热机 教案(教学设计)
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热机
【教学目标】
知识与技能
1.建立热值概念。知道热值是燃料燃烧放热的特性,了解热值的表示法和常见燃料的热值,能利用热值表进行有关燃烧放热的简单计算。
2.了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向,知道可以怎样提高热机效率,及提高热机效率的意义所在。
情感、态度与价值观
了解热机的利用与人类社会发展的关系,并能简述热机的使用产生的排放物对环境不良影响,培养自觉的环保意识。
【教学重难点】
了解热机效率及提高热机效率的途径,知道在利用热机形成的环保问题。
热机效率的理解,并能用热机效率进行简单计算。
【教学方法】
习题法,讲授法,讨论法,探究法
【教学过程】
一、燃料的热值及简单计算
1.热机是利用燃料燃烧释放出的能量(热量)转化成机械能装置。
多媒体展示:蒸汽机车拖着长长的列车,冒着浓烟在原野急驰。(煤炭)
装有汽油机的运动赛车,在赛道上风驰电掣般的飞驰。(汽油)
飞行中的喷气式飞机尾部喷着高温高速气体。(航空煤油)
火箭喷着长长的火舌,在起飞台上冉冉升起。(化学燃料)
2.质量相同的不同燃料完全燃烧释放出的能量(热量)是不相同的
演示:常规燃料标本:木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气(透明塑料打火机中装有)
研讨:普通的一个家庭一个月平均要用无烟煤75kg,改用液化石油气就只需15kg,农村烧大灶的话每月需干木柴150kg。
一个无烟煤(0.6kg)只能烧开5瓶水,而0.6kg的液化气可以烧一天的饭菜、开水以及还可以烧淋浴的洗澡水。
3.每kg某种燃料完全燃烧释放出的能量(热量)称为这种燃料的热值:(q)
查书中热值:说出展示的几种燃料标本各自的热值:
质量是m的燃料完全燃烧放出热量是:Q放=qm
例:完全燃烧100克酒精能释放出热量(q酒精=3.0×107J/kgQ放=3.0×107J/kg×
0.1kg=3.0×106J)
二、热机效率
1.热机工作时,不能把燃料释放的能量全部利用。
研讨:站在内燃机排气口附近就会闻到汽油或柴油的气味--燃料燃烧并不彻底造成能量损失,如:
打开发动机机盖,便觉一股热气扑面而来
机械散发热量造成能量损失
有人曾用汽车尾气的热量加热饭菜
废气排放也损失部分能量
发动机各部分零件相互摩擦
消耗部分能量
结论:热机利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量小部分。
2.热机效率:(η)用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。
(η=Q有/Q总放×100%)(类比)(η机械=W有/Q燃×100%)
结合火力发电站能流图,来研讨热机效率。
结论:由于热损失的原因多,热机效率一般较低。热机是人类使用的主要动力机,尽管它的效率不高,我们仍然离不开它。
3.为了合理利用能量人类一直在努力提高热机效率。
研讨:提高热机效率的途径,让燃料充分燃烧。减少发动机各部分之间的摩擦。下决心关停耗能的热机。研究开发热能效率更高的热机。
4.计算热机效率:
①一台大型推土机的推力约为3×104N,匀速推着土总行程达10km,消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。
解:η=Q有/Q总放×100%=W有/q柴油m柴油×100%
=3×104N×104m/[3.3×107(J/kg)×30.3kg]×100%≈30%
答:这台柴油机热效率为30%。
②点燃一只无烟煤(0.6kg),能烧开5瓶水,而点燃0.6kg的液化气可以供普通人家烧一
天的饭菜,开水还可以烧淋浴用的洗澡水。这样看来:不同的燃料不相同。若q无烟煤=3.4×107J/kg,5瓶水的质量约为9.5kg,从20℃烧开,那么这个煤炉的热效率是多少?
三、热机为人类社会发展的贡献,同时也带来的环保问题。
1.热机发展史:蒸汽机(效率10%),蒸汽轮机(效率20%),内燃机(效率30%),燃气轮机(效率40%)
2.对人类社会的贡献:极大地提高了生产力"蒸汽机发明后的一百年间,人类所做的工作量相当于以往几千年工作量的总和,极大地改观了交通状况:帆船横渡大西洋约需25-30天,蒸气机驱动的轮船约用17天以内。柴油机轮船约为10天,协和式超音速客机只需3.5小时就可以从巴黎飞到纽约。
3.热机使用引起的环境问题:内燃机大量排放的废气会形成毒雾天气,"酸雨"现象。中国在重庆等地危害严重,西欧、美国等地还更为严重,造成植被大量死亡,也造成大量湖泊中的成批鱼类的死亡。目前世界各国都制定了汽车尾气的排放标准,减少了煤的使用量,来控制废气造成的危害。
四、小结
【作业布置】
为什么要提高热机效率?提高热机效率大致有哪些途径?为什么热机效率肯定不会提高到100%?
【板书设计】
热机效率和环境保护
一、燃料的热值
每kg某种燃料完全燃烧释放出的能量(热量)称为这种燃料的热值:(q)
质量是m的燃料完全燃烧放出热量是:Q放=qm
二、热机效率
热机利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量小部分。
热机效率:(η)用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。
η=Q有/Q总放×100%
三、热机为人类社会发展的贡献,同时也带来的环保问题。