苏科版初中物理(9上) 第十二 机械能和内能
三、机械能和内能的相互转化
一、思路
本节教材主要介绍了：做功可以改变内能，机械能与内能的相互转化，热机的一般工作原理，热值。就堂而言，主要由五个活动组成，分两时进行.
第一首先通过弯折铁丝活动从做功能改变物体的内能入手，与上一节热传递改变物体内能的内容相呼应，有助于学生认识这两种改变物体内能方式之间的异同。接着通过演示点火爆炸说明内能也可以转化为机械能，为下面进行热机的教学进行了铺垫。然后重点介绍四冲程汽油机的构造和工作过程、能量转化，而对柴油机和蒸气机则让学生阅读“信息库”，这样做既能突出重点又能扩大学生的知识面。通过阅读“生活•物理•社会”——热机的发展历程，展示热机的发展对人类社会明的进程所起的积极作用，使学生了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。
第二时通过比较质量相同的酒精、纸片充分燃烧时放热不同，帮助学生建立热值的概念，并指导学生从能量转化的角度认识燃料的热值。通过阅读“化石燃料的燃烧和环境保护”一，让学生认识到燃烧排放物对环境的影响，从而培养自觉的环保意识。
教学中采用学生实验和演示实验相结合、静态图片与动画实验相结合的方式，可以让学生对物理现象的变化过程有清楚地认识，以便掌握事物变化的规律。
二、教学准备
教师：四冲程汽油机模型和
空气压缩引火仪演示、点火爆炸演示
学生：铁丝
三、教学流程（第一时）
教学过程教师活动学生活动备注
（一）引入——创设情境 提出问题
师：先请同学们观察生活中常见的两个情景：铁管靠在高速运转的砂轮上，观察到什么现象？汽车在加油站加油后在公路上行驶（ 录象 ）
师：同学们有没有想过，被高速飞轮磨下的铁屑为什么会火花四溅？ 汽车加了汽油或柴油燃料后是怎样使发动机工作的？今天的学习将为你揭开这些谜团
学生观看、思考
使学生产生凝问，激发学习的兴趣。
二）、新教学
1、学生活动-—研究做功能否改变物体的内能
2、演示点火爆炸——将内能转化为机械能
3、内能转化为机械能的应用——热机
4、生活 物理 社会——热机的发展历程
师：同学们手上都有一根铁丝，将铁丝快速反复弯折铁丝七八次，触摸弯折处，你会观察到什么现象？
师：铁丝的温度升高，说明铁丝的内能发生了怎样的变化？
师：同学们再观察一个演示实验——空气压缩引火仪
在玻璃筒中放入一小撮干燥的棉絮，用力迅速向下压活塞，注意仔细观察，你看到什么现象？
师：棉絮燃烧必须要达到它的着火点，从这个实验中我们可以分析出它的温度和内能发生了怎样的变化？
师：在刚才两个实验中，铁丝和棉絮增加的内能从何而？能量是如何转化的？同学们可以讨论一下。
师：你们还有什么方法使铁丝的温度升高？
师：同学们能否对大家所提出的各种方法进行归类并进一步分析铁丝的的内能从何而。
师：你们能再举出一些通过做功的方式改变物体内能的实例吗？
师：通过上一节学习知道热传递可以改变物体的内能，通过刚才的学习知道了做功是改变物体内能的另一种方式。如果仅凭铁丝温度升高、内能增大这一现象，能否断定是通过热传递方式还是做功方式实现的？
师：事实证明：做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
师：（提出新的问题）做功可以将机械能转化为内能，那么能否反过，通过做功将内能转化为机械能呢？汽车发动机的动力是不是于此呢？
师：演示实验——电子式火花发生器：
实验方法：在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入2-3滴酒精，在将盒盖盖紧，揿动电子式火花发生器的按钮，观察发生的现象。
师：实验表明：酒精燃烧后的高温高压燃气对外做功，燃气的内能减少，转化为机械能。
燃料的化学能 →燃气的内能→塞子的机械能
师：讨论、比较空气压缩引火与发射瓶塞这两个实验，你有什么发现？
师：对物体做功，机械能可转化为内能，内能增加；物体对外做功，内能可转化为机械能，内能减少。机械能与内能之间可以相互转化
师：酒精燃烧后的高温高压燃气对外做功，燃气的内能减少，转化为机械能。这种转化有什么应用价值？
师：根据这个原理，可以制造出一种将内能转化为机械能的机器提供动力装置。这类热力发动机叫热机。
信息快递 热机是将燃料燃烧产生高温、高压燃气的内能转化为机械能的机器。
汽油机就是一种内燃式热机（内燃机）
师：同学们先观察汽油机的实物图和构造示意图（投影图片）
师：在了解如何工作之前，先了解一下汽油机主要部的名称
信息快递 部名称：
汽油机工作时，活塞在汽缸里往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做冲程。
师：它是如何工作的呢？
演示实验（汽油机模型）
师：结合动画实验分析汽油机的四个冲程
汽油机的一个工作循环由以下四个冲程组成：
（1）.吸气冲程
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动
由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合物被吸入气缸
（2）.压缩冲程
进气门、排气门关闭，活塞向上运动
混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，机械能转化为内能。
（3）.做功冲程
进气门、排气门关闭，活塞向下运动
在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。
（4）.排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动
排出废气
师：想一想（PPT） 汽油机完成一个工作循环：
1、活塞经历四个冲程，分别为 、 、 、 ；四个冲程循环往复，周而复始。
冲程是燃气对外做功的过程；
2、曲轴旋转 周，活塞往复 次；
3.压缩冲程和做功冲程的能量转化
压缩冲程：
做功冲程：
师：在工农业生产中，常用的内燃机有汽油机和柴油机。请同学们阅读本P51信息库中关于“柴油机”的内容。初步比较一下汽油机和柴油机在结构、工作过程的异同点，各自的优缺点及对应的用途。
师：人类社会明的进步离不开科技的发展。阅读本P45“热机的发展历程”
PPT图片1.人类第一辆蒸汽驱动的三轮汽车 2.蒸汽机3.莱特兄弟第一次飞行的飞机 4.喷气发动机5.火箭发动机
实验
回答：铁丝温度升高，内能增大。
学生观察实验
回答：看到燃烧的火光
回答：棉絮温度升高，内能增大。
回答：物体增加的内能通过做功转化而，是机械能转化为内能。
回答的方法可能有：放在火上烧、放在热水、反复弯折、用砂皮摩擦、用铁锤锻打、放在太阳下晒等
回答并分类，教师评价。
热传递：火上烤、放入热水、晒太阳……→内能的转移过程，能的形式没有变。
做功：弯折、摩擦、锤打…… →机械能向内能的转化过程，能的形式已经发生改变
生：回答的实例可能有：檫燃火柴、钻木取火、拉锯条锯木头时发烫、搓手取暖、陨石进入大气层成为流星、从滑梯上滑下，臀部有灼热的感觉、给自行车车胎打气，气筒壁发热等。
生：不能。
生：讨论观察的现象，分析能量的转化。
生：讨论
生：思考
阅读
观察
识别各组成部
观察并思考：
1、进气门、排气门的打开与关闭情况
2、活塞的运动方向
3、能量转化
在教师指导下阅读后进行小组讨论并完成中“想一想”，并选派代表借助模型和多媒体动画对全班同学介绍汽油机的构造和工作过程，其它同学可作补充说明。
完成填空
阅读“信息库”中关于“柴油机”的内容，了解汽油机和柴油机结构及工作过程的异同点。
阅读本
（次数不能太多，否则会断。小心烫手。）
板书
培养学生的阅读、自学能力和语言表达、交流能力。
使学生初步了解热机发展对人类社会作出的巨大贡献，
三、堂小结师：通过今天的学习，同学们有哪些收获？还有什么困惑？回答，教师评价
四、后实践与思考
1、用打气筒给自行车轮胎打气。打完后，摸一摸打气筒的外壁，会发现什么现象？你能否解释产生这现象的原因。
2、把打好气的轮胎放置一段时间，使轮胎里外的温度一致。然后将轮胎放气，同时把温度计的玻璃泡置于喷出的气流中，仔细观察温度计的示数，你将会有惊喜的发现。如果没有温度计，你可以观察喷气嘴旁是否出现了小水珠。请你用今天所学的知识去解释。后实践与思考让学生领悟到：物理自生活。养成理论联系实际的习惯。
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