热机效率和环境保护教案(1)

热机效率和环境保护教案(1)

‎ ‎ 热机效率和环境保护 中学的热学是和学生的日常生活结合比较密切的一个章节。特别是热机的效率和环境的保护能够激发学生的浓厚兴趣。针对这一情况，结合当前课改的实际环境，以及学校的实际条件，我是这样处理这个章节的教学活动的。‎ 对教材我是这样分析的：‎ 一、教材分析 ‎（1）课程理念 ‎1、“注重学生发展，改变学科本位”。本节阐述了有关燃料的热值，热机效率等物理概念，还涉及了科技发展史（热机的发展），生物，化学知识（酸雨的形成和生物的影响），环境保护（大气污染）等方面的内容，使学生对热机的使用有一个正确的较全面的评价。‎ ‎2、“从生活走向物理，从物理走向社会”。从学生耳濡目染的现实生活中的热机出发，引起对热机发展的了解兴趣；通过具体事例去反映热机为人类社会做出的贡献，和提高热机效率对环境保护、能源节省重要意义。‎ ‎（1）内容标准 ‎1、建立热值概念。知道热值是燃料燃烧放热的特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃烧放热的简单计算。‎ ‎2、了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率，及提高热机效率的意义所在。‎ ‎3、了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能简述热机的使用产生的排放物对环境不良影响，培养自觉的环保意识。‎ ‎（2）重点难点 重点：了解热机效率及提高热机效率的途径，知道在利用热机形成的环保问题。‎ 难点：热机效率的理解，并能用热机效率进行简单计算。‎ 之后我在结合实际情况进行了如下的设计：‎ 二、教法设计 ‎（1）探究点拨 热值一般因实验误差太大无法做定量的探究，但可以做定性的比较。一个普通家庭一个月生活用木柴150kg、用煤约为75kg，而用液化石油气只需15kg（一瓶气），说明液化气的热值比煤的热值高。点燃一根火柴和点燃一根蘸上润滑油与火柴等长的细铁丝，也看到后者火头大，燃烧时间长。‎ 4‎ ‎ ‎ ‎（2）技巧提示 注意实验安全。可以建议学生在课外从上述方向考虑。如做明火实验，需在家长或教师指导下进行。调查分析有关燃料的热值之间的大小情况。‎ ‎（3）活动建议：‎ ‎1、收集燃料样本，对照课本的热值表，了解它们的热值。‎ ‎2、用不同品种，等质量的燃料去加热相等质量，初温相同的水，体会燃料的热值。‎ ‎3、通过社会调查，阅读相关资料，上网查询等方式，了解热机发展史，各种类型的热机效率，使用热机污染环境的事例和值得借鉴的治理污染经验和方法。‎ 大概的教学过程如下：‎ ‎［教学过程］‎ ‎（1）燃料的热值及简单计算 ‎1、热机是利用燃料燃烧释放出的能量（热量）转化成机械能装置。‎ 多媒体展示：蒸汽机车拖着长长的列车，冒着浓烟在原野急驰。（煤炭）‎ 装有汽油机的运动赛车，在赛道上风驰电掣般的飞驰。（汽油）‎ 飞行中的喷气式飞机尾部喷着高温高速气体。（航空煤油）‎ 火箭喷着长长的火舌，在起飞台上冉冉升起。（化学燃料）‎ ‎2、质量相同的不同燃料完全燃烧释放出的能量(热量)是不相同的 演示：常规燃料标本：木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气（透明塑料打火机中装有）‎ 研讨：普通的一个家庭一个月平均要用无烟煤75kg，改用液化石油气就只需15kg，农村烧大灶的话每月需干木柴150kg。‎ 一个无烟煤（0.6kg）只能烧开5瓶水，而0.6kg的液化气可以烧一天的饭菜、开水以及还可以烧淋浴的洗澡水。‎ ‎3、每kg某种燃料完全燃烧释放出的能量（热量）称为这种燃料的热值：（ｑ）‎ 查书中热值：说出展示的几种燃料标本各自的热值：‎ 质量是ｍ的燃料完全燃烧放出热量是：Q放=qm 酒精的热值是：()，完全燃烧100克酒精能释放出()热量（q酒精=3.0×107J/kg3.0×106J）‎ ‎（2）热机效率 ‎1、热机工作时，不能把燃料释放的能量全部利用。‎ 研讨：站在内燃机排气口附近就会闻到汽油或柴油的气味－－燃料燃烧并不彻底造成能量损失 4‎ ‎ ‎ 打开发动机机盖，便觉一股热气扑面而来机械散发热量造成能量损失 有人曾用汽车尾气的热量加热饭菜废气排放也损失部分能量 发动机各部分零件相互摩擦消耗部分能量 结论：热机利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量小部分。‎ ‎2、热机效率：（η）用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。‎ ‎（η＝Q有／Q总放×100%）（类比）（η机械=W有/Q燃×100%）‎ 结合火力发电站能流图，来研讨热机效率。‎ 结论：由于热损失的原因多，热机效率一般较低。热机是人类使用的主要动力机，尽管它的效率不高，我们仍然离不开它。‎ ‎3、为了合理利用能量人类一直在努力提高热机效率。‎ 研讨：提高热机效率的途径，让燃料充分燃烧。减少发动机各部分之间的摩擦。下决心关停耗能的热机。研究开发热能效率更高的热机。‎ ‎4、计算热机效率：‎ ‎①一台大型推土机的推力约为3×104N，匀速推着土总行程达10km，消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。‎ 解:η＝Q有／Q总放×100%=W有/q柴油m柴油×100%‎ ‎=3×104N×104m/3.3×107（J/kg）×30.3kg×100%≈30%‎ 答：这台柴油机热效率为30%。‎ ‎②点燃一只无烟煤（0.6kg），能烧开5瓶水，而点燃0.6kg的液化气可以供普通人家烧一天的饭菜，开水还可以烧淋浴用的洗澡水。这样看来：不同的燃料（）不相同。若q无烟煤＝3.4×107J/kg，5瓶水的质量约为9.5kg，从20℃烧开，那么这个煤炉的热效率是（）。‎ ‎（3）热机为人类社会发展的贡献，同时也带来的环保问题。‎ ‎1、热机发展史：蒸汽机（效率10%），蒸汽轮机（效率20%），内燃机（效率30%），燃气轮机（效率40%）……‎ ‎2、对人类社会的贡献：极大地提高了生产力“蒸汽机发明后的一百年间，人类所做的工作量相当于以往几千年工作量的总和”，极大地改观了交通状况：帆船横渡大西洋约需25-30天，蒸气机驱动的轮船约用17天以内。柴油机轮船约为10天，协和式超音速客机只需3.5小时就可以从巴黎飞到纽约。‎ 4‎ ‎ ‎ ‎3、热机使用引起的环境问题：内燃机大量排放的废气会形成毒雾天气，”酸雨”现象。中国在重庆等地危害严重，西欧、美国等地还更为严重，造成植被大量死亡，也造成大量湖泊中的成批鱼类的死亡。目前世界各国都制定了汽车尾气的排放标准，减少了煤的使用量，来控制废气造成的危害。‎ ‎（4）本节小结：‎ 热机利用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之间的比值称为热机效率。人类为了合理利用能源，一直在努力提高热机效率。热机为人类社会发展做出了重大贡献，是人们离不开的动力机械，但也要正视热机普通使用带来了的环保问题。‎ ‎［布置作业］‎ ‎（1）活动建议 ‎1、点燃不同燃料，体会各自的燃烧放热的特点--热值的不同。‎ ‎2、点燃一小块已知质量的干木柴去加热一壶冷水，测出水的初温，末温，结合热值表中木柴的热值，估计一下，烧水时的热效率。‎ ‎（使用明火的课外探究，必须在家长指导下进行）‎ ‎（2）书面作业 ‎1、书中本节作业1、2。‎ ‎2、为什么要提高热机效率？提高热机效率大致有哪些途径？为什么热机效率肯定不会提高到100%？‎ 三、教学体会 通过上面的教学，使学生从生活中体会不同燃料完全燃烧释放热能的特征，建构起燃料的热值概念。依据燃料热值表中资料数据和燃料燃烧放热与燃料质量和热值的关系进行简单计算。了解热机工作时释放热量的主要流向，初步认识热机效率，大致了解提高热机效率的途径。了解热机发展史，及热机在现代社会中的广泛应用，及造成的环保问题。‎ 虽然，教学目的基本达到了。但是，在教学过程中也暴露了很多问题，比如，学生现在都是独生子女，生活自理能力有待提高。有的学生连火柴都不会使用了。当然有的家长也不要求学生使用火柴，而都是用一次性的打火机。即使是火机，很多学生也不知道里面装的是什么，为什么里面是液态的，到后来没什么没有了。让学生思考为什么，给学生提高了兴趣，因为他们以前也思考过这个问题的，但一直没有想明白，现在终于知道了了（这是有的同学反映的情况）不少同学，不知道怎样使煤点燃。不知道怎样区别汽油和煤油。当告诉他们，只要闻一下就可以的时候，他们都很感兴趣，纷纷争先恐后的上来闻。‎ 4‎