燃料及其熱值

教學目標

知識目標
　　 （1）知道在燃燒過程中燃料的化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
　�。�2）知道什么是燃料的燃燒值和單位，會查燃料燃燒值表．

能力目標
　　會計算某種燃料完全燃燒放出的燃料．

情感目標
　　結(jié)合有效利用燃料的途徑，使學生懂得節(jié)約和充分利用能源的重要意義．

 

教學建議

教材分析
　　本節(jié)有兩部分，“燃料的熱值”從生產(chǎn)和生活的一些現(xiàn)象出發(fā)，說明了現(xiàn)代社會中使用的能源主要是內(nèi)能，且由燃料燃燒得到．又提供了科學資料，列舉了幾種燃料的熱值，并給出了熱值的定義和單位，本處要求學生能做簡單的計算．
　　“有效利用燃料”直接聯(lián)系實際介紹了燃料燃燒利用的情況，并分析現(xiàn)代的大型鍋爐，說明了提高利用率的方法，最后結(jié)合具體數(shù)據(jù)介紹了提高燃料的利用率的實際意義．

教法建議
　　引入新課的方法，可以由學生聯(lián)系生產(chǎn)和生活的實際來舉例分析，而知道在現(xiàn)代社會中，使用能量主要還是從燃料燃燒中獲得的內(nèi)能．
　　“燃料的熱值”，學生觀察和分析教材的或教師提供的科技資料，學習熱值的概念，并用簡單的數(shù)學方法，會進行有關(guān)的熱值計算．
　　“有效利用燃料”，教師分析，使學生知道燃料實際很難完全燃燒，只有一部分被利用，引出了使用效率問題，可以用畫比例圖的方法讓學生深入理解爐子的效率．接著學生閱讀資料（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(nèi)容可以學生小組討論．對于提高燃料利用率，也是采用提供學生學習資料，學生可以課下收集相關(guān)內(nèi)容學習，提高學生信息收集和處理能力．學生從學習中體會到可持續(xù)發(fā)展的思想．

 

教學設(shè)計方案

燃料及其熱值

　　【課題】燃料及其熱值

　　【重難點】重點是燃料熱值的概念和單位，并根據(jù)定義計算燃料燃燒放熱的有關(guān)問題．提高爐子的效率要從聯(lián)系實際入手，分析實際問題，知道爐子的效率．

　　【教學過程方案參考】

　　一．引入新課

　　方法1、聯(lián)系生產(chǎn)和生活的實例說明人類利用的能量主要是從燃料燃燒中獲得的內(nèi)能．教師可以參考的實例有：a、原始社會火的利用；b、現(xiàn)代社會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(chǔ)較好的班級，可以學生提供資料，自行說明能量的主要來源，也可以教師提供資料，學生分析出這個結(jié)論．

　　二．燃料的熱值

　　方法1、觀察課本上的“幾種燃料的熱值”表格，說明不同的燃料，即使質(zhì)量相同，完全燃燒放出的熱量也是不同的，這個特性可以用熱值表示，并給出定義和單位，并結(jié)合簡單的例題會計算有關(guān)熱值的習題．

　　例題：把5kg40℃的水燒開，需要完全燃燒多少kg的干木柴？（已知干木柴的燃燒值為1.2×107J/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)可以算出將水燒開要吸收多少熱量，解題時應(yīng)注意在標準大氣壓下，水的沸點是100℃，即水燒開時的溫度為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)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-40℃)=1.26×106J

　　　　 因為Q吸=Q放=1.26×106J

　　　　 所以干木柴質(zhì)量

　　方法2、對于基礎(chǔ)較好的班級，教師提供科技資料，學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(jù)學習“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，能提高學生知識遷移能力，提供例題，學生自行設(shè)計解題方案，學生甚至還可以總結(jié)出熱值計算的公式．

　　三．有效利用燃料

　　方法1、教師分析實際取暖的有關(guān)問題，使學生認識到燃料很難完全燃燒，而且放出的內(nèi)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為爐子的效率，可以畫出比例圖，學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生閱讀資料，分組討論得出．提高燃料利用率也是由學生閱讀資料，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，形成學生可持續(xù)發(fā)展的觀念．

　　方法2、對基礎(chǔ)較好的班級，教師提供資料，學生自行分析爐子的效率和燃料的利用率問題，并就提高燃料的利用率的方法和意義提出自己的看法，結(jié)合自己所在的地區(qū)在這些方法的做法提出意見，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(jù)實際情況，可以組織討論．要求學生能課下收集相關(guān)資料，處理信息，養(yǎng)成從信息中學習的方法和習慣．

【板書設(shè)計】

探究活動

實驗探究：各種燃料

【課題】調(diào)查各種燃料
【組織形式】學生活動小組
【活動流程】提出問題；猜想與假設(shè)；制訂計劃與設(shè)計實驗；進行實驗與收集證據(jù)；分析與論證；評估；交流與合作．
【參考方案】調(diào)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、寫出探究過程報告．
　　　　2、發(fā)現(xiàn)新問題．

探究活動范例：廚房里的熱學

活動內(nèi)容
　　了解、收集、分析、總結(jié)廚房里的熱學知識．
活動目的
　　1、讓學生了解廚房里所涉及到的熱知識，通過廚房炊具及餐桌上的變化，使學生感受到改革開放給人民生活水平帶來的提高，對學生進行愛國主義教育．
　　2、培養(yǎng)學生觀察、分析、總結(jié)問題的能力．
活動準備
　　先讓學生回家時認真觀察廚房所有的炊具、做飯、燒菜的全部過程，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(xiàn)象，思考哪些與學習的熱學知識有關(guān)，怎樣解釋其現(xiàn)象，做好筆記．
活動過程
　　1、小組討論、交流(每個學生都有機會展示自己的調(diào)查結(jié)果)
　　2、班級討論、交流(小組推選代表)
　　3、教師歸納小結(jié)
　�。�1）爐灶的變遷，從大土磚灶到紅磚砌的“節(jié)能灶”，從土煤爐到蜂窩煤爐，從沼氣灶到液化氣灶，每一次改進之所以深受人們歡迎，主要是每次改進都能使燃料燃燒更充分，既節(jié)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，要把鍋底放在火苗的外焰，不要讓鍋底壓著火頭，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(dǎo)體，以便在烹飪過程中不燙手．
　　（4）爐灶上面安裝排風扇，是為了加快空氣的對流，使廚房里的油污及時排出去，避免污染房間．
　�。�5）往保溫瓶灌開水時，不灌滿，能更好地保溫．因為未灌滿時，瓶口處有一層水蒸氣，它是熱的不良導(dǎo)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水后，蓋緊瓶塞時，常常會看到瓶塞馬上往上跳一下(有時會脫離瓶口掉在地上)．這是因為隨著開水的倒出，進入了一些冷空氣，瓶塞塞緊后，進入的冷空氣很快膨脹，壓強增大，推開瓶塞．
　�。�7）在冬天或氣溫很低的情況下，往玻璃杯中倒入沸水時，應(yīng)當先用少量的沸水預(yù)熱一下杯子，以防止玻璃杯內(nèi)外溫差過大，內(nèi)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，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，看到湯面沒有熱氣，好像湯不燙，但喝起來卻燙口，因為湯面上一層油阻止了湯內(nèi)熱量的散失．
　�。�10）炒菜主要是用熱傳導(dǎo)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(dǎo)體，滾燙的砂鍋放在濕地上時，砂鍋外壁迅速放熱收縮，而內(nèi)壁溫度降低很慢，砂鍋內(nèi)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，通過減壓閥，液化氣的壓強降低，液態(tài)變成氣態(tài)進入灶中燃燒的．
　�。�13）燒水或煮食物時，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，要放出熱量(液化放熱)．
　�。�14）手沾點涼水拿剛出籠的熟饅頭時不覺得怎么燙手．這是因為熱饅頭接觸手上的涼水時，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(dǎo)體，所以手不覺得怎么燙了．
　�。�15）夏天用我國南方一種陶土做的涼水壺裝開水，會很快冷卻，且比氣溫低，這是因為陶土容器中的水可以滲透出來，到了容器壁外的水會很快地蒸發(fā)，蒸發(fā)時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，水還會繼續(xù)滲透、蒸發(fā)，還要從水中吸熱，水溫繼續(xù)降低，但因為水溫低于氣溫后，水又會從周圍空氣中吸熱，故水溫不會降得過低．
　�。�16）夏天自來水管壁大量“出汗”，常常是要下雨的征兆．必須明確，自來水管“出汗”現(xiàn)象，并不是管內(nèi)的水滲漏．由于自來水大都是來自地下，溫度較低，空氣中的水蒸氣接觸到水管壁，就會放出熱量而液化，一旦水管壁大量“出汗”，說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，灑點水在鍋內(nèi)，會發(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(xiàn)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，同時引起了水滴的跳動，跳動過程中，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(fù)，水滴不斷跳動，并且逐漸減小直至消失，汽化時間當然長一些，所以后蒸干．而水滴在熱鍋中直接汽化，很快蒸發(fā)干．
　�。�20）磨刀時要往菜刀上灑水，因為刀與磨石摩擦生熱，刀的溫度過高時鋼鐵硬度會減小，刀口就不鋒利了，灑水后吸收了熱量，刀的溫度就不會升得過高了．
　�。�21）當湯煮滿鍋時，迅速向鍋內(nèi)加冷水或把湯揚起再倒入鍋內(nèi)都可制止沸騰．原因都是吸收鍋里湯的熱量，使其溫度降到沸點以下．加冷水，因冷水的溫度低于沸騰湯的溫度，混合時，冷水吸熱，湯放熱．把湯揚起再倒入鍋內(nèi)的過程中，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(nèi)時，它又要從沸湯中吸收一部分熱量．
　　（22）油炸食物時，濺入水滴會聽到“叭、叭”響聲，并濺出油來．這是因為水的沸點比油低，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(dǎo)致響聲．
　�。�23）煮食品時，并不是火越旺越快，因為水沸騰時的溫度是不變的，即使再加大火力，也不能提高水溫，而結(jié)果只是加快了水的汽化，使鍋內(nèi)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后，就改用小火，保持鍋內(nèi)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(nèi)的壓強，提高了沸點，即提高了煮食物的溫度．
　　（25）用砂鍋煮食物，食物煮好后，讓砂鍋離開火爐，食物在鍋內(nèi)還能繼續(xù)煮一會兒．這是因為砂鍋離開火爐時砂鍋底的溫度高于100 °C，而鍋內(nèi)的食物溫度為100 °C，離開火爐后，鍋內(nèi)食物還可從鍋底吸收熱量，繼續(xù)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就會燒壞了．這是因為水的沸點在標準氣壓下是100 °C，錫的熔點是232 °C，裝水燒時，只要水未燒干，壺的溫度總不會超過100 °C，達不到錫的熔點，更達不到鐵的熔點，所以壺燒不壞．若不裝水放在火上燒，不一會兒壺的溫度就會達到錫的熔點，焊錫熔化，壺就壞了．
　　（27）腌咸菜往往要十天半月菜才會變咸，而炒菜時加鹽幾分鐘就變咸了．這是因為溫度越高，鹽分子運動越快的緣故．
　�。�28）長期堆煤的墻角處，若用小刀從墻上刮去一薄層，可看到里面呈現(xiàn)黑色．這是因為分子是不停地作無規(guī)則運動，在長期堆煤的墻角處，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(xiàn)黑色．
活動小結(jié)　
　　通過活動，學生解答物理現(xiàn)象題的能力有很大提高，能抓住問題的本質(zhì)，敘述簡練準確．觀察能力，分析解決問題的能力都有很大提高，寫有關(guān)日常生活、生產(chǎn)中熱現(xiàn)象及應(yīng)用的小論文110余篇．特別是寫出了“爐灶上的變遷”“餐桌上的變化”等一類歌頌改革開放偉大成就的好文章，學生同時受到了一次深刻的愛國主義思想教育．

孝感廣水市教研室沈新家

 

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