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燃料及其热值

2008-08-03


教学目标

知识目标
   (1)知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能;
  (2)知道什么是燃料的燃烧值和单位,会查燃料燃烧值表.

能力目标
  会计算某种燃料完全燃烧放出的燃料.

情感目标
  结合有效利用燃料的途径,使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义.

 

教学建议

教材分析
  本节有两部分,“燃料的热值”从生产和生活的一些现象出发,说明了现代社会中使用的能源主要是内能,且由燃料燃烧得到.又提供了科学资料,列举了几种燃料的热值,并给出了热值的定义和单位,本处要求学生能做简单的计算.
  “有效利用燃料”直接联系实际介绍了燃料燃烧利用的情况,并分析现代的大型锅炉,说明了提高利用率的方法,最后结合具体数据介绍了提高燃料的利用率的实际意义.

教法建议
  引入新课的方法,可以由学生联系生产和生活的实际来举例分析,而知道在现代社会中,使用能量主要还是从燃料燃烧中获得的内能.
  “燃料的热值”,学生观察和分析教材的或教师提供的科技资料,学习热值的概念,并用简单的数学方法,会进行有关的热值计算.
  “有效利用燃料”,教师分析,使学生知道燃料实际很难完全燃烧,只有一部分被利用,引出了使用效率问题,可以用画比例图的方法让学生深入理解炉子的效率.接着学生阅读资料(课本上的或教师提供的)得出提高锅炉的效率和燃料的利用率的方法.本部分内容可以学生小组讨论.对于提高燃料利用率,也是采用提供学生学习资料,学生可以课下收集相关内容学习,提高学生信息收集和处理能力.学生从学习中体会到可持续发展的思想.


 

教学设计方案

燃料及其热值

  【课题】燃料及其热值

  【重难点】重点是燃料热值的概念和单位,并根据定义计算燃料燃烧放热的有关问题.提高炉子的效率要从联系实际入手,分析实际问题,知道炉子的效率.

  【教学过程方案参考】

  一.引入新课

  方法1、联系生产和生活的实例说明人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能.教师可以参考的实例有:a、原始社会火的利用;b、现代社会中取暖的方法之一煤取暖;取暖方法之二电取暖,而电能的获得主要的方法是火力发电;c、新能源利用处于发展阶段而不是成熟阶段.

  方法2、对于基础较好的班级,可以学生提供资料,自行说明能量的主要来源,也可以教师提供资料,学生分析出这个结论.

  二.燃料的热值

  方法1、观察课本上的“几种燃料的热值”表格,说明不同的燃料,即使质量相同,完全燃烧放出的热量也是不同的,这个特性可以用热值表示,并给出定义和单位,并结合简单的例题会计算有关热值的习题.

  例题:把5kg40℃的水烧开,需要完全燃烧多少kg的干木柴?(已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg,外界为标准大气压,并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收)

  分析:利用吸热公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出将水烧开要吸收多少热量,解题时应注意在标准大气压下,水的沸点是100℃,即水烧开时的温度为100℃,再利用燃料的燃烧值求干木柴的质量.

  解答:Q吸=Cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-40℃)=1.26×106J

     因为Q吸=Q放=1.26×106J

     所以干木柴质量

  方法2、对于基础较好的班级,教师提供科技资料,学生分析获得相同的能量,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――热值.再根据学习“密度”和“比热容”的方法,知道对于这种特性的描述就是其定义,能提高学生知识迁移能力,提供例题,学生自行设计解题方案,学生甚至还可以总结出热值计算的公式.

  三.有效利用燃料

  方法1、教师分析实际取暖的有关问题,使学生认识到燃料很难完全燃烧,而且放出的内能不能被完全利用,有效利用的`只是其中一部分,把有效利用的热量与理想情况下放出的热量的比值称为炉子的效率,可以画出比例图,学生分析并理解炉子的效率是哪些部分之比.

  对于提高炉子的效率和燃料的利用率可以由学生阅读资料,分组讨论得出.提高燃料利用率也是由学生阅读资料,教师可以提供一些有关的课外资料,主题是提高燃料的利用率,形成学生可持续发展的观念.

  方法2、对基础较好的班级,教师提供资料,学生自行分析炉子的效率和燃料的利用率问题,并就提高燃料的利用率的方法和意义提出自己的看法,结合自己所在的地区在这些方法的做法提出意见,对于不合理的地方可以提出建议,分组讨论,提交分析报告给教师,教师根据实际情况,可以组织讨论.要求学生能课下收集相关资料,处理信息,养成从信息中学习的方法和习惯.

板书设计

探究活动

实验探究:各种燃料

【课题】调查各种燃料
【组织形式】学生活动小组
【活动流程】提出问题;猜想与假设;制订计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作.
【参考方案】调查各种燃料的燃烧值,并知道不同燃料的用途和原因.
【备注】1、写出探究过程报告.
    2、发现新问题.

探究活动范例:厨房里的热学

活动内容
  了解、收集、分析、总结厨房里的热学知识.
活动目的
  1、让学生了解厨房里所涉及到的热知识,通过厨房炊具及餐桌上的变化,使学生感受到改革开放给人民生活水平带来的提高,对学生进行爱国主义教育
  2、培养学生观察、分析、总结问题的能力.
活动准备
  先让学生回家时认真观察厨房所有的炊具、做饭、烧菜的全部过程,回忆自家厨房发生的一系列变化及看到的有关物理现象,思考哪些与学习的热学知识有关,怎样解释其现象,做好笔记.
活动过程
  1、小组讨论、交流(每个学生都有机会展示自己的调查结果)
  2、班级讨论、交流(小组推选代表)
  3、教师归纳小结
  (1)炉灶的变迁,从大土砖灶到红砖砌的“节能灶”,从土煤炉到蜂窝煤炉,从沼气灶到液化气灶,每一次改进之所以深受人们欢迎,主要是每次改进都能使燃料燃烧更充分,既节省了燃料,又减少了废气(烟)污染,当然还有使用更方便的因素.
  (2)使用炉灶烧火或炒菜做饭时,要把锅底放在火苗的外焰,不要让锅底压着火头,这样可以使锅的温度升高得快.
  (3)锅铲、手勺、漏勺、铝锅等炊具的柄都用木头或塑料,是因为木头、塑料是热的不良导体,以便在烹饪过程中不烫手.
  (4)炉灶上面安装排风扇,是为了加快空气的对流,使厨房里的油污及时排出去,避免污染房间.
  (5)往保温瓶灌开水时,不灌满,能更好地保温.因为未灌满时,瓶口处有一层水蒸气,它是热的不良导体,能更好地防止热量的散失.
  (6)冬季从保温瓶里倒出一些开水后,盖紧瓶塞时,常常会看到瓶塞马上往上跳一下(有时会脱离瓶口掉在地上).这是因为随着开水的倒出,进入了一些冷空气,瓶塞塞紧后,进入的冷空气很快膨胀,压强增大,推开瓶塞.
  (7)在冬天或气温很低的情况下,往玻璃杯中倒入沸水时,应当先用少量的沸水预热一下杯子,以防止玻璃杯内外温差过大,内壁膨胀受到外壁阻碍产生力,致使杯子破裂.
  (8)煮熟后滚烫的鸡蛋和在沸水中烫一下的西红柿,放入冷水中浸一会,容易剥壳和剥皮.因为滚烫的蛋壳与蛋白、西红柿皮与肉遇冷后都会收缩,但它们的收缩程度不一样,从而使两者脱离.
  (9)冬季喝刚出锅的汤时,看到汤面没有热气,好像汤不烫,但喝起来却烫口,因为汤面上一层油阻止了汤内热量的散失.
  (10)炒菜主要是用热传导的方式,煨汤、煮饭、烧水等都是用对流方式传热.
  (11)滚烫的砂锅放在湿地易破裂.这是因为砂锅是热的不良导体,滚烫的砂锅放在湿地上时,砂锅外壁迅速放热收缩,而内壁温度降低很慢,砂锅内外收缩不匀,故易破裂.
  (12)液化气是用压缩体积的办法使气体液化装在钢罐中的,使用时,通过减压阀,液化气的压强降低,液态变成气态进入灶中燃烧的.
  (13)烧水或煮食物时,喷出的热蒸气比热水、热汤烫伤更严重.因为经它们变成同温度的热水、热汤时,要放出热量(液化放热).
  (14)手沾点凉水拿刚出笼的熟馒头时不觉得怎么烫手.这是因为热馒头接触手上的凉水时,凉水迅速汽化生成一层水蒸气在手与馒头之间,水蒸气是热的不良导体,所以手不觉得怎么烫了.
  (15)夏天用我国南方一种陶土做的凉水壶装开水,会很快冷却,且比气温低,这是因为陶土容器中的水可以渗透出来,到了容器壁外的水会很快地蒸发,蒸发时要从容器和它里面的水里吸收大量的热,因而使水温很快降低.当水温降到和气温一样时,水还会继续渗透、蒸发,还要从水中吸热,水温继续降低,但因为水温低于气温后,水又会从周围空气中吸热,故水温不会降得过低.
  (16)夏天自来水管壁大量“出汗”,常常是要下雨的征兆.必须明确,自来水管“出汗”现象,并不是管内的水渗漏.由于自来水大都是来自地下,温度较低,空气中的水蒸气接触到水管壁,就会放出热量而液化,一旦水管壁大量“出汗”,说明空气中水蒸气含量高,湿度大,这正是下雨的前兆.
  (17)冬天水壶里的水烧开后,在壶嘴一定距离才能看到“白气”,而紧靠壶嘴的地方看不到“白气”.这是因为紧靠壶的地方温度较高,壶嘴喷出来的水蒸气不能液化.而距壶嘴一定距离的地方温度低,壶嘴喷出来的水蒸气放热液化成小水滴,即看到的“白气”.
  (18)当锅烧得温度较高时,洒点水在锅内,会发出“吱吱”的声音,并冒出大量“白气”,这是水先汽化后液化的现象.
  (19)在热锅里和烧得温度很高的锅里滴有同样的一滴水,热锅里水滴先蒸干.原因是水滴滴入温度很高的锅中,接触处的水急剧汽化形成一层水蒸气,这层水蒸气托起尚未汽化完的水滴,减缓了水滴汽化的速度,同时引起了水滴的跳动,跳动过程中,由于水蒸气的散失,水滴受重力作用下落,将又与热锅接触,再次形成一层水蒸气而托起水滴.如此反复,水滴不断跳动,并且逐渐减小直至消失,汽化时间当然长一些,所以后蒸干.而水滴在热锅中直接汽化,很快蒸发干.
  (20)磨刀时要往菜刀上洒水,因为刀与磨石摩擦生热,刀的温度过高时钢铁硬度会减小,刀口就不锋利了,洒水后吸收了热量,刀的温度就不会升得过高了.
  (21)当汤煮满锅时,迅速向锅内加冷水或把汤扬起再倒入锅内都可制止沸腾.原因都是吸收锅里汤的热量,使其温度降到沸点以下.加冷水,因冷水的温度低于沸腾汤的温度,混合时,冷水吸热,汤放热.把汤扬起再倒入锅内的过程中,由于空气温度比汤低,汤放出了一部分热量,温度略有降低,倒入锅内时,它又要从沸汤中吸收一部分热量.
  (22)油炸食物时,溅入水滴会听到“叭、叭”响声,并溅出油来.这是因为水的沸点比油低,水的密度比油大,溅入油中的水滴沉到油底迅速沸腾,产生的气泡上升破裂而导致响声.
  (23)煮食品时,并不是火越旺越快,因为水沸腾时的温度是不变的,即使再加大火力,也不能提高水温,而结果只是加快了水的汽化,使锅内的水干得快而已,白白浪费了燃料.正确的方法是用大火把水烧开后,就改用小火,保持锅内的水一直沸腾就行了.
  (24)用压力锅煮食物熟得快,主要是增大了锅内的压强,提高了沸点,即提高了煮食物的温度.
  (25)用砂锅煮食物,食物煮好后,让砂锅离开火炉,食物在锅内还能继续煮一会儿.这是因为砂锅离开火炉时砂锅底的温度高于100 °C,而锅内的食物温度为100 °C,离开火炉后,锅内食物还可从锅底吸收热量,继续沸腾,直到砂锅的温度降为100 °C止.
  (26)用锡焊的铁壶烧水,壶烧不坏,若不装水把它放在火上一会就会烧坏了.这是因为水的沸点在标准气压下是100 °C,锡的熔点是232 °C,装水烧时,只要水未烧干,壶的温度总不会超过100 °C,达不到锡的熔点,更达不到铁的熔点,所以壶烧不坏.若不装水放在火上烧,不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点,焊锡熔化,壶就坏了.
  (27)腌咸菜往往要十天半月菜才会变咸,而炒菜时加盐几分钟就变咸了.这是因为温度越高,盐分子运动越快的缘故.
  (28)长期堆煤的墙角处,若用小刀从墙上刮去一薄层,可看到里面呈现黑色.这是因为分子是不停地作无规则运动,在长期堆煤的墙角处,由于煤分子扩散到墙里,所以即使刮去一薄层,仍可看到里面呈现黑色.
活动小结 
  通过活动,学生解答物理现象题的能力有很大提高,能抓住问题的本质,叙述简练准确.观察能力,分析解决问题的能力都有很大提高,写有关日常生活、生产中热现象及应用的小论文110余篇.特别是写出了“炉灶上的变迁”“餐桌上的变化”等一类歌颂改革开放伟大成就的好文章,学生同时受到了一次深刻的爱国主义思想教育


孝感广水市教研室沈新家


 



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