蘇科版初中物理(9上) 第十二 機(jī)械能和內(nèi)能
三、機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化
一、思路
本節(jié)教材主要介紹了：做功可以改變內(nèi)能，機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化，熱機(jī)的一般工作原理，熱值。就堂而言，主要由五個活動組成，分兩時進(jìn)行.
第一首先通過彎折鐵絲活動從做功能改變物體的內(nèi)能入手，與上一節(jié)熱傳遞改變物體內(nèi)能的內(nèi)容相呼應(yīng)，有助于學(xué)生認(rèn)識這兩種改變物體內(nèi)能方式之間的異同。接著通過演示點火爆炸說明內(nèi)能也可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為下面進(jìn)行熱機(jī)的教學(xué)進(jìn)行了鋪墊。然后重點介紹四沖程汽油機(jī)的構(gòu)造和工作過程、能量轉(zhuǎn)化，而對柴油機(jī)和蒸氣機(jī)則讓學(xué)生閱讀“信息庫”，這樣做既能突出重點又能擴(kuò)大學(xué)生的知識面。通過閱讀“生活•物理•社會”——熱機(jī)的發(fā)展歷程，展示熱機(jī)的發(fā)展對人類社會明的進(jìn)程所起的積極作用，使學(xué)生了解內(nèi)能的利用在人類社會發(fā)展史上的重要意義。
第二時通過比較質(zhì)量相同的酒精、紙片充分燃燒時放熱不同，幫助學(xué)生建立熱值的概念，并指導(dǎo)學(xué)生從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識燃料的熱值。通過閱讀“化石燃料的燃燒和環(huán)境保護(hù)”一，讓學(xué)生認(rèn)識到燃燒排放物對環(huán)境的影響，從而培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識。
教學(xué)中采用學(xué)生實驗和演示實驗相結(jié)合、靜態(tài)圖片與動畫實驗相結(jié)合的方式，可以讓學(xué)生對物理現(xiàn)象的變化過程有清楚地認(rèn)識，以便掌握事物變化的規(guī)律。
二、教學(xué)準(zhǔn)備
教師：四沖程汽油機(jī)模型和
空氣壓縮引火儀演示、點火爆炸演示
學(xué)生：鐵絲
三、教學(xué)流程（第一時）
教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動備注
（一）引入——創(chuàng)設(shè)情境 提出問題
師：先請同學(xué)們觀察生活中常見的兩個情景：鐵管靠在高速運轉(zhuǎn)的砂輪上，觀察到什么現(xiàn)象？汽車在加油站加油后在公路上行駛（ 錄象 ）
師：同學(xué)們有沒有想過，被高速飛輪磨下的鐵屑為什么會火花四濺？ 汽車加了汽油或柴油燃料后是怎樣使發(fā)動機(jī)工作的？今天的學(xué)習(xí)將為你揭開這些謎團(tuán)
學(xué)生觀看、思考
使學(xué)生產(chǎn)生凝問，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。
二）、新教學(xué)
1、學(xué)生活動-—研究做功能否改變物體的內(nèi)能
2、演示點火爆炸——將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
3、內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的應(yīng)用——熱機(jī)
4、生活 物理 社會——熱機(jī)的發(fā)展歷程
師：同學(xué)們手上都有一根鐵絲，將鐵絲快速反復(fù)彎折鐵絲七八次，觸摸彎折處，你會觀察到什么現(xiàn)象？
師：鐵絲的溫度升高，說明鐵絲的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？
師：同學(xué)們再觀察一個演示實驗——空氣壓縮引火儀
在玻璃筒中放入一小撮干燥的棉絮，用力迅速向下壓活塞，注意仔細(xì)觀察，你看到什么現(xiàn)象？
師：棉絮燃燒必須要達(dá)到它的著火點，從這個實驗中我們可以分析出它的溫度和內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？
師：在剛才兩個實驗中，鐵絲和棉絮增加的內(nèi)能從何而？能量是如何轉(zhuǎn)化的？同學(xué)們可以討論一下。
師：你們還有什么方法使鐵絲的溫度升高？
師：同學(xué)們能否對大家所提出的各種方法進(jìn)行歸類并進(jìn)一步分析鐵絲的的內(nèi)能從何而。
師：你們能再舉出一些通過做功的方式改變物體內(nèi)能的實例嗎？
師：通過上一節(jié)學(xué)習(xí)知道熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，通過剛才的學(xué)習(xí)知道了做功是改變物體內(nèi)能的另一種方式。如果僅憑鐵絲溫度升高、內(nèi)能增大這一現(xiàn)象，能否斷定是通過熱傳遞方式還是做功方式實現(xiàn)的？
師：事實證明：做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的。
師：（提出新的問題）做功可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么能否反過，通過做功將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能呢？汽車發(fā)動機(jī)的動力是不是于此呢？
師：演示實驗——電子式火花發(fā)生器：
實驗方法：在透明塑料盒的底部鉆一個孔，把電子式火花發(fā)生器的放電針管緊緊地塞進(jìn)孔中，打開塑料盒蓋，向盒內(nèi)滴入2-3滴酒精，在將盒蓋蓋緊，撳動電子式火花發(fā)生器的按鈕，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
師：實驗表明：酒精燃燒后的高溫高壓燃?xì)鈱ν庾龉�，燃�(xì)獾膬?nèi)能減少，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
燃料的化學(xué)能 →燃?xì)獾膬?nèi)能→塞子的機(jī)械能
師：討論、比較空氣壓縮引火與發(fā)射瓶塞這兩個實驗，你有什么發(fā)現(xiàn)？
師：對物體做功，機(jī)械能可轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加；物體對外做功，內(nèi)能可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，內(nèi)能減少。機(jī)械能與內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化
師：酒精燃燒后的高溫高壓燃?xì)鈱ν庾龉�，燃�(xì)獾膬?nèi)能減少，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。這種轉(zhuǎn)化有什么應(yīng)用價值？
師：根據(jù)這個原理，可以制造出一種將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器提供動力裝置。這類熱力發(fā)動機(jī)叫熱機(jī)。
信息快遞 熱機(jī)是將燃料燃燒產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。
汽油機(jī)就是一種內(nèi)燃式熱機(jī)（內(nèi)燃機(jī)）
師：同學(xué)們先觀察汽油機(jī)的實物圖和構(gòu)造示意圖（投影圖片）
師：在了解如何工作之前，先了解一下汽油機(jī)主要部的名稱
信息快遞 部名稱：
汽油機(jī)工作時，活塞在汽缸里往復(fù)運動，活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程叫做沖程。
師：它是如何工作的呢？
演示實驗（汽油機(jī)模型）
師：結(jié)合動畫實驗分析汽油機(jī)的四個沖程
汽油機(jī)的一個工作循環(huán)由以下四個沖程組成：
（1）.吸氣沖程
進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運動
由于缸內(nèi)體積增大，壓強(qiáng)減小，空氣和汽油的混合物被吸入氣缸
（2）.壓縮沖程
進(jìn)氣門、排氣門關(guān)閉，活塞向上運動
混合氣體被強(qiáng)行壓縮，使氣體的溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
（3）.做功沖程
進(jìn)氣門、排氣門關(guān)閉，活塞向下運動
在壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊龉Γㄟ^連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
（4）.排氣沖程
進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動
排出廢氣
師：想一想（PPT） 汽油機(jī)完成一個工作循環(huán)：
1、活塞經(jīng)歷四個沖程，分別為 、 、 、 ；四個沖程循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始。
沖程是燃?xì)鈱ν庾龉Φ倪^程；
2、曲軸旋轉(zhuǎn) 周，活塞往復(fù) 次；
3.壓縮沖程和做功沖程的能量轉(zhuǎn)化
壓縮沖程：
做功沖程：
師：在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常用的內(nèi)燃機(jī)有汽油機(jī)和柴油機(jī)。請同學(xué)們閱讀本P51信息庫中關(guān)于“柴油機(jī)”的內(nèi)容。初步比較一下汽油機(jī)和柴油機(jī)在結(jié)構(gòu)、工作過程的異同點，各自的優(yōu)缺點及對應(yīng)的用途。
師：人類社會明的進(jìn)步離不開科技的發(fā)展。閱讀本P45“熱機(jī)的發(fā)展歷程”
PPT圖片1.人類第一輛蒸汽驅(qū)動的三輪汽車 2.蒸汽機(jī)3.萊特兄弟第一次飛行的飛機(jī) 4.噴氣發(fā)動機(jī)5.火箭發(fā)動機(jī)
實驗
回答：鐵絲溫度升高，內(nèi)能增大。
學(xué)生觀察實驗
回答：看到燃燒的火光
回答：棉絮溫度升高，內(nèi)能增大。
回答：物體增加的內(nèi)能通過做功轉(zhuǎn)化而，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
回答的方法可能有：放在火上燒、放在熱水、反復(fù)彎折、用砂皮摩擦、用鐵錘鍛打、放在太陽下曬等
回答并分類，教師評價。
熱傳遞：火上烤、放入熱水、曬太陽……→內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程，能的形式?jīng)]有變。
做功：彎折、摩擦、錘打…… →機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程，能的形式已經(jīng)發(fā)生改變
生：回答的實例可能有：檫燃火柴、鉆木取火、拉鋸條鋸木頭時發(fā)燙、搓手取暖、隕石進(jìn)入大氣層成為流星、從滑梯上滑下，臀部有灼熱的感覺、給自行車車胎打氣，氣筒壁發(fā)熱等。
生：不能。
生：討論觀察的現(xiàn)象，分析能量的轉(zhuǎn)化。
生：討論
生：思考
閱讀
觀察
識別各組成部
觀察并思考：
1、進(jìn)氣門、排氣門的打開與關(guān)閉情況
2、活塞的運動方向
3、能量轉(zhuǎn)化
在教師指導(dǎo)下閱讀后進(jìn)行小組討論并完成中“想一想”，并選派代表借助模型和多媒體動畫對全班同學(xué)介紹汽油機(jī)的構(gòu)造和工作過程，其它同學(xué)可作補(bǔ)充說明。
完成填空
閱讀“信息庫”中關(guān)于“柴油機(jī)”的內(nèi)容，了解汽油機(jī)和柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及工作過程的異同點。
閱讀本
（次數(shù)不能太多，否則會斷。小心燙手。）
板書
培養(yǎng)學(xué)生的閱讀、自學(xué)能力和語言表達(dá)、交流能力。
使學(xué)生初步了解熱機(jī)發(fā)展對人類社會作出的巨大貢獻(xiàn)，
三、堂小結(jié)師：通過今天的學(xué)習(xí)，同學(xué)們有哪些收獲？還有什么困惑？回答，教師評價
四、后實踐與思考
1、用打氣筒給自行車輪胎打氣。打完后，摸一摸打氣筒的外壁，會發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？你能否解釋產(chǎn)生這現(xiàn)象的原因。
2、把打好氣的輪胎放置一段時間，使輪胎里外的溫度一致。然后將輪胎放氣，同時把溫度計的玻璃泡置于噴出的氣流中，仔細(xì)觀察溫度計的示數(shù)，你將會有驚喜的發(fā)現(xiàn)。如果沒有溫度計，你可以觀察噴氣嘴旁是否出現(xiàn)了小水珠。請你用今天所學(xué)的知識去解釋。后實踐與思考讓學(xué)生領(lǐng)悟到：物理自生活。養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的習(xí)慣。
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相關(guān)閱讀：動能勢能機(jī)械能