机械能和内能。
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苏科版初中物理(9上)第十二章机械能和内能
三、机械能和内能的相互转化
一、教学思路
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。就课堂教学而言，主要由五个活动组成，分两课时进行.
第一课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文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。
第二课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”一文，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课件
空气压缩引火仪演示、点火爆炸演示
学生：铁丝
三、教学流程（第一课时）
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，被高速飞轮磨下来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）、新课教学
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：同学们再来观察一个演示实验——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？WwW.jaB88.cOm
师：在刚才两个实验中，铁丝和棉絮增加的内能从何而来？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来。
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来实现的？
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，那么能否反过来，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来源于此呢？
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来提供动力装置。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：同学们先来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，先来了解一下汽油机主要部件的名称
信息快递部件名称：
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。请同学们阅读课本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：人类社会文明的进步离不开科技的发展。阅读课本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来，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
识别各组成部件
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
在教师指导下阅读课文后进行小组讨论并完成课文中“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。
阅读课本
（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、课堂小结师：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、课后实践与思考
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。课后实践与思考让学生领悟到：物理源自生活。养成理论联系实际的习惯。
精选阅读
功和机械能
“功和机械能”复习课案
复习目标
1．功力作用在物体上，并且使物体沿力的方向通过了一段距离。我们就说力对物体做了功。功的单位是焦（耳）。
2．功率描述做功快慢的物理量，单位时间所做的功叫功率。功率的单位是瓦（特）。
3．功的原理使用机械时做的功，等于不用机械直接所做的功，也就是使用任何机械都不省功。
4．机械效率，有用功跟总功的比值。常用百分数表示机械效率。
5．机械能，物体机械运动的量度，包括动能、重力势能、弹性势能等。
6．动能物体由于运动而具有的能。物体的动能与物体的质量和运动速度有关。
7．重力势能物体由于被举高而具有的能。重力势能与物体的质量和被举高的高度有关。
8．弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能，弹性势能与物体的弹性形变大小有关。
9．动能和势能的相互转化在一定的条件下，动能、势能可以互相转化，并且遵从一定的规律。
10．水能、风能流水和风都是具有大量机械能的天然资源，可以用来为人类服务。
1．杠杆在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。从支点到力作用线的距离叫力臂。
2．杠杆的平衡条件动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，即F1L1=F2L2
3．滑轮周边有槽，可绕中心转动的轮子。定滑轮的转轴固定，不省力，能改变力的方向。动滑轮的转轴随物体移动，能省一半力，不改变力的方向。
4．轮轴由轴和大轮组成，能省力和改变力的方向。
一、简单机械
1．为了省力，应选用动力臂长、阻力臂短的杠杆，但使用这种杠杆时，动力通过的距离要比阻力通过的距离长；阻力臂长的杠杆虽费力，但使用时，动力通过的距离比阻力通过的距离小，工作方便，在使用杠杆时，不能同时做到又省力，又少移动距离。
2．轮轴是杠杆的变形。使用轮轴时，动力作用在轮上可省力。
3．使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮能省一半力；使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重量由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重量的几分之一。
4．滑轮组中动滑轮的个数为m，当绳的固定端系在动滑轮的框架上时，则“承担重力”的绳子段数n=2m+1，当绳的固定端系在定滑轮的框架上时，则“承担重量”的绳子段数n=2m。
二、功机械能
1．力和在力的方向上移动的距离是作功的两大要素，缺一不可。没有力也无所谓作功；虽有力的作用，但在力的作用方向上没有移动距离，这个力也没有作功。
作用在物体上的力，使物体沿着力的方向移动了一段距离，那么这个力就对物体作了功。
2．简单机械基本上可以分为二大类，一类称为杠杆类机构、如杠杆、滑轮、轮轴；另一类是斜面类机械，如斜面、螺旋等。这二类简单机械在不考虑无用功的情况下都可以用功的原理来研究。功的原理是机械的基本原理。它告诉我们，使用机械并不能省功。虽然不能省功，使用机械还是有很多好处的：有的可以省力，有的可以少移动距离，有的可以改变力的方向使做功方便。
3．摩擦是普遍存在的，所以使用简单机械时，不可避免地要克服摩擦阻力做功；简单机械本身有重量，在提起重物时又不可避免地要同时提起机械的一部分部件，克服这部分无用阻力要做功。所以，动力对机械所做的功（总功），除了包含有用功之外，还包括上述的额外功。有用功只占总功的一部分。有用功在总功里所占的百分比，叫做机械效率。
由于有用功总小于总功，所以，机械效率总小于1。
提高效率的方法：减小无用功便可提高机械效率。减少摩擦，减轻机械的重量这些都是减小无用功的办法。
4．功和功率是意义不同的两个物理量，因为做功的多少和做功的快慢是不同的，物体做功多，其功率不一定大。同样，功率大的物体也不一定做功多，因为做功多少不仅跟功率的大小有关，还跟做功的时间长短有关，功和功率的关系可表示为：W=Pt
5．动能和势能统称机械能，它们是可以相互转换的。如果没有摩擦和其他阻力，也没有外力作功，则在动能和势能的转换过程中，物体总的机械能保持不变，这就是机械能守恒定律。
6．功和能是密切联系的物理量，能量是表示物体状态的物理量，或者说能量是状态函数。能量的改变可以通过功定量地反映出来，功是从量的方面去看运动状态的变化。因此我们可以说功是能量变化的量度。做功必然伴随着能量的转换及传递，但不做功，不能说物体没有能量。
7．由互相作用的物体的相对位置和它们之间的相互作用力的性质决定的能量叫做势能，根据物体与物体之间相互作用力的性质的不同，力学中势能有重力势能和弹性势能两种。
机械能
第周星期第节年月日
课题第一章机械能第一节动能和势能执教
教学
目标1．了解能量的初步概念。
2．知道什么是动能及影响动能大小的因素。
3．知道什么是势能及影响势能大小的因素。
4．知道什么是机械能及机械能的单位。
重点决定动能、势能大小的因素。
难点判断物体所具有的机械能。
教具演示斜槽，钢球，木块，橡皮筋，压缩弹簧、沙，小木桩、铁架台等。
学生
主要教学过程学生活动
教学过程设计一．引入新课：从能源，体能方面引入能量复习知识；功和能的关系
二．新课教学
1．能量
演示：A玩具小车拉木块；B举高的钩码拉木块（通过铁架台和滑轮）C伸长的橡皮筋拉木块。
问：三个物体是否对木块做功？（学生回答：做了功）
归纳：(1)物体能够做功，我们就说它具有能量，物体能做的功越多，它的能量就越大。(1)怎样判断物体是否有能量？看它能否做功。
2．动能
（1）概念：物体由于运动而具有的能叫动能
（2）决定动能大小因素
演示实验：图1-1
A．质量相同，速度越大，做的功越多，动能越大；
B．速度相同，质量越大，做的功越多，动能越大。
结论：动能的大小与物体的质量和运动的速度有关。
3．势能（重力势能和弹性势能）
（1）重力势能
①概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能
②重力势能大小的决定因素
演示实验：如右图
结论：重力势能大小与物体被举高的
高度和质量有关。
（2）弹性势能
①概念：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
②弹性势能大小决定的因素：形变的大小
4．机械能：动能和势能统称为机械能，它的单位是：焦耳
5．练习、小结
6．作业：本节《课课通》
观察实验，分析归纳
观察实验，分析归纳
完成练习
第周星期第节年月日
课题第二节动能和势能转化执教
教学
目标1．知道动能和势能、弹性势能可以相互转化。
2．能解释有关动能和势能相互转化的例子。
重点动能和势能相互转化
难点能解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。
教具演示滚摆、小球、木板、斜面。
学生
主要教学过程学生活动
教学过程设计一．复习提问：什么叫动能、重力势能、弹性势能？它们的大小各由什么因素决定？
二．引入新课：演示小球竖直上抛，分析其上升和下落过程。
三．新课教学
1．动能和重力势能、弹性势能的相互转化。
（1）．指出演示小球竖直上抛过程中，动能转化成势能（上升），势能转化成动能（下落）。
（2）．演示滚摆实验。
A．学生观察并分析滚摆下落，上升过程中能的转化．
B．归纳：下降：高度↓，速度↑，质量不变，是重力势能转化为动能。
上降：高度↑，速度↓，质量不变，是动能转化为重力势能。
（3）．举例说明动能和重力势能相互转化的例子。如自行车下坡、荡秋千、高空掷物、荡秋千、人造地球卫星等。
2．动能和弹性势能的相互转化。
（1）演示实验：小车的动能与弹性势能的相互转化。
A．学生观察并分析小车运动过程中能的转化．
B．归纳：弹簧压缩：小车速度↓，弹簧形变↑，是动能转化为弹性势能。
弹簧恢复：小车速度↑，弹簧形变↓，是弹性势能转化为动能。
（2）演示实验：分析乒乓球从手中下落到地上，又向上弹的过程中能的转化情况。
分析：乒乓球从手中下落到刚接触地面是重力势能转化成动能，从接触地面到发生到最大形变是动能转化成弹性势能，从恢复形变到离开地面是弹性势能转化为动动，从离开地面上升的过程是动能转化为重力势能。
（3）举例动能与弹性势能相互转化的例子。
3．学生讨论“想想议议”。
4．练习
5．小结。
观察分析
举例分析
观察分析
观察分析
举例分析
讨论
完成练习
第周星期第节年月日
课题第三节水能和风能的利用执教
教学
目标1．知道水能和风能的利用及其对我国社会主义建设的意义。
2．对学生进行爱国主义教育。
重点水能和风能的利用及它的能量转化
难点水电站的基本原理
教具演示水电站剖面图
学生
主要教学过程学生活动
教学过程设计一．复习：动能和势能的相互转化的例子分析
二．引入新课：运动的物体有动能，举高的物体有重力势能，而自然界中有大量的这些物体，这些物体具有可供人类利用的机械能有风能和水能。
三．新课教学
1．水能的利用。
（1）、利用水能的例子如水车等。
（2）、水能－自然界中的机械能。
（3）、水能的利用－水电站（剖面图、原理）－机械能转化电能。
（4）、修筑拦河坝的目的：提高上游水位，使水获得更多的势能，有利于转化成更多的动能，带动水轮机转动，就有更多的机械能转化为电能，（如葛州堤坝－发展兴建大型水电站－造福人民）
（5）、潮夕能的利用（沿海地区）－让学生讨论思考。
2．风能
（1）、风能的特点：我国风力资源丰富，不会污染环境，但不稳定，也不便于储存。
（2）、风能的利用：风力发电站（参阅彩图）也是机械能转化为电能。
四．阅读材料，进行爱国主义教育。
五．小结课后练习。
六．五分钟测试和评析。
阅读本节内容
初三物理下册《机械能和内能》期末复习提纲
初三物理下册《机械能和内能》期末复习提纲
机械能和内能
1、分子动理论的内容是：(1)物质由分子组成的，分子间有空隙;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动;(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。
2、分子是原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。质子带正电，电子带负电。
3、汤姆逊发现电子(1897年);卢瑟福发现质子(1919年);查德威克发现中子(1932年);盖尔曼提出夸克设想(1961年)。
4、机械能：动能和势能的统称。运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大。物体质量越大，被举得越高，重力势能就越大。
5、势能分为重力势能和弹性势能。
6、弹性势能：物体由于发生弹性形变而具的能。物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大。
7、自然界中可供人类大量利用的机械能有风能和水能。
8、内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫内能。(内能也称热能)
9、物体的内能与温度有关：物体的温度越高，分子运动速度越快，内能就越大。
10、改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。物体对外做功，物体的内能减小，温度降低;外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高。
13、热量的计算：①Q吸=cm(t-t0)=cm△t升(Q吸是吸收热量，单位是焦耳;c是物体比热，单位是：焦/(千克/℃);m是质量;t0是初始温度;t是后来的温度。
②Q放=cm(t0-t)=cm△t降1.热值(q)：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值。单位是：焦耳/千克。
2燃料燃烧放出热量计算：Q放=qm;(Q放是热量，单位是：焦耳;q是热值，单位是：焦/千克;m是质量，单位是：千克。
14、光直线传播的应用
可解释许多光学现象：激光准直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等
15、光线
光线：表示光传播方向的直线，即沿光的传播路线画一直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向(光线是假想的，实际并不存在)
