资源描述
《14.4 热机与社会发展》
【学情分析】
本节教材重点讲述汽油机的工作原理，用解剖图引导学生对照插图、模型了解单缸和四缸汽油机的构造，主要部件的作用，用分解图说明汽油机的四个冲程，让学生了解汽油机的工作原理。并要求学生课后进一步分析汽油机工作过程能量的转化情况。对于柴油机的认识，教材侧重介绍与汽油机的不同点，然后根据柴油机工作过程的示意图，与汽油机类比了解柴油机工作原理。
教材从能量转化的角度定义热机的效率，介绍人类在提高热机效率方面取得的成效，激发学生学习自然科学的求知欲。
最后教材介绍了大量使用热机对环境造成的影响情况以及人类保护环境的措施，唤起学生保护环境的意识。
【教材分析】
《课程标准》的要求：了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。教材重点介绍了热机的工作原理，汽油机的结构和工作过程，另外教材从环境的角度介绍热机带来的一系列问题，以及我们的对策。教材的编写遵循“从生活走向物理，从物理走向世界”的思路，社会的发展促使热机的诞生，文明的进步对热机提出了更高的要求，我们该如何面对？正因为热机与人类生活有密切的关系，因而容易引起同学们的兴趣。
本节主要内容有：热机的共同特点，汽油机的构造和工作原理，热机效率，热机与环境，热机发展简介。在人类工业化发展的进程中，热机曾经起过而且还在起着非常重要的作用。让学生了解热机的工作原理和作用，树立效率和环保意识，对于提高学生的科学素养，进行STS教育，是非常有必要的。
本节的编写思路是：首先介绍热机的共同特点，即热机工作过程中的能量转化情况，这是后面分析汽油机工作过程的理论依据。然后通过一个学生活动介绍汽油机的构造，工作原理，工作过程，再简单比较柴油机与汽油机的不同。在前面了解热机原理和工作过程的基础上，提出热机效率和环境保护，利用STS栏目介绍热机发展简史，向学生渗透效率意识和环保意识，领悟科学技术对社会发展产生的重要作用，激发学生的爱国主义情感。
【教学目标】
◆知识与技能
⑴知道热机工作过程中的能量转化过程。
⑵了解汽油机的工作原理和工作过程，提高读图视图能力。
◆过程与方法
⑶利用模型或挂图，研究并认识汽油机的结构，工作原理和工作过程。
◆情感态度与价值观
⑷通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识，培养学生通过交流讨论来学习的习惯。
⑸通过介绍热机的发明和发展，树立科学技术是第一生产力的观点。通过介绍我国长征系列火箭的伟大成就，激发学生的爱国主义情感，树立为祖国强盛做出自己贡献的信心。
【教学重点和难点】
⑴本节教学重点：热机的共同特点，汽油机的构造，工作原理和过程，热机效率，热机与环境保护都是本节课的重点内容。尤其是使学生树立效率和环保意识，是传统教学中比较容易忽视，而新课程标准要求所强调的，在教学中应特别予以加强。
⑵本节教学难点：热机工作过程的能量转化情况比较抽象，汽油机的结构和工作过程都很复杂，教材中的图14-16，图14-17和图14-18都不很容易看懂，会在教学中形成难点。
【实验器材】
压缩引火仪、多媒体课件、汽油机模型、四缸汽油机图片。
【教学方法】
以演示、讲解、阅读、讨论与实验为主的综合启发式教学模式
【教学策略】
本节课的引入部分，以图片的形式介绍了热机的使用推进了人类的文明与进步，其中包含丰富的科学史料。教师还可以查找一些有关的图片、视频或文字资料，让学生通过阅读、比较、交流等方式进行学习，让学生感受科技发展对社会产生的重要推动作用，提高学生的兴趣，激发他们关注生活、关注社会的积极性。
学生在前面已经知道了什么是热机，本节课可以直接引入。教师可以直接讲述：热机在人类社会发展过程中产生了重要的推动作用，教材图14－15对此作了形象的说明，请阅读此图，想一想热机给我们带来了什么好处？为什么说“热机的使用推进了人类的文明与进步”？这个问题不是让学生从科学史和社会发展史的高度进行分析，而是重在感受科学技术对社会发展所起的作用。在学生讨论交流的基础上，教师进行梳理总结，并说明热机不仅仅应用在图中这三个方面，在历史上和现实中还有着极其广泛的应用。然后教师最好利用多媒体或挂图展示历史上和现实中的热机实例，并在图下或通过教师语言予以简单介绍，让学生感受热机的丰富多彩和广泛用途。在学生有了比较丰富的感性认识基础上，让学生比较这些热机有什么相同点。这个问题虽然在本章引入时可能提出过，但那时是从燃料燃烧释放内能产生动力的角度来回答的，而这里教师要引导学生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。
【教学过程】
教师教学活动
学生学习活动
设计说明
实验：压缩引火仪—通过实物投影让学生看清容器内部的变化。
问题：1）火柴头为何燃烧？能是如何转化的？
2）谁将活塞反弹回来？消耗了谁的能，谁又获得了能？
3）在日常生活，和生产实际中有无利用以上这样能量转化的实例？
一、汽油机
问题：我们如何使压缩引火仪这一实验中能量转化的过程持续的进行下去？
问题：燃料从哪进？废气从哪出？活塞如何来回运动？动力如何输出？
问题：汽油机是如何工作的？
1、同学们看书的介绍并回答以下问题：
1）冲程是什么意思？汽油机一个完整的工作过程有几个冲程？
2）吸气冲程吸入的是什么活塞向哪运动？
3）压缩冲程谁对谁做功，能量是如何转化的？
4）功冲程能量是如何转化的？活塞向哪运 动？
5）排气冲程中活塞向哪运动，排除的是什么？
6）一个工作循环活塞往复几次？曲轴转动几周？
2、针对性练习：如图所示，哪一个图表示做
功冲程？
A
D
B
C
复习提问：什么是机械效率？
二、热机效率
同学们如果站在正在工作的汽油机的排气口附近就会闻到汽油的气味，或看到排出的一些热烟气，这些现象说明什么？
燃料燃烧不彻底将造成能量损失，你们站在正在工作的汽油机旁，还有什么感觉？这说明什么？
同学们看到这张图会想到什么？
总结热机效率的概念。
如何提高热机的效率呢？
三、环境保护
1、热机给人类生活带来方便的同时，也带来什么问题，你觉得应怎样解决这些问题？
2、组织学生分组讨论、交流，并通过学生的展示予以肯定。
学生带着问题通过
实验的观察和分析，回答前两个问题。
学生通过思考结合课本的插图了解将内能转化成机械能的重要意义
学生发挥想象力自己画出原始的热机模型，并在老师的引导下一步步地完善模型。
学生通过看图比照，初步了解了热机的构造以及各部件的基本作用。
学生通过看书，交流以及观察热机的模型演示和观看多媒体演示，完成6个相关问题。
思考回答
讨论与交流
还感觉到很热。听到传动、振动声音。
热机工作时排出的废气温度较高，机件也要传热，这些热量散失要带走很大的一部分能量。热机工作时机械间不可避免地存在摩擦，也会造成能量损失。
1、学生观看多媒体，了解热机燃料燃烧能量走向示意图。
2、归纳总结热机能量的损失
①燃料未完全燃烧
②废气排出带走能量
③克服磨擦，消耗能量
学生根据前面讨论的热能量损失的原因探讨提高热机效率的方法。
1、按要求看书，对环境的污染有初步的认识。
2、分组讨论交流，归纳环境污染的防治措施
实验引题-----目的了解热机的原理和热机的基本构造（引导学生通过复习旧知识，提出新问题，激发学生的探究意识）
1）和2）这两个问题目的在于引导学生得出热机能量转化的共同之处。
3）目的是指出物理与生活实际的联系，热机在人类发展史上的重要意义。
1、通过问题的引导，引出本节课题的主要内容--汽油机
2、由实验装置类比出汽油机的结构--学生猜想
通过课件建立最原始的热机模型：汽缸+活塞
通过课件展示热机的结构图。让同学自己找出对应关系：气门、火花塞、连杆、曲轴等。
小筒----汽缸 活塞-----活塞 火柴头------汽油 再增加气门、火花塞、连杆、曲轴等
用多媒体和模型演示热机的工作过程。
学生通过练习，强化认识。
巩固辅垫
联系实际生活经验，让学生多加注意身边的现象；组织学生讨论，自由发言。
培养学生的看图分析能力。
引导学生参与讨论交流，促进学生主动学习，学会归纳和总结。
引导学生参与讨论交流，促进学生主动学习，激发学生的环保意识。
出示目标，请学生小结
依目标，小结所学内容
引导学生反思学习过程是培养学生良好学习习惯的有效过程
布置作业
写一份关于热机与环境的调查报告
针对本节的实际情况，这里布置“活动”作业，意在开放学生的学习空间，培养学生的综合素质和能力，实现学生学习方式的多样化。
板书设计
一、汽油机：用汽油作为燃料的内燃机
1、构造
2、工作原理
二、热机效率
1、热机能量损失
①燃料未完全燃烧
②废气带走能量
③克服摩擦消耗能量
2、热机效率：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的
比值：
3、提高热机效率的方法
三、环境保护
1、环境污染
2、防治措施
【教学反思】
总体上来说教学任务完成的较好，学生的头脑一直在不停的运转、思考，学生是主动积极的参与到整节课的始终，但是由于课堂容量较大，在有些问题上通过学生的回答，反映出他们掌握的不好。如，对做功冲程与压缩冲程中能量转化的分析，活塞在各个冲程中运动的方向等，我在交代以上问题时因充分地应用多媒体演示过程，但当时认为这些学生应该能很快掌握，其实热机对学生来说还是比较陌生的，平时无法看到内部结构，
【练案】
1．热机的共同特点是：将燃烧的 能通过燃烧转化为 ，又通过 ，把 能转化为机械能。
2．在用活塞密闭的容器内盛有一定量的气体，当活塞对里面的气体压缩做功时，判断错误的是( )
A．气体的密度变大 B．物体温度升高
C．气体的内能减少 D．气体的内能增大
3．为了提高热机的效率，应尽可能( )
A．采用优质燃料 B．减少热机的各种热损失，保证良好的润滑
C．降低热机的功率 D．避免使用热机
4．“某汽油机比柴油机的效率低”这句话的意思是( )
A．汽油机的功率比柴油机的功率小
B．汽油机用来做有用功的能量比柴油机小
C．汽油机比柴油机所消耗的燃料少
D．汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机小
5．图13-4-4所示是一四冲程汽油机一个工作循环的四个冲程。
(1)写出A、B、C、D分别表示什么冲程。
A： 冲程；B： 冲程；C： 冲程；D： 冲程。
(2)用图中的符号表示该汽油机各冲程的工作顺序。
6．汽油机甲的热机效率比乙的热机效率高，这表明( )
A．甲做功比乙多 B．甲做功比乙快
C．甲消耗的汽油比乙少 D．做同样多的有用功，甲耗油比乙少
7．热机(如汽车、拖拉机的发动机等)是将燃料的内能转化为机械能的装置，热机的发展和应用推动了社会的快速发展．热机在能的转化过程中不可避免地要损失一部分能量，并且会对环境造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中存在的哪几种形式的能量损失?同时指出可能造成哪些环境污染?
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