热机 教案(教学设计)

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。