼夜温差小的原因，从而极大地发挥了学生的主观能动性，调动了学生的学习积极性。
总之，我对教材进行了一系列的创新，如问题的提出方式，探究方案的设计等等。这些创新有利于培养学生的兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力。

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