5.5 热机

一、教学任务分析

热机是本章的最后一节，本节的教学内容属于应用性的知识，与生产、生活有密切的关系。热机本质上是将化学能转换为内能，再由内能转化为机械能的能量转化器。就其相关知识的外延而言，热机的教学可以和人类社会生产力的发展、环境保护和人类的可持续发展等相联系，可拓展的范围相当广泛。

基于生活经验，学生对于“发动机”的概念并不陌生，但对于“热机”及其工作原理的了解却基本上都是空白。本节内容的学习要以机械能、内能、能量的转换等知识为基础，通过实验、阅读、讨论来了解以内燃机为代表热机的工作过程。

热机的分类可以有许多方式：按照热机内部能量转化两个不同阶段的发生位置，可分为外燃机（蒸气机、蒸汽轮机）和内燃机（汽油机、柴油机）；按照对外做功部分的机械结构，可分为活塞式（蒸气机、内燃机）和涡轮式（蒸汽轮机、燃气轮机）；按照内能到机械能的转换方式，可分通过机械对外做功和排气推进（喷气发动机和火箭发动机）；按照氧化剂的来源可分为以空气中的氧气为氧化剂的发动机和火箭发动机等。教材中对于热机的分类比较模糊，但在教学中可适当介绍相关的内容。

本节教学要求学生主动参与，认真观察，仔细阅读，积极思考，了解热机的工作原理和内燃机的工作过程。通过对相关资料的收集和讨论，认识到科学技术的发展和进步对人类发展的影响，感悟在发展经济的同时，关注环境保护的重要性。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）知道热机。

（2）知道内燃机的工作过程及其中的能量转化。

（3）知道几种常见热机简单的工作原理。

2、过程与方法

（1）通过实验感受热机工作时能量转化的过程，认识到内燃机和外燃机的区别。

（2）通过了解喷气发动机及火箭发动机工作的力学原理，关注实验分析的科学方法。

3、情感、态度和价值观

（1）通过课前收集相关资料，体验自工业革命以来人类科学技术的巨大进步。

（2）通过了解热机工作时排放的二氧化碳和其他有害气体是导致全球气候变暖和环境污染的重要原因，认识到事物的两面性，感悟经济发展与环境保护相协调的重要性，建立可持续发展的观念。

三、教学重点和难点

重点：热机的工作原理。

难点：内燃机的工作过程。

四、教学资源

1、学生实验器材：酒精灯、玻璃管、试管夹、铁架台、铁皮罐、气球。

2、各种热机的视频资料。

3、内燃机工作过程的课件。

五、教学设计思路

本设计的知识内容包括热机的原理、内燃机的工作过程、其他热机简单的工作过程等三个部分。

本设计的思路是：通过课前布置的预习作业，学生了解到蒸气机的发明、改进和使用对于工业革命所起到的重要作用，借此引入热机的概念。通过实验、讨论、分析和阅读，了解热机的工作原理以及内燃机和其他一些常见热机的工作过程。最后再对一些环保问题进行讨论，

本设计要突破的难点是内燃机的工作过程。具体方法是通过对实验的观察和分析，认识外燃机和内燃机的区别。通过阅读和课件演示来了解汽油机工作的四个冲程，特别是其中主要部件的运动情况和作用。再由学生利用汽油机的模型来对汽油机的工作过程进行演示。

本设计通过资料、阅读和实验，引导学生进行思考；通过观察和分析解释问题的过程，认识到事物的两面性。

本设计需要1课时。

六、教学流程

1、流程图

2、流程图说明

情景I：资料展示 视频

课前布置学生收集第一次工业革命前后欧洲各国钢、煤产量的变化的资料。蒸气机录像。

设问1：在蒸气机工作过程中，各种不同形式的能量是怎样转化的？

活动I：实验

活动卡P38中的两个实验，分析讨论其中的不同点。

活动II：阅读 应用

阅读课本相关内容，结合课件说明内燃机的工作过程。

活动III：阅读 实验 应用

阅读课本相关内容，结合图片或视频资料说明其他热机的工作过程。借助气球实验说明喷气发动机和火箭发动机的原理。

情景II：资料展示

课前布置学生关于“温室效应”形成原因和造成空气污染原因的资料。

活动IV：讨论

关于减少“温室气体”和有害其他排放与社会经济可持续发展的讨论。

3、教学的主要环节 本设计可分为三个主要的教学环节：

第一环节，回顾历史，思考分析，实验观察，了解热机的原理和内燃机、外燃机的区别。

第二环节，阅读课本，结合有关资源，了解以内燃机为主的各种热机的工作过程。

第三环节，展示资料，讨论分析，认识到经济发展与环境保护的关系。

七、教案示例

（一） 引入

1．展示课前布置学生收集第一次工业革命前后欧洲各国钢、煤产量的变化的资料。提问第一次工业革命促进了哪一种机器的发展和使用？

2．播放蒸气机工作的视频，提问在蒸气机工作过程中，各种不同形式的能量是怎样转化的？引出热机的概念。

（二） 新课

3．外燃机与内燃机的区别

（1）学生实验

活动卡P 中的两个实验，学生讨论交流，分析其不同点，说明外燃机和内燃机的区别。

4． 常见热机的工作过程

（1）阅读

阅读课本中关于内燃机工作过程的文字。

（2）应用

展示内燃机的课件，学生说明内燃机工作的各个过程。

（3）阅读

阅读课本中关于其他热机工作过程的文字

（4）应用

结合图片和视频资料说明其他热机的工作过程。

（5）实验

气球实验。结合视频资料说明喷气发动机和火箭发动机的原理。

5． 热机的使用与环境保护

（1）展示课前学生准备的关于温室效应的资料，包括其产生的原因和后果；展示空气污染的有关资料。

（2）讨论：1能否通过停止使用热机来控制温室气体的排放和空气污染的发生？

2如何减缓温室效应和空气污染的严重程度？