第十四章内能的利用。
第一节热机。
第一课时。教学目标
一、知识与技能
1.理解热机的原理就是将燃料的化学能转化为内能再转化为机械能。
2.了解内能的利用在人类历史上的重要意义。
3.了解历史和现实社会中的几种热机。
二、过程与方法
1.经历关于“能量是怎么转化的”讨论过程，了解到热机是通过做功使内能转化为机械能工作的机器。
2.观察蒸汽机吹动纸风轮旋转的实现象，认识燃料的化学能转化为内能再转化为机械能的过程。
三、情感态度与价值观
通过使学生了解蒸汽机的发展历程，认识人类非凡的创造力对世界的影响。
教学重点 认识热机的工作过程
课型及课时安排。
新授课 1课时。
教学方法。讲授法。
教学过程 一、创设问题情境，引入新课
引入：教师模拟图2-1-2演示实验，用酒精灯给装有水的试管加热，可以看到沸腾的水将将上面的纸飞轮吹转了。
师】这一个简单的现象却引发了第一次工业革命，它让我们进入了蒸汽时代，我们今天公路上跑的各种车辆的发动机也是利用这一简单的现象工作的。是内能的利用让我们进入了现代化社会。今天我们就一起学习——热机。
二、师生共同活动，进行新课。
1.利用内能来做功。
师】改变物体的内能有两种方式，除了热传递还可以通过做功使物体的内能增加。那么，减少物体的内能可以做功吗？
请同学们思考刚才我所做的实验，在这一过程中能量的转化情况是：
生】内能转化为机械能。
师】在这个实验中，燃料的化学能转化为内能，传给水，水沸腾变成蒸汽，水蒸气驱动叶轮转动。这样，内能转化为叶轮的机械能。
这个实验虽然简单，却展现出热机中能量转化的基本过程。
热机就是通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。
2．蒸汽机。
蒸汽机是最早的热机。把蒸汽的能量作为动力是蒸汽机工作的基本原理，然而，蒸汽动力并非来自于“蒸汽对水壶盖掀动的启示”，而是来自于蒸汽动力与社会、经济、科学和生产力发展水平的“制约—适应—促进”的曲折历程。社会的进步，生产力的发展，科学的理性思考和导致人们透彻理解自然现象的物理学理论及实验，奠定了蒸汽机发明的基础，托里拆利真空和马德堡半球实验，拉开了蒸汽机发明的历史序幕。
让我们追溯一下并不遥远的历史。
17世纪，欧洲的工业一天天发展起来，煤作为一种强大的能源大量涌进了人类的生产与生活。为了在煤矿中把水排掉，人的智慧就转到抽水问题上来。
2024年，在意大利的佛罗伦萨造成了一部抽水机。但是，不管怎样拼命地把连接抽水机活塞的手柄拉上压下，水最多也只能被抽到10m高左右，改善抽水机也无济于事。伽利略的学生——意大利物理学家托里拆利研究并解释了这个问题。
2024年，托里拆利把一端开口的91cm长的玻璃管中灌满水银，倒扣在水银容器内并使管垂直竖立，管内76cm高水银柱的上面形成了真空状态——这就是轰动当时的托里拆利真空，人类创造的第一个良好真空。托里拆利首创真空的实验成功，打碎了自亚里士多德至笛卡儿统治近2024年的“自然害怕真空”的精神枷锁，释放出科学的精神能量，带来了思想智力的活跃。曾经当过马德堡市长的德国物理学家奥托·格里克于2024年做了著名的“马德堡半球”实验，用激动人心的事实论证了人造真空形成的压力差的巨大力量。
正当在实验现场的人为这神奇的巨大力量而惊叹之时，奥托·格里克用震撼宇宙的声音宣告：请相信大气压力是普遍存在的！马德堡半球实验轰动了！
当时，包括德国皇帝在内的许多显要人物都亲自**了这一特别的物理实验。
富有成效的物理实验清楚地表明，只要人为地形成真空，就会产生压力差，而力就固有地存在于压力差之中。一个人摇动一台抽气机，就能胜过16匹大马、50个人，但是靠肌肉的力量在长时间抽气过程中才集蓄起来的能量是不能使工业应用大步前进的，于是人的智慧就转向了利用火的能量产生真空的努力。
2024年，法国物理学家巴本把蒸汽充入容器，用冷凝的办法把大量的蒸汽冷凝成几滴水，结果在容器内留下了真空。这样，经过长时间抽气才能建立起来的真空，只需在充满蒸汽的热容器上浇一注冷水，把蒸汽冷凝，在极短的时间内就形成了。
巴本制造了一台机器，靠蒸汽冷凝形成真空，通过大气压的作用推动活塞运动，活塞又把水往上提升。尽管巴本的机器并没有在生产中使用，但是它却提醒人们：靠火的能量制造蒸汽能形成真空，产生动力。
我们不妨把它称为巴本模式，既蒸汽—真空模式。公正地说，巴本的这台蒸汽—真空模式的机器就是人类历史上最早的蒸汽机的雏形，它比瓦特对蒸汽机的改进早了3/4个世纪。
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