第十四章内能的利用第2节热机的效率教案

第十四章内能的利用第2节热机的效率教案（p22页）

教学目标：

1、知识与技能：经历“燃烧燃料释放热量的分配”的过程，感受到转化为机械能的内能只是一部分，形成正确的世界观；

2、过程与方法：通过与机械效率的对比，了解热机的效率，感悟到效率是评价投入、产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值；

3、情感、态度与价值观：了解热机的使用对社会的贡献与带来的环境污染，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染。

教学重点：建立热机效率的概念；

教学难点：理解环境污染与热机使用的关系；热机效率的运用；

课前学习

一、复习回顾

1． 叫机械效率。

2．内燃机是将 能转化成 能。内燃机一个工作循环的四个冲程依次为 冲程、 冲程、 冲程和 冲程。

二、尝试学习

1．在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了？

2． 叫做热机的效率。

新课教学：

第2节热机效率

一.燃 料的热值:某种燃料完全燃烧放出的能量（热量）与其质量之比，叫做这种燃料的热值（heat value ），热值用q 表示。

单位：J/Kg 或 3

/m J

公式：Q = mq 或：Q = Vq

其中：燃料完全燃烧释放的热量为Q 、燃料的质量为：m 、燃料的热值为q ；那么V 则应该是燃料的体积、此时燃料的热值仍然是q ，可是此时因为体积单位为：3m （米的立方），则燃料热值此时单位为：3/m J 。

敬请同学们看教材23页的小资料一些燃料的热值。哪种燃料的热值最好，燃烧这些燃料在实际中是否能充分的利用而没有浪费掉？为此我们下面来学习热机的效率

二、热机的效率

1．交流讨论：热机里的能量转化。

利用24页的想想议议的图14.2-2在内燃机里，燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？

热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。

由图可见，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 即热机工作时的能量的损失

①燃料未完全燃烧

②废气排出带走能量

③克服磨擦，消耗能量（由于机械传动等要克服摩擦也要消耗能量）

④热机本身发热带走一部分能量。

2．热机的效率定义是：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。

即（1）热机的效率为：100%Q 总有用

W =η，其中W 有用指用来做有用功的能量，Q 总指完

全燃烧释放的能量。

看书P24一些热机的热机效率表，讨论这些热机中的能量转化情况。

（2）提高热机效率的主要途径：减少热机工作中的各种能量损失.

具体方法:首先要减少燃烧过程中的热量损失;其次是要尽量简化机械传动部分,并选用优良的润滑材料减小摩擦,以减少机械损失. 如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,常将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧.这些措施都可以使燃料燃烧得更充分一些.

即提高热机效率的途径：

（1）燃料尽可能燃烧

（2）尽量减少各类热量的损失

（3）在热机的设计和制造上，采取先进技术

（4）使用时，注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。 各种热机的效率:蒸汽机:6﹪~15﹪；汽油机：20﹪~30﹪；柴油机：30﹪~40﹪；飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪

想想看：热机的效率能达到100 ﹪吗？为什么？

不能。

因为热机在工作过程中一定有能量损失。

三、改变世界的热机

看书P25第一、二自然段，说一说热机的发展过程。

当堂检测

1．为了节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（ ）

A ．尽量使燃料充分燃烧

B ．尽量增加热机的使用时间

C ．尽量减少废气带走的热量

D ．尽量减少热机部件间的摩擦

2．下列供热方式，最有利于环境保护的是（ ）

A ．用煤做燃料供热

B ．用石油做燃料供热

C ．用天然气或煤气做燃料供热

D ．用太阳能供热

3．关于热机，下列说法错误的是（ ）

A ．热机性能好坏的重要标志之一是热机效率

B ．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率

C ．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大

D ．在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能

作业布置：p26页动手动脑学物理1-4

1、汽油的热值为kg J /106.47

⨯，这个数值究竟有多大？有人通过一个具体例子来认识汽油热值的大小；一个60kg 的人，从大夏的1搂步行至第11搂（走了10层楼），每层楼的层高为3m ，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？

小结整理

分析及解答：由于计算功的公式为：mgh Gh Fs W ===，而60kg 的人从1搂走到11搂所做的功是克服重力做的功为：J m kg N kg mgh W 4108.1310/1060⨯=⨯⨯⨯==， 有燃料燃烧放出的热量计算公式为：mq Q =，如果燃料完全燃烧放出的热量要和这些功的数值相等则W Q =，即：J W mq 4108.1⨯==，则需要的汽油质量为： g g kg kg

J J q W m 13.391010913.310913.3/106.4108.132274=⨯⨯=⨯=⨯⨯==-- 而39.13克的质量相当于生活中的一个鸡蛋的质量还不太足。

2、如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。

分析及解答：由于燃料完全燃烧放出的热量计算公式为：

mq Q =所以由题意有：干木柴干木柴煤油煤油q m q =m ，

而kg /J 106.4q 7⨯煤油，kg /J 102.1q 7

⨯=干木柴，

所以干木柴的质量应该是没有质量的 83.3102.1/J 106.4q q m 77≈⨯⨯==kg

J kg m 、干木柴煤油煤油干木柴

倍。 3、全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t ，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高，全球每年可节约多少燃油？

分析及解答：每辆车每年有效耗油量（用于做有用功的油）

t t m m 54.0%308.11=⨯=∙=η，