资源简介

12.4机械能与内能的相互转化
课 题 第十二章 第4节 机械能与内能的相互转化 课型 新授课
教学目标 1.明确做功是改变物体内能的另一种方式，理解其能量转化实质是其他形式的能与内能之间的相互转化，并知晓做功和热传递在改变物体内能上是等效的； 2.掌握外界对物体做功和物体对外界做功时，物体内能与温度的变化规律； 3.理解热机的定义，知道热机是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，了解内燃机是常见的热机类型及其分类； 4.掌握汽油机的工作原理，清楚其一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，明确每个冲程中阀门的开闭、活塞的运动方向及能量转化情况，以及一个工作循环中活塞往复次数、曲轴转动圈数、冲程数量和对外做功次数等规律； 5.理解燃料热值的概念，知道热值是燃料本身的一种特性，仅与燃料种类有关，掌握热值的单位，并能运用燃料完全燃烧放热公式进行简单计算。
教学重点 明确做功是改变物体内能的另一种方式，理解其能量转化实质是其他形式的能与内能之间的相互转化；知道热机是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；掌握汽油机的工作原理，清楚其一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，明确每个冲程中阀门的开闭、活塞的运动方向及能量转化情况；理解燃料热值的概念，知道热值是燃料本身的一种特性，仅与燃料种类有关，掌握热值的单位，并能运用燃料完全燃烧放热公式进行简单计算。
教学难点 掌握汽油机的工作原理，清楚其一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，明确每个冲程中阀门的开闭、活塞的运动方向及能量转化情况。
教学方式 讲授式、演示实验法、讨论式。
教具 多媒体 、机械能与内能相互转化的实验器材
教学过程设计 教师活动预设 学生活动预设 设计目的
【ppt3】图片引入： 以生活场景 “小朋友从滑梯滑下，臀部发热” 为切入点，通过设问引发学生思考，进而得出 “摩擦做功可以产生热量” 的结论，将生活现象与物理原理初步联系，实现从生活到物理的过渡。 【ppt4】 播放视频，然后结合视频中的现象，向学生提出问题 “橡胶塞为什么会被冲出？”，然后和学生一起分析得出 “高温高压的水蒸气对外做功，将内能转化为塞子的机械能，从而推动塞子冲出” 的结论。 【ppt5】 围绕“探究做功能否改变物体的内能”主题，设计实验 “将铁丝快速弯折十余次后触摸弯折处”。通过“做一做”引导学生动手操作，“想一想”引发思考，最终呈现实验现象“弯折处发烫”，并分析得出“反复弯折铁丝时，手对铁丝做功，使铁丝温度升高、内能增大”的结论，直观体现外界对物体做功可改变内能。 【ppt6】 同样探究“做功能否改变物体的内能”，进行“空气压缩引火仪实验”（玻璃筒底部放硝化棉，迅速下压活塞）。观察到“硝化棉燃烧、筒壁发烫”的现象，分析得出“压缩气体做功，使气体内能增大、温度升高，达到硝化棉燃点使其燃烧”，进一步验证了做功改变内能的原理。 【ppt7】 针对前两个实验提出两个核心问题：①物体增加的内能来源及能量转化方式（如铁丝内能来自手的做功，是机械能转内能；硝化棉内能来自空气传热，先由活塞机械能转空气内能）；②使铁丝升温的其他方法及能量改变方式（如加热是热传递，弯折是做功），并给出详细解答，深化对做功和热传递改变内能的理解。 【ppt8】 系统阐述做功改变内能的核心知识：1.做功是改变内能的另一种方式；2.做功的实质是其他形式能（如机械能）与内能的转化，热传递的实质是内能转移；3.做功和热传递在改变内能上是等效的，构建起本节核心概念的理论框架。 【ppt9】 列举“搓手生热、摩擦生热、钻孔生热、舂米生热”等生活实例，说明这些现象均通过做功改变物体内能，将理论知识与实际应用相结合，强化学生对概念的理解。 【ppt10】 总结做功与内能、温度的关系：4.外界对物体做功，物体内能增大、温度升高；5.物体对外界做功，物体内能减小、温度降低。并列举“水壶沸腾后壶盖被顶起、汤沸腾后锅盖跳动、瓶内打气后瓶塞跳起且出现白雾”等实例佐证，使规律更易理解。 【ppt11】 设计实验“透明塑料盒内滴入酒精，盖紧后用电子点火器点燃”，观察到“盒盖被冲开、盒口有白烟”。分析得出 “酒精燃烧产生的燃气对外做功，内能转化为盒盖的机械能，燃气内能减小、温度降低，导致周围水蒸气液化成“白烟”，并关联热机工作原理，为后续热机内容铺垫。 【ppt12】 定义热机为“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”，说明内燃机是最常见的热机类型，并介绍其分类，明确热机的核心功能及主要类型。 【ppt13】 展示四冲程汽油机的构造原理图和实物图，标注关键部件，并说明汽油机是以汽油为燃料的内燃机，帮助学生认识汽油机的结构组成。 【ppt14】 定义“冲程”为“活塞从气缸一端运动到另一端的过程”，指出多数汽油机通过“吸气、压缩、做功、排气” 四个冲程的循环实现连续工作，并播放“四缸汽油机原理模拟视频”，为理解工作过程提供可视化支持。 【ppt15】 总述汽油机工作循环的四个冲程，配以图示和 播放“汽油机动画原理视频”，让学生对四个冲程形成整体认知，为后续分冲程讲解做铺垫。 【ppt16】 详解汽油机吸气冲程 【ppt17】 详解汽油机压缩冲程 【ppt18】 详解汽油机做功冲程 【ppt19】 详解汽油机排气冲程 【ppt20】 详细系统总结一个工作循环的规律。 【ppt21】 以“汽车燃料为何不同”设问，提出猜想“相同质量不同燃料燃烧放热不同”，并展示对应汽车图片，引出燃料热值的概念。 【ppt22】 设计实验5g酒精和5g面巾纸分别加热300g水，记录水温变化，通过“做一做”“想一想”引导学生操作与思考，探究不同燃料的放热差异。 【ppt23】 呈现实验数据，得出结论 “质量相等的不同燃料，充分燃烧放出的热量一般不同”，为热值概念的引入提供实验依据。 【ppt24】 定义热值为“某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比”，明确单位，阐述物理意义 ，并说明热值是燃料的特性，奠定热值的理论基础。 【ppt25】 列出固体、液体、气体燃料的热值数据，强调热值与燃料种类的关联性，并以设问 “哪种物质热值最小？”引导学生关注数据细节。 【ppt26】 给出放热计算公式，并解释各物理量的单位及含义，为定量计算提供方法。 【ppt27、28】 科学世界 【ppt29、30】 知识迁移 【ppt31】 知识小结 听讲、思考、讨论 观看、思考、讨论 实验、参与、讨论 实验、参与、讨论 分析、总结 归纳、概括 观看、思考 思考、总结 实验、参与、讨论 听讲、记忆 听讲、记忆 听讲、思考 概括、总结 听讲、记忆 听讲、记忆 听讲、记忆 听讲、记忆 概括、总结 思考 实验、参与、讨论 思考、总结 听讲、记忆 观看、辨析 听讲、记忆 通过设问引发学生思考，目的是将抽象的物理知识与学生熟悉的生活现象相联系，激发学生的学习兴趣，让学生初步感知摩擦与热量产生的关系，实现从生活到物理的自然过渡，为后续学习做功改变物体内能奠定感性认知基础。 其目的是通过直观的视频现象，引导学生观察和思考，让学生认识到高温高压的水蒸气对外做功时，内能可以转化为机械能，帮助学生理解物体对外做功时能量的转化情况，为深入学习机械能与内能的相互转化提供具体实例。 此设计目的是让学生通过亲自动手实验，直观感受外界对物体做功时物体内能的变化，即弯折处发烫体现出的内能增大、温度升高，从而加深对 “外界对物体做功可改变内能” 这一原理的理解，培养学生的动手操作能力和观察分析能力。 强化学生对 “外界对物体做功，物体内能增大” 的认知，同时让学生了解这种能量转化在实际实验中的具体体现。 目的是帮助学生梳理实验现象背后的本质，明确物体增加的内能来源及能量转化方式，区分做功和热传递两种改变内能方式的不同实质，深化学生对做功和热传递改变内能的理解，培养学生的逻辑分析能力。 其目的是构建本节核心概念的理论框架，让学生从理论层面系统掌握做功与内能变化的关系，形成对该部分知识的整体认知，为后续的应用和拓展打下坚实的理论基础。 目的是将理论知识与实际应用相结合，让学生认识到物理知识在生活中的广泛存在，通过熟悉的实例进一步强化对 “做功改变物体内能” 概念的理解，使抽象的知识更具体化、形象化。 让学生进一步认识到燃气对外做功时的能量转化，即内能转化为机械能，同时关联热机工作原理，为后续讲解热机的知识做好铺垫，实现知识的自然过渡。 让学生明确热机的定义和核心功能 —— 将内能转化为机械能，了解内燃机作为常见热机类型的分类情况，为后续学习汽油机的工作原理提供背景知识，使学生对热机有初步的整体认识。 帮助学生认识汽油机的结构组成，了解各关键部件的名称和位置，为理解汽油机的工作原理奠定结构认知基础，让学生在后续学习冲程工作时能将部件与运动对应起来。 每个冲程的讲解目的是让学生明确该冲程中阀门的开闭、活塞的运动方向及能量转化情况，逐个突破汽油机工作原理的细节知识，帮助学生深入理解每个冲程的具体工作状态，从而掌握汽油机的工作原理。 让学生通过实验探究不同燃料燃烧放热的差异，培养学生的实验操作能力和观察能力，为后续得出热值概念提供实验依据，使学生对热值的理解更具实践性。 通过具体的数据让学生直观感受不同燃料热值的差异，进一步强化 “热值与燃料种类有关” 的认知，同时通过设问引导学生关注数据细节，培养学生分析数据的能力。
板书设计 第4节 机械能与内能的相互转化 一、做功——改变内能的另一种方式 1.做功是改变物体内能的另一种方式； 2.做功改变物体内能的实质是其他形式的能与内能之间的转化； 3.做功和热传递在改变物体内能上是等效的； 4.外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高； 5.物体对外界做功，物体的内能会减小，温度降低。 二、热机 1.热机：是热力发动机的简称，它是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。 2.内燃机：是最常见的一种热机。 3.内燃机分类：汽油机、柴油机、天然气发动机。 4.汽油机 （1）冲程 （2）工作循环 （3）工作规律 三、燃料的热值 1.热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。符号：q。 2.单位：焦每千克；符号：J/kg；气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。 3.物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 4.燃料燃烧放热公式：固体燃料Q放=qm；气体燃料Q放=qV。

展开更多......

收起↑