1、教案：13.4 热机效率和环境保护一、教学内容本节课的教学内容选自沪科版九年级全一册初三物理同步备课，主要涉及13.4章节的内容。本节内容主要包括热机效率的定义及其计算方法，以及热机工作过程中如何提高效率和减少环境污染。二、教学目标1. 让学生理解热机效率的概念，掌握热机效率的计算方法。2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。3. 增强学生的环保意识，提高学生对热机工作过程中环境保护的认识。三、教学难点与重点重点：热机效率的定义及其计算方法。难点：如何提高热机效率和减少环境污染。四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。学具：笔记本、课本、练习题。五、教学过程1. 实践情景引入：以
2、汽车的燃油消耗为例，让学生思考燃油消耗与热机效率的关系，引出本节课的主题。2. 知识讲解：（1）讲解热机效率的定义：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。（2）讲解热机效率的计算方法：热机效率 = 有用功 / 燃料燃烧放出的热量。3. 例题讲解：以一辆汽车的柴油机为例，给出柴油机的功率、燃料消耗等信息，让学生计算柴油机的效率，并分析如何提高柴油机的效率。4. 随堂练习：给出一些关于热机效率的计算题，让学生运用所学的知识解决问题。5. 环境保护教育：讲解热机工作过程中如何减少环境污染，如减少废气排放、提高燃料利用率等，增强学生的环保意识。六、板书设计板书内容主要包括热机效率
3、的定义、计算方法以及提高热机效率和减少环境污染的方法。七、作业设计1. 请计算一辆汽车的柴油机的效率，并分析如何提高柴油机的效率。2. 结合生活实际，思考如何减少热机工作过程中的环境污染。八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课通过实例让学生掌握了热机效率的定义和计算方法，同时培养了学生的环保意识。但在教学过程中，可能存在对热机效率计算方法的讲解不够详细，部分学生可能存在理解困难。2. 拓展延伸：研究不同类型的热机（如汽油机、蒸汽机等）的效率及其影响因素，进一步提高学生对热机效率的理解。重点和难点解析：热机效率的定义及其计算方法一、热机效率的定义热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧
4、放出的能量之比。换句话说，它衡量了热机在能量转换过程中有多少能量被有效利用，有多少能量被浪费。热机效率的高低反映了热机的工作性能和能源利用效率。二、热机效率的计算方法热机效率的计算公式为：热机效率 = 有用功 / 燃料燃烧放出的热量。1. 有用功：有用功是指热机对外做功的能力，它等于热机输出的功率乘以做功时间。功率是单位时间内做功的多少，单位为瓦特（W）。热机的输出功率可以通过测量热机输出端的力和速度来计算，即功率 = 力 速度。2. 燃料燃烧放出的热量：燃料燃烧放出的热量是指燃料在热机中燃烧时释放的总能量，它等于燃料的质量乘以燃料的热值。燃料的热值是燃料单位质量燃烧时放出的热量，单位为焦耳/
5、千克（J/kg）。三、重点和难点解析1. 理解热机效率的物理意义：热机效率并不是热机获得的全部能量，而是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。因此，学生需要理解热机效率是一个比值，它的取值范围在0到1之间，且越接近1表示热机的效率越高。2. 掌握有用功的计算方法：有用功的计算需要学生了解热机输出端的力和速度。在实际教学中，可以通过实验或实例来让学生测量热机输出端的力和速度，从而计算出有用功。3. 理解燃料燃烧放出的热量的计算方法：燃料燃烧放出的热量等于燃料的质量乘以燃料的热值。学生需要掌握燃料的热值的概念，并了解如何从资料或实验中获取燃料的热值。4. 综合运用公式计算热机效率：在掌握
6、了有用功和燃料燃烧放出的热量的计算方法后，学生需要将这两个值代入热机效率的计算公式中，得出热机效率的数值。四、教学策略1. 采用实例教学：通过具体的实例，如汽车的柴油机，让学生了解热机效率的计算方法和实际应用。2. 利用实验：安排实验让学生测量热机输出端的力和速度，以及燃料的质量，从而计算出热机效率。3. 绘制板书：在课堂上，教师可以边讲解边绘制板书，让学生更直观地理解热机效率的计算过程。4. 课后练习：布置相关的练习题，让学生在课后巩固热机效率的计算方法。继续：热机效率的计算方法一、有用功的计算1. 实验演示：通过实验展示热机（如蒸汽机、内燃机等）的工作过程，让学生直观地看到力是如何转化为机
7、械功的。2. 力的测量：引导学生如何使用弹簧测力计等工具来测量热机输出端的力。3. 距离的测量：教会学生如何测量热机输出端移动的距离，以便计算出力乘以距离得到的功。4. 功的计算：让学生根据测得的力和距离，使用功的计算公式 W = F s 来计算有用功。二、燃料燃烧放出的热量的计算1. 燃料热值的介绍：讲解燃料热值的含义，解释如何从资料或实验中获取燃料的热值。2. 燃料燃烧实验：安排实验让学生观察不同燃料燃烧时产生的热量，从而加深对燃料燃烧放出热量概念的理解。3. 热量计算：指导学生如何将燃料的质量与其热值相乘，得到燃料燃烧放出的总热量。三、热机效率的综合计算1. 回顾热机效率的定义：热机效率
8、 = 有用功 / 燃料燃烧放出的热量。2. 代入计算：让学生将之前计算得到的有用功和燃料燃烧放出的热量代入热机效率的公式中。3. 得出结果：通过计算，得出热机的效率值。四、实例分析与练习实例：一辆汽车的柴油机在行驶过程中，消耗了2升柴油，行驶了100公里。假设柴油的热值为3.3107 J/kg，柴油机的功率为80 kW，行驶时间为1小时。请计算该柴油机的效率。解答：1. 计算燃料燃烧放出的热量：燃料质量 = 2升 0.85 kg/L = 1.7 kg，燃料燃烧放出的热量 Q = 1.7 kg 3.3107 J/kg = 5.61107 J。2. 计算有用功：有用功 W = 功率 时间 = 80 kW 1小时 = 80 kJ。3. 计算热机效率：热机效率 = W / Q = 80 kJ / 5.61107 J 0.0143 或者 1.43%。通过这样的实例分析和练习，学生可以将理论知识与实际问题相结合，提高解决实际问题的能力。
