(新)物理教科版九年级上册《2.1 热机》一等奖(教案)

2.1 热机教学目标一、知识与能力1.理解热机的原理就是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。

2.了解历史上和现实社会中的几种热机。

二、过程与方法1.通过演示实验培养学生观察、分析问题的能力。

2.经历关于“能量是怎样转化的〞讨论过程，了解到热机是通过做功使内能转化为机械能的。

三、情感、态度与价值观通过了解蒸汽机的开展历程，感悟物理学具有认识世界、改变世界的功能。

教学重难点【教学重点】认识热机的工作原理。

【教学难点】分析蒸汽机的工作过程。

教学过程一、新课引入多媒体展示教材图2－1－2瓦特设计的蒸汽机，并分析图片旁边的“广而告之〞宣传词，激发学习兴趣并提出问题。

“广而告之〞宣传词：本公司向贵矿提供蒸汽机，它能替代14匹马，为你的机器提供动力。

——Boulton­Watt公司提出问题：蒸汽机为什么能够提供动力？它的物理原理是什么？点拨：为了解释这两个问题。

请同学们仔细观察老师下面要做的演示实验。

二、新课教学(一)利用内能来做功。

1.演示实验：“试管蒸汽机〞。

应注意调节试管内的水量，不能太少，否则很快汽化完毕不能充分显示蒸气的动力。

为了减少加热时间，可以往试管中灌入95℃以上的热水。

课前一定要演示几遍，控制好酒精灯火焰和试管的粗细。

2.学生讨论演示实验中的能量转化或转移情况。

燃料燃烧——化学能转化为内能；火焰的内能转移到试管，试管转移到水，产生水蒸气——内能的转移；水蒸气推动叶轮转动——内能转化为机械能。

3.热机的定义：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。

学生讨论交流热机中的能量转化与转移过程。

4.小结：热机中的能量转化与转移过程。

化学能→内能→机械能(二)蒸汽机。

师：蒸汽机是最早的热机。

请同学们阅读教材第21页，“蒸汽机〞第一自然段，完成以下填空题。

利用蒸汽做功，可追溯到古希腊时期。

但直到1769年，瓦特改良、完善了蒸汽机，创造了________、________等部件，设计了通过活塞直线运动带动________圆周运动的连接装置，解决了动力的传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。

(冷凝器蒸汽汽缸飞轮)师：请同学们讨论交流教材图2－1－5所示的蒸汽机的原理图，完成以下填空题。

当滑块滑到图示位置时，蒸汽从进气口通过左气路进入汽缸，推动活塞向________运动，汽缸内的废气从排气口排出。

当滑块滑到左端时，蒸汽从进气口通过右气路进入汽缸，推动活塞向________运动，汽缸内的废气从排气口排出，可见这种蒸汽机是利用锅炉发出的高压蒸汽进入汽缸中膨胀，推动活塞________运动对外做功，因此这种热机又叫往复式蒸汽机。

(右左往复)如果时间允许，教师可以通过多媒体展示瓦特改良、完善蒸汽机的简史。

可以参考后面的补充材料。

(三)形形色色的热机。

学生活动：阅读并讨论教材第22页“形形色色的热机〞局部，列举热机的种类。

蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机等。

学生活动：出示自己收集的各种热机图片或模型，然后交流分类。

可以结合后面的补充材料，通过视频展示，让学生认识随着热机的改良和新型热机的出现，使人类的开展历程经历了革命性的变化，感悟物理学具有认识世界、改变世界的功能。

三、反思总结，布置思考题。

1.检查学生的练习情况，请学生总结本节课的主要内容，教师再作适当的补充。

2.家庭小制作：自己制作一个简单的热机。

板书设计第1节热机(一)利用内能来做功。

1.热机的定义：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。

2.热机中的能量转化或转移过程。

化学能→内能→机械能(二)蒸汽机。

1.瓦特改良、完善了蒸汽机，创造了冷凝器、蒸汽汽缸等部件，设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置，解决了动力的传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。

2.往复式蒸汽机。

(三)形形色色的热机。

蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机等。

第二课时教学目标一、知识与技能1.通过实验探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。

2.知道什么是电流的热效应及其电热现象的实质。

3.了解焦耳定律，知道电热现象的应用和控制。

二、过程与方法1.通过分析论证电热现象跟电阻之间关系的过程，体验科学思维方法，包括数学分析方法的意义。

2.通过电热现象跟电阻之间关系的验证实验设计过程，领悟实验原理、控制变量方法、实验器材的选择、实验证据的收集、步骤的安排等因素在实验设计中的作用。

三、情感、态度与价值观1.继续培养学生分析论证和实验验证的兴趣。

2.能从利弊两个方面认识电热现象，体验用辩证的思想观点分析问题。

教学重点焦耳定律。

教学难点电功率的概念，用电功率的公式进行计算。

教学过程一、新课导入1.演示实验：灯泡接入电路中，闭合开关，灯泡发光，提出问题：〔1〕灯泡在工作过程中，把什么能转化为什么能？学生答复：灯泡在工作过程中，把电能能转化为内能和光能。

〔2〕在灯泡工作过程中，电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流是否相同？学生答复：相同。

〔3〕电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流既然相同，那为什么灯泡灯丝热得发热发光，而导线几乎不发热呢？2.多媒体展示家庭电路中使用大功率用电器引起火灾的图片。

指明：11月9日是我国“消防日〞，据有关资料说明，城市火灾中的大局部火灾是因为使用大功率用电器，使电线发热而引起的。

家庭电路中使用大功率用电器为什么会引起火灾？3.进一步分析〔1〕电灯在工作时把电能转化为内能和光能，人们利用电灯来照明。

电炉子在工作时把电能转化为内能，人们利用电炉子来烧水等。

〔2〕电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机局部有什么感觉？人们利用的是电风扇的什么能量？〔3〕提出问题：电流通过导体都要产生热量，有些设备是利用了电流通过导体产生热量，有些设备在工作时电流通过导体产生热量是有害的，为了更好的让电热为人类效劳，又要减少电热对人类造成的危害，就要研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，它们之间存在着什么样的规律。

今天我们就学习第九章第五节的内容：焦耳定律。

二、进行新课1.电流产生的热量跟哪些因素有关〔学生讨论〕〔1〕引导学生根据日常生活中的现象进行分析：电流I，电热Q，电阻 R，通电时间t〔先引导学生分析电流产生的热量跟电流I、电阻R和通电时间t有关，使学生获得感性认识，为下面的实验打下根底。

〕〔2〕用实验进行研究。

学生讨论研究方法:控制变量法。

①当电流I、时间t相同时，研究电热Q与电阻R的关系。

②当电阻R、时间t相同时，研究电热Q与电流I的关系。

③当电流I、电阻R相同时，研究电热Q与通电时间t的关系。

〔引导学生分析研究多变量问题的方法——控制变量法，并在实验过程中具体使用，对学生进行研究方法的教育。

〕〔3〕介绍实验器材：学生电源一个，开关一个，导线假设干，滑动变阻器一个，量热器两个〔4欧一个，16欧一个〕温度计两只，打孔的橡胶塞两个，钟表一个。

〔4〕实验原理：给量热器内的电阻丝通电，电阻丝通电后放出的热量被量热器内的空气吸收，量热器内的空气吸收热量后温度升高，电流通过电阻丝做功放出的热量越多，量热器内空气的温度升高得越高。

用温度计测量量热器内空气温度上升的多少，就可以比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。

〔5〕实验设计：①电路图：通过学生讨论研究设计出实验电路如图：让一个学生把本组设计的电路图画在黑板上，并进一步说明如何进行实验。

②实验记录：由小组共同设计实验记录表格。

③实验探究：四位同学分工合作进行实验探究，并记录实验数据。

④归纳实验结论：四位同学共同探讨，归纳实验结论，电流通过导体产生的热量跟那些因素有关。

〔6〕交流探究结果：请一位同学将本组的实验数据写在黑板上，并阐述本组得到的结论。

电流时间t R大=16欧R小=4欧电流I1=0.4A 2min电流I2=0.8A 2min①研究电热Q跟电阻R的关系：电流I、通电时间t相同，电阻R越大，电热Q越多。

②研究电热Q跟电流I的关系：电阻R、通电时间t相同，电流越大，电热越多。

③研究电热Q跟通电时间t的关系：电流I、电阻R相同，通电时间越长，电热越多。

2.焦耳定律焦耳简介：焦耳定律是英国物理学家焦耳经过无数次实验探索总结出来的。

我们不仅要学习他发现的定律，而且要学习他的刻苦钻研的精神。

〔1〕内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

注意：“电流产生的热量Q与电流的平方I2成正比〞的含义是：当I1=2I2时，Q1=4Q2〔2〕公式：Q=I2Rt〔3〕单位：I——安，R——欧，t——秒，Q——焦。

〔4〕说明：焦耳定律是从实验中总结出来的规律，它适用于任何情况下的电热的计算。

3.理论推导：焦耳定律是焦耳在大量实验根底上归纳总结得出来的规律，还需要理论上的支持，我们能不能通过理论来推导出焦耳定律的数学表达式呢？学生讨论推导。

电功当满足条件，电能—————内能〔电热〕时，有Q＝W〔全部转化〕W=UIt，且U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt∴Q=I2Rt通过理论推导，同样得出了焦耳定律的数学表达式，到达理论和实践的完美的统一。

最后再让学生总结得出当电流通过导体做功全部转化为内能时热量的计算方法：①Q = W ；②Q = UIt；③Q= Pt；④Q= I2Rt；⑤Q =〔U2/R〕t4.引导学生运用本节课研究的结论解决实际问题。

问题1：灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。

这是为什么？问题2：假设在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。

这又是为什么？〔1〕利用焦耳定律解决实际问题：①连接电路用的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？②制作电炉子用的发热体应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？③制作电扇电动机线圈的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？〔2〕再通过例题讨论可以用几种不同的方法求解电流通过导体产生的热量通过对实际问题的分析、讨论，材料的选择、及热量的不同计算方法的运用，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。

进一步加深学生对物理知识的理解。

在教学中注重培养学生运用物理规律解决实际问题的能力，特别是让学生通过讨论，自己得出结论。

这样做可以培养学生的思维能力和分析问题的能力。

三、练习设计请完成《全易通》“题组练习〞局部。

四、课堂小结1.归纳研究物理问题的方法——控制变量法。

2.归纳物理知识：焦耳定律。

3.归纳电热的计算方法。