燃料及其熱值惡教案設計
教學(xué)目標
知識目標
(1)知道在燃燒過(guò)程中燃料的化學(xué)能轉化為內能;
(2)知道什么是燃料的燃燒值和單位，會(huì )查燃料燃燒值表.
能力目標
會(huì )計算某種燃料完全燃燒放出的燃料.
情感目標
結合有效利用燃料的途徑，使學(xué)生懂得節約和充分利用能源的重要意義.
教學(xué)建議
教材分析
本節有兩部分，燃料的熱值從生產(chǎn)和生活的一些現象出發(fā)，說(shuō)明了現代社會(huì )中使用的能源主要是內能，且由燃料燃燒得到.又提供了科學(xué)資料，列舉了幾種燃料的熱值，并給出了熱值的定義和單位，本處要求學(xué)生能做簡(jiǎn)單的計算.
有效利用燃料直接聯(lián)系實(shí)際介紹了燃料燃燒利用的情況，并分析現代的大型鍋爐，說(shuō)明了提高利用率的方法，最后結合具體數據介紹了提高燃料的利用率的實(shí)際意義.
教法建議
引入新課的方法，可以由學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)和生活的實(shí)際來(lái)舉例分析，而知道在現代社會(huì )中，使用能量主要還是從燃料燃燒中獲得的內能.
燃料的熱值，學(xué)生觀(guān)察和分析教材的或教師提供的科技資料，學(xué)習熱值的概念，并用簡(jiǎn)單的物理方法，會(huì )進(jìn)行有關(guān)的熱值計算.
有效利用燃料，教師分析，使學(xué)生知道燃料實(shí)際很難完全燃燒，只有一部分被利用，引出了使用效率問(wèn)題，可以用畫(huà)比例圖的方法讓學(xué)生深入理解爐子的效率.接著(zhù)學(xué)生閱讀資料(課本上的或教師提供的)得出提高鍋爐的效率和燃料的利用率的方法.本部分內容可以學(xué)生小組討論.對于提高燃料利用率，也是采用提供學(xué)生學(xué)習資料，學(xué)生可以課下收集相關(guān)內容學(xué)習，提高學(xué)生信息收集和處理能力.學(xué)生從學(xué)習中體會(huì )到可持續發(fā)展的思想.
教學(xué)設計方案
【課題】
【重難點(diǎn)】重點(diǎn)是燃料熱值的概念和單位，并根據定義計算燃料燃燒放熱的有關(guān)問(wèn)題.提高爐子的效率要從聯(lián)系實(shí)際入手，分析實(shí)際問(wèn)題，知道爐子的效率.
【教學(xué)過(guò)程 方案參考】
一.引入新課
方法1、聯(lián)系生產(chǎn)和生活的實(shí)例說(shuō)明人類(lèi)利用的能量主要是從燃料燃燒中獲得的內能.教師可以參考的實(shí)例有：a、原始社會(huì )火的利用;b、現代社會(huì )中取暖的方法之一煤取暖;取暖方法之二電取暖，而電能的獲得主要的方法是火力發(fā)電;c、新能源利用處于發(fā)展階段而不是成熟階段.
方法2、對于基礎較好的班級，可以學(xué)生提供資料，自行說(shuō)明能量的主要來(lái)源，也可以教師提供資料，學(xué)生分析出這個(gè)結論.
二.燃料的熱值
方法1、觀(guān)察課本上的幾種燃料的熱值表格，說(shuō)明不同的燃料，即使質(zhì)量相同，完全燃燒放出的熱量也是不同的，這個(gè)特性可以用熱值表示，并給出定義和單位，并結合簡(jiǎn)單的例題會(huì )計算有關(guān)熱值的習題.
例題：把5kg40℃的水燒開(kāi)，需要完全燃燒多少kg的干木柴?(已知干木柴的燃燒值為1.2107J/kg，外界為標準大氣壓，并且燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收)
分析：利用吸熱公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出將水燒開(kāi)要吸收多少熱量，解題時(shí)應注意在標準大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，即水燒開(kāi)時(shí)的溫度為100℃，再利用燃料的燃燒值求干木柴的質(zhì)量.
解答：Q吸=Cm(t-t0)=4.2103J/(kg℃)5kg(100℃-40℃)=1.26106J
因為Q吸=Q放=1.26106J
所以干木柴質(zhì)量
方法2、對于基礎較好的班級，教師提供科技資料，學(xué)生分析獲得相同的能量，用不同的燃料，消耗量是不同的，其原因是不同的燃料有其特性――熱值.再根據學(xué)習密度和比熱容的方法，知道對于這種特性的描述就是其定義，能提高學(xué)生知識遷移能力，提供例題，學(xué)生自行設計解題方案，學(xué)生甚至還可以總結出熱值計算的公式.
三.有效利用燃料
方法1、教師分析實(shí)際取暖的有關(guān)問(wèn)題，使學(xué)生認識到燃料很難完全燃燒，而且放出的內能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分，把有效利用的熱量與理想情況下放出的熱量的比值稱(chēng)為爐子的效率，可以畫(huà)出比例圖，學(xué)生分析并理解爐子的效率是哪些部分之比.
對于提高爐子的效率和燃料的.利用率可以由學(xué)生閱讀資料，分組討論得出.提高燃料利用率也是由學(xué)生閱讀資料，教師可以提供一些有關(guān)的課外資料，主題是提高燃料的利用率，形成學(xué)生可持續發(fā)展的觀(guān)念.
方法2、對基礎較好的班級，教師提供資料，學(xué)生自行分析爐子的效率和燃料的利用率問(wèn)題，并就提高燃料的利用率的方法和意義提出自己的看法，結合自己所在的地區在這些方法的做法提出意見(jiàn)，對于不合理的地方可以提出建議，分組討論，提交分析報告給教師，教師根據實(shí)際情況，可以組織討論.要求學(xué)生能課下收集相關(guān)資料，處理信息，養成從信息中學(xué)習的方法和習慣.
【板書(shū)設計 】
探究活動(dòng)
實(shí)驗探究：各種燃料
【課題】調查各種燃料
【組織形式】學(xué)生活動(dòng)小組
【活動(dòng)流程】提出問(wèn)題;猜想與假設;制訂計劃與設計實(shí)驗;進(jìn)行實(shí)驗與收集證據;分析與論證;評估;交流與合作.
【參考方案】調查各種燃料的燃燒值，并知道不同燃料的用途和原因.
【備注】1、寫(xiě)出探究過(guò)程報告.
2、發(fā)現新問(wèn)題.
探究活動(dòng)范例：廚房里的熱學(xué)
活動(dòng)內容
了解、收集、分析、總結廚房里的熱學(xué)知識.
活動(dòng)目的
1、讓學(xué)生了解廚房里所涉及到的熱知識，通過(guò)廚房炊具及餐桌上的變化，使學(xué)生感受到改革開(kāi)放給人民生活水平帶來(lái)的提高，對學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國主義教育.
2、培養學(xué)生觀(guān)察、分析、總結問(wèn)題的能力.
活動(dòng)準備
先讓學(xué)生回家時(shí)認真觀(guān)察廚房所有的炊具、做飯、燒菜的全部過(guò)程，回憶自家廚房發(fā)生的一系列變化及看到的有關(guān)物理現象，思考哪些與學(xué)習的熱學(xué)知識有關(guān)，怎樣解釋其現象，做好筆記.
活動(dòng)過(guò)程
1、小組討論、交流(每個(gè)學(xué)生都有機會(huì )展示自己的調查結果)
2、班級討論、交流(小組推選代表)
3、教師歸納小結
(1)爐灶的變遷，從大土磚灶到紅磚砌的節能灶，從土煤爐到蜂窩煤爐，從沼氣灶到液化氣灶，每一次改進(jìn)之所以深受人們歡迎，主要是每次改進(jìn)都能使燃料燃燒更充分，既節省了燃料，又減少了廢氣(煙)污染，當然還有使用更方便的因素.
(2)使用爐灶燒火或炒菜做飯時(shí)，要把鍋底放在火苗的外焰，不要讓鍋底壓著(zhù)火頭，這樣可以使鍋的溫度升高得快.
(3)鍋鏟、手勺、漏勺、鋁鍋等炊具的柄都用木頭或塑料，是因為木頭、塑料是熱的不良導體，以便在烹飪過(guò)程中不燙手.
(4)爐灶上面安裝排風(fēng)扇，是為了加快空氣的對流，使廚房里的油污及時(shí)排出去，避免污染房間.
(5)往保溫瓶灌開(kāi)水時(shí)，不灌滿(mǎn)，能更好地保溫.因為未灌滿(mǎn)時(shí)，瓶口處有一層水蒸氣，它是熱的不良導體，能更好地防止熱量的散失.
(6)冬季從保溫瓶里倒出一些開(kāi)水后，蓋緊瓶塞時(shí)，常常會(huì )看到瓶塞馬上往上跳一下(有時(shí)會(huì )脫離瓶口掉在地上).這是因為隨著(zhù)開(kāi)水的倒出，進(jìn)入了一些冷空氣，瓶塞塞緊后，進(jìn)入的冷空氣很快膨脹，壓強增大，推開(kāi)瓶塞.
(7)在冬天或氣溫很低的情況下，往玻璃杯中倒入沸水時(shí)，應當先用少量的沸水預熱一下杯子，以防止玻璃杯內外溫差過(guò)大，內壁膨脹受到外壁阻礙產(chǎn)生力，致使杯子破裂.
(8)煮熟后滾燙的雞蛋和在沸水中燙一下的西紅柿，放入冷水中浸一會(huì )，容易剝殼和剝皮.因為滾燙的蛋殼與蛋白、西紅柿皮與肉遇冷后都會(huì )收縮，但它們的收縮程度不一樣，從而使兩者脫離.
(9)冬季喝剛出鍋的湯時(shí)，看到湯面沒(méi)有熱氣，好像湯不燙，但喝起來(lái)卻燙口，因為湯面上一層油阻止了湯內熱量的散失.
(10)炒菜主要是用熱傳導的方式，煨湯、煮飯、燒水等都是用對流方式傳熱.
(11)滾燙的砂鍋放在濕地易破裂.這是因為砂鍋是熱的不良導體，滾燙的砂鍋放在濕地上時(shí)，砂鍋外壁迅速放熱收縮，而內壁溫度降低很慢，砂鍋內外收縮不勻，故易破裂.
(12)液化氣是用壓縮體積的辦法使氣體液化裝在鋼罐中的，使用時(shí)，通過(guò)減壓閥，液化氣的壓強降低，液態(tài)變成氣態(tài)進(jìn)入灶中燃燒的.
(13)燒水或煮食物時(shí)，噴出的熱蒸氣比熱水、熱湯燙傷更嚴重.因為經(jīng)它們變成同溫度的熱水、熱湯時(shí)，要放出熱量(液化放熱).
(14)手沾點(diǎn)涼水拿剛出籠的熟饅頭時(shí)不覺(jué)得怎么燙手.這是因為熱饅頭接觸手上的涼水時(shí)，涼水迅速汽化生成一層水蒸氣在手與饅頭之間，水蒸氣是熱的不良導體，所以手不覺(jué)得怎么燙了.
(15)夏天用我國南方一種陶土做的涼水壺裝開(kāi)水，會(huì )很快冷卻，且比氣溫低，這是因為陶土容器中的水可以滲透出來(lái)，到了容器壁外的水會(huì )很快地蒸發(fā)，蒸發(fā)時(shí)要從容器和它里面的水里吸收大量的熱，因而使水溫很快降低.當水溫降到和氣溫一樣時(shí)，水還會(huì )繼續滲透、蒸發(fā)，還要從水中吸熱，水溫繼續降低，但因為水溫低于氣溫后，水又會(huì )從周?chē)諝庵形鼰�，故水溫不�?huì )降得過(guò)低.
(16)夏天自來(lái)水管壁大量出汗，常常是要下雨的征兆.必須明確，自來(lái)水管出汗現象，并不是管內的水滲漏.由于自來(lái)水大都是來(lái)自地下，溫度較低，空氣中的水蒸氣接觸到水管壁，就會(huì )放出熱量而液化，一旦水管壁大量出汗，說(shuō)明空氣中水蒸氣含量高，濕度大，這正是下雨的前兆.
(17)冬天水壺里的水燒開(kāi)后，在壺嘴一定距離才能看到白氣，而緊靠壺嘴的地方看不到白氣.這是因為緊靠壺的地方溫度較高，壺嘴噴出來(lái)的水蒸氣不能液化.而距壺嘴一定距離的地方溫度低，壺嘴噴出來(lái)的水蒸氣放熱液化成小水滴，即看到的白氣.
(18)當鍋燒得溫度較高時(shí)，灑點(diǎn)水在鍋內，會(huì )發(fā)出吱吱的聲音，并冒出大量白氣，這是水先汽化后液化的現象.
(19)在熱鍋里和燒得溫度很高的鍋里滴有同樣的一滴水，熱鍋里水滴先蒸干.原因是水滴滴入溫度很高的鍋中，接觸處的水急劇汽化形成一層水蒸氣，這層水蒸氣托起尚未汽化完的水滴，減緩了水滴汽化的速度，同時(shí)引起了水滴的跳動(dòng)，跳動(dòng)過(guò)程中，由于水蒸氣的散失，水滴受重力作用下落，將又與熱鍋接觸，再次形成一層水蒸氣而托起水滴.如此反復，水滴不斷跳動(dòng)，并且逐漸減小直至消失，汽化時(shí)間當然長(cháng)一些，所以后蒸干.而水滴在熱鍋中直接汽化，很快蒸發(fā)干.
(20)磨刀時(shí)要往菜刀上灑水，因為刀與磨石摩擦生熱，刀的溫度過(guò)高時(shí)鋼鐵硬度會(huì )減小，刀口就不鋒利了，灑水后吸收了熱量，刀的溫度就不會(huì )升得過(guò)高了.
(21)當湯煮滿(mǎn)鍋時(shí)，迅速向鍋內加冷水或把湯揚起再倒入鍋內都可制止沸騰.原因都是吸收鍋里湯的熱量，使其溫度降到沸點(diǎn)以下.加冷水，因冷水的溫度低于沸騰湯的溫度，混合時(shí)，冷水吸熱，湯放熱.把湯揚起再倒入鍋內的過(guò)程中，由于空氣溫度比湯低，湯放出了一部分熱量，溫度略有降低，倒入鍋內時(shí)，它又要從沸湯中吸收一部分熱量.
(22)油炸食物時(shí)，濺入水滴會(huì )聽(tīng)到叭、叭響聲，并濺出油來(lái).這是因為水的沸點(diǎn)比油低，水的密度比油大，濺入油中的水滴沉到油底迅速沸騰，產(chǎn)生的氣泡上升破裂而導致響聲.
(23)煮食品時(shí)，并不是火越旺越快，因為水沸騰時(shí)的溫度是不變的，即使再加大火力，也不能提高水溫，而結果只是加快了水的汽化，使鍋內的水干得快而已，白白浪費了燃料.正確的方法是用大火把水燒開(kāi)后，就改用小火，保持鍋內的水一直沸騰就行了.
(24)用壓力鍋煮食物熟得快，主要是增大了鍋內的壓強，提高了沸點(diǎn)，即提高了煮食物的溫度.
(25)用砂鍋煮食物，食物煮好后，讓砂鍋離開(kāi)火爐，食物在鍋內還能繼續煮一會(huì )兒.這是因為砂鍋離開(kāi)火爐時(shí)砂鍋底的溫度高于100 C，而鍋內的食物溫度為100 C，離開(kāi)火爐后，鍋內食物還可從鍋底吸收熱量，繼續沸騰，直到砂鍋的溫度降為100 C止.
(26)用錫焊的鐵壺燒水，壺燒不壞，若不裝水把它放在火上一會(huì )就會(huì )燒壞了.這是因為水的沸點(diǎn)在標準氣壓下是100 C，錫的熔點(diǎn)是232 C，裝水燒時(shí)，只要水未燒干，壺的溫度總不會(huì )超過(guò)100 C，達不到錫的熔點(diǎn)，更達不到鐵的熔點(diǎn)，所以壺燒不壞.若不裝水放在火上燒，不一會(huì )兒壺的溫度就會(huì )達到錫的熔點(diǎn)，焊錫熔化，壺就壞了.
(27)腌咸菜往往要十天半月菜才會(huì )變咸，而炒菜時(shí)加鹽幾分鐘就變咸了.這是因為溫度越高，鹽分子運動(dòng)越快的緣故.
(28)長(cháng)期堆煤的墻角處，若用小刀從墻上刮去一薄層，可看到里面呈現黑色.這是因為分子是不停地作無(wú)規則運動(dòng)，在長(cháng)期堆煤的墻角處，由于煤分子擴散到墻里，所以即使刮去一薄層，仍可看到里面呈現黑色.
活動(dòng)小結
通過(guò)活動(dòng)，學(xué)生解答物理現象題的能力有很大提高，能抓住問(wèn)題的本質(zhì)，敘述簡(jiǎn)練準確.觀(guān)察能力，分析解決問(wèn)題的能力都有很大提高，寫(xiě)有關(guān)日常生活、生產(chǎn)中熱現象及應用的小論文110余篇.特別是寫(xiě)出了爐灶上的變遷餐桌上的變化等一類(lèi)歌頌改革開(kāi)放偉大成就的好文章，學(xué)生同時(shí)受到了一次深刻的愛(ài)國主義思想教育.
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