1857.人教版九年级物理上册14.2 热机的效率教案

14.2 热机的效率

教学目标

【知识与能力】

1.知道什么是燃料的热值及其单位的意义,会查燃料热值表。

2.会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。

3.知道热机的效率。

4.了解提高效率的途径。

【过程与方法】

通过与机械效率的对比了解热机的效率，知道机械效率是评价投入、产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值。

【情感态度价值观】

了解热机的使用对社会的贡献和带来的环境污染，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。

教学重难点

【教学重点】

掌握热值的概念和单位、根据热值的定义计算燃料燃烧时放出的热量。

【教学难点】

理解热机效率。

教学过程

情境导入

多媒体播放视频:神舟系列火箭发射。

问题：为什么发射火箭上天要用氢做燃料？用汽油、柴油做火箭燃料可以吗？这节课我们就来研究这个问题。

一、燃料的热值

◆探究活动1：日常生活中常用到的燃料有哪些？

分析燃料燃烧过程中的能量转化：

燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。

◆探究活动2：燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。

1.燃料的热值

（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。

定义式：

Q

q

m =。

（2）物理意义：干木柴的热值是1.2×107J/kg，其物理意义为1kg干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107J。

（3）热值的单位：焦每千克(J/kg)。

（4）说明——气体燃料的热值

对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值，其定义式为Q

q

V

=，热值在数值上等于在标准状态下1 m3的燃料完全燃烧放出的热量，单位为焦每立方米；符号：J/m3。

2．了解燃料的热值表

几种燃料的热值/(J·kg-1)

干木柴(约)1.2×107柴油 4.3×107

烟煤(约)2.9×107煤油 4.6×107

无烟煤(约)3.4×107汽油 4.6×107

焦炭 3.0×107氢 1.4×108

木炭 3.4×107煤气/(J·m-3) 约3.9×107

酒精 3.0×107沼气/(J·m-3) 约1.9×107

问题1

回答1：氢的热值是1.4×108 J/kg；其物理意义是：1 kg的氢完全燃烧放出的热量是1.4×108 J。

问题2：汽油的热值是多少?其物理意义是什么?

回答2：汽油的热值是4.6×107 J/kg；其物理意义是：1 kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107 J。

热值是物质本身的一种性质,它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都无关，是反映燃料优劣的重要指标。

不同物质的热值一般不同，所以热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与形态、质量、体积无关。

3．有关燃料燃烧放热的计算

燃料放出热量的公式：Q＝mq或Q＝Vq。

二、热机的效率

◆探究活动3：

讨论交流：

热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？

1．定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比。（） 2．公式：

η=放有

Q W ×100%

3．说明：

(1)热机的效率是热机性能的重要指标； (2)各种热机的效率：

蒸汽机：6%～15% 汽油机：20﹪～30% 柴油机：30%～45%

飞机上的喷气式发动机：50%～60% ◆探究活动4：怎样提高热机的效率？ 使燃料充分燃烧；

尽量减少各种热量损失；

在热机的设计和制造上采用先进的技术。 4.提高热机效率的途径

（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； （2）改进热机，减少各种能量损失； （3）充分利用废气的能量；

（4）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能量。 板书设计

热机的效率 一、燃料的热值

定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。

单位：J/kg 或J/m 3

公式：Q 放＝mq 或Q 放＝Vq 二、热机的效率

定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 公式：η＝Q 有用

Q 总

。

提高燃料利用率的重要措施 随堂练习

1．煤油的热值是4.6×107J/kg ，将质量4 kg 的煤油完全燃烧放出的热量是 1.84×108

J,

如果将煤油倒掉一半,它的热值为4.6×107

J/kg 。

2．关于燃料和燃料的热值，以下说法正确的是（ A ） A ．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关 B ．容易燃烧的燃料，热值一定大

C ．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多

D ．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料

3．关于热机的效率，下列说法中正确的是（ C ） A ．热机做的有用功越多，效率一定越高 B ．热机消耗的燃料越少，效率一定越高

C ．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高

J

J

Q Q 661052.2%501026.1⨯=⨯==η吸放D ．热机做功越快，效率一定越高

4.小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为4.2×107J ／m 3

，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg ，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？

解：在一个标准大气压下，水吸收的热量 Q 吸=cm （t ﹣t 0）

=4.2×103

J/（kg•℃）×4 kg×（100 ℃﹣25 ℃）

=1.26×106

J 。

天然气完全燃烧放出的热量：

3

3

7606.0/102.41052.2q m m J J Q V =⨯⨯==放

烧开这壶水需要天然气的体积：

（赠品不喜欢可以删除）期末学生评语选粹

◆品学皆优◆

你是一个全面发展的好学生。你文静温和，大家都愿意和你一起玩。上课时你能积极思考老师提出的问题。每次作业也完成得很好，令老师感到非常满意。每次的值日工作你都能出色地完成。如果你能一如既往地走下去，将会是老师、家人、同学的骄傲！

◆朴实无华◆

你是一个朴实的孩子。你脚踏实地、勤奋好学，但是你也要知道学习不靠死记硬背，而要讲究方法。学习上有不懂的问题，不要羞于开口，要多问，多思考，多练习。老师相信：只要你信心不倒，努力不懈，终有一天会到达成功的彼岸！

◆善良懂事◆

善良的孩子最让人欣赏，恰好你就是；乐观的孩子最惹人喜爱，恰好你也是；懂事的孩子最值得称赞，恰好还是你。课堂上，你总是专心致志，从你高举的手中，老师看到了你的自信。翻开你的作业本，更是让人赞不绝口。望你再接再厉，创造一个更辉煌的明天！

◆顽皮好动◆

你是一个非常聪明、机灵还有点调皮的孩子。这半个学期以来，你的作业质量有了显著的提高，老师也为你感到高兴。但你缺乏自制力，课堂上总是乱说乱动。老师希望你快快成长起来，早日摆脱稚气，做一个自省自律的好学生。

◆优秀干部◆