人教版九年級(jí)第十四章內(nèi)能的利用第2節(jié)熱機(jī)的效率（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級(jí)九年級(jí)授課時(shí)間課題第2節(jié)熱機(jī)的效率教學(xué)目標(biāo)1.從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱量的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。2.能簡(jiǎn)單計(jì)算燃料燃燒放出的熱量。3.能說(shuō)出熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機(jī)的效率。教材分析本節(jié)內(nèi)容是上一節(jié)內(nèi)燃機(jī)知識(shí)的延續(xù)，通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，燃料燃燒放出的熱量并不能全部被利用，這樣對(duì)內(nèi)能的利用有一個(gè)更全面的認(rèn)識(shí)，并為下節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒作好準(zhǔn)備。本節(jié)內(nèi)容由“燃料的熱值”和“熱機(jī)的效率”兩個(gè)部分組成。燃料的熱值和熱機(jī)的效率都是本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，難點(diǎn)是對(duì)熱機(jī)效率的理解。教學(xué)器材多媒體ppt，包含視頻：《汽油機(jī)的工作過(guò)程分解》、《四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程》、《課堂總結(jié)》等。教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課【播放圖片并提問(wèn)】發(fā)射人造衛(wèi)星、宇宙飛船所用的火箭要用液態(tài)氫、氧做燃料。你知道這是為什么？用汽油、柴油做火箭燃料可以嗎？學(xué)習(xí)了這一節(jié)，你就明白了?！?4.2熱機(jī)的效率》。學(xué)習(xí)新課一、燃料的熱值1.燃料【提問(wèn)】你能說(shuō)出常用的一些燃料嗎？燃料燃燒時(shí)能量發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)化？【總結(jié)】（1）燃料的種類：固體燃料有木柴、煤炭等；液體燃料有汽油、柴油、酒精燈；氣體燃料有煤氣、天然氣等。（2）燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，在燃燒過(guò)程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.燃料的熱值（1）研究相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量是否相同？【提問(wèn)】根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)，相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量是不是相同？有哪些事實(shí)來(lái)支持你的觀點(diǎn)，進(jìn)行交流列舉。【分析】日常生活中，常見(jiàn)的燃料有煤、木柴、天然氣、液化氣、酒精、汽油、柴油，在農(nóng)村還有農(nóng)作物的秸稈，有些地區(qū)還用牛糞作為燃料。若一個(gè)四口之家使用不同的燃料供家庭使用，如燒水、做飯等，請(qǐng)同學(xué)們估計(jì)，一個(gè)月如果使用木柴需要多少千克？如果使用煤（蜂窩煤）需要多少千克？如果使用液化氣需要多少千克？如果使用秸稈需要多少千克？分析討論得出：約需要木柴200kg，煤90kg，液化氣30kg，秸稈400kg。使用不同的燃料，消耗量是不同的，這是什么道理呢？【分析論證】①不同的燃料燃燒釋放熱量的能力是不一樣的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1kg的煤燃燒釋放出的熱量是1kg木柴燃燒釋放出的熱量的兩倍多。②怎么比較燃料燃燒放出熱量的能力呢？可以采取比較物體密度大小的方法：所有物體都取1m3，比較它們質(zhì)量的多少。把所有燃料都取1kg，讓它們完全燃燒，比較它們放出熱量的多少。由于燃料的成分不同，相同質(zhì)量的不同燃料在完全燃燒時(shí)放出的熱量不同，在物理學(xué)中用熱值來(lái)表示燃料完全燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)的大小。（2）燃料的熱值①熱值的定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值，用字母q表示。②熱值的計(jì)算公式：q=EQ\F(Q放,m)Q表示放出的熱量，單位是焦（J）；m表示固、液體燃料的質(zhì)量，單位是千克（kg）；q表示熱值，單位是焦/千克（J/kg）。③熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。如木炭的熱值為3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.4×107J。同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。④燃料燃燒放出熱量的計(jì)算：Q放=qm⑤氣體燃料的熱值：q=EQ\F(Q放,V)V表示氣體燃料的體積，單位是米3（m3）；Q表示放出的熱量，單位是焦（J）；q表示氣體燃料的熱值，單位使用焦/米3（J/m3）。（3）常見(jiàn)燃料的熱值表【提問(wèn)】①熱值表中，熱值最大的是哪種燃料？熱值最小的是哪種燃料？②火箭上為什么用液態(tài)氫作燃料？③熱值反映了燃料的什么性質(zhì)？不同燃料的熱值一定不同嗎？【回答】①表中熱值最大的是氫，熱值1.4×108J/kg，熱值最小的是干木柴，熱值1.2×107J/kg.②火箭上用液態(tài)氫作燃料是因?yàn)闅涞臒嶂荡?③熱值是燃料的一種屬性，不同的燃料有不同的熱值.【例題1】關(guān)于燃料的熱值，下列說(shuō)法正確的是（）A.熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料燃燒放出的熱量B.10kg木炭比1kg木炭的熱值大C.熱值大的燃料比熱值小的燃料燃燒時(shí)放出的熱量多D.燃料燃燒時(shí)放出熱量的多少與是否完全燃燒有關(guān)【答案】D.【解析】燃料燃燒時(shí)放出的熱量與是否完全燃燒、燃料的熱值和質(zhì)量都有關(guān)系，因此熱值大的燃料燃燒時(shí)放出的熱量不一定多。故D正確。學(xué)習(xí)新課二、熱機(jī)的效率=EQ\F(有效利用的熱量,燃料完全燃燒放出的熱量)=EQ\F(Q利用,Q總)燃料的燃料的內(nèi)能=EQ\F(Q有用,Q總)或=EQ\F(W有用,Q總)（2）在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù).（3）使用時(shí)，注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，合理調(diào)整各零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的能量.【播放視頻】——《動(dòng)畫講解：熱機(jī)的效率》4.指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材《科學(xué)技術(shù)社會(huì)》）——從火車到火箭了解熱機(jī)的發(fā)展歷程?！纠}2】2022年11月，神舟十五號(hào)載人火箭將了名航天員送入中國(guó)空間站。下列關(guān)于神舟十升空過(guò)程中分析正確的是（）A．神舟十五號(hào)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)不是熱機(jī)B．神舟十五號(hào)火箭利用氫做燃料是因?yàn)闅涞臒嶂荡驝．神舟十五號(hào)火箭對(duì)氫能的利用效率可以達(dá)到100%D．神舟十五號(hào)火箭加速升空過(guò)程中機(jī)械能守恒【答案】B.【解析】A．神舟十五號(hào)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)把燃燒燃料時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此屬于熱機(jī)，故A錯(cuò)誤；B．火箭選用液態(tài)作氫燃料是因?yàn)闅涞臒嶂荡?，與質(zhì)量相同的其它熱值小的燃料相比，氫燃燒能放出更多的熱量，故B正確；C．氫燃燒產(chǎn)生的熱量并不能被火箭完全利用，一部分轉(zhuǎn)化成火箭的內(nèi)能，使火箭溫度升高，還有一部分散失在周圍環(huán)境，因此火箭對(duì)氫能的利用效率小干100%，故C錯(cuò)誤；D．神舟十五號(hào)火箭加速升空的過(guò)程中，質(zhì)量不變（忽略燃料質(zhì)量的變化），速度增大，動(dòng)能增大，高度增大，重力勢(shì)能增大，機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和，因此機(jī)械能增大，故D錯(cuò)誤。故選B?！纠}3】用煙煤燒水時(shí)，將10kg的水從20℃加熱到100℃，燃燒了1.4kg的煙煤。水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），煙煤的熱值約為3×107J/kg。試求：（1）水吸收的熱量是多少？（2）1.4kg的煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？（3）熱效率是多少?（4）分析熱效率不高的兩種原因。=EQ\F(Q吸,Q放)=EQ\F(,)根據(jù)能流圖分析：有用的機(jī)械能只占其中的一部分，損失的能量的流向。在此基礎(chǔ)上建立熱機(jī)效率的概念.理解熱機(jī)效率的定義、計(jì)算、物理意義.聯(lián)系實(shí)際情況，簡(jiǎn)單分析提高熱機(jī)效率的方法。閱讀《從火車到火箭》，了解熱機(jī)的發(fā)展歷程.做例題，并進(jìn)行交流回答.做例題，進(jìn)一步掌握熱值、熱效率的計(jì)算.課堂練習(xí)課堂練習(xí)1.長(zhǎng)征五號(hào)火箭為我國(guó)載人航天工程作出卓著貢獻(xiàn)。長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用液氫作燃料，是利用液氫的（）A．密度大 B．比熱容大C．熱值高 D．熱效率高【答案】C.【解析】火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用液態(tài)氫作燃料，燃燒相同質(zhì)量的燃料，液氫完全燃燒釋放出的熱量多，即液態(tài)氫的熱值高，綜上分析知，故ABD不符合題意；C符合題意。2.關(guān)于燃料及其熱值，下列說(shuō)法中正確的是（）A．沒(méi)有燃燒的燃料，其熱值等于零B．燃料的熱值與其質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無(wú)關(guān)C．燃料完全燃燒時(shí)，它的熱值最大D．燃料燃燒時(shí)溫度越高，放出的熱量越多【答案】B?！窘馕觥緼BC.1kg某種燃料完全燃燒放出的能量，叫做這種燃料的熱值，熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等均無(wú)關(guān)，故AC錯(cuò)誤，B正確；D.由Q=mq可知，燃料燃燒放出的熱量與熱值和質(zhì)量有關(guān)，與溫度無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。所以選B.3.小越參加一次長(zhǎng)跑，身體消耗的能量為6.6×106J，這些能量相當(dāng)于完全燃燒0.55kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為_(kāi)_______J/kg，如果用掉一半后，干木柴的熱值將_______（選填“變大”“變小”或“不變”）?！敬鸢浮?.2×107；不變。【解析】干木柴的熱值為=EQ\F(Q吸,m)=EQ\F(6.6×106J,0.55kg)=1.2×107J/kg熱值是燃料的特性，其大小只與燃料的種類有關(guān)，而與燃料的質(zhì)量無(wú)關(guān)，用掉一半后，干木柴的熱值仍為1.2×107J/kg4.有一臺(tái)汽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中消耗了10g汽油（熱值為4.6×107J/kg），這些汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是________J。若這臺(tái)汽油機(jī)的效率為30%，則一個(gè)工作循環(huán)中輸出的有用機(jī)械能為_(kāi)_________J?！敬鸢浮?.6×105J，1.38×105J.【解析】由題意知消耗汽油的質(zhì)量m=10g=0.01kg汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量Q=mq=0.01kg×4.6×107J/kg=4.6×105J根據(jù)熱機(jī)效率=EQ\F(W有,Q放)，汽油機(jī)輸出的有用機(jī)械能W有=Q放=4.6×105J×30%=1.38×105J5.中國(guó)南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍，說(shuō)明“可燃冰”的________很大，以10倍的關(guān)系粗略計(jì)算，1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為_(kāi)________J，水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃），意義是______________。（煤氣的熱值q煤氣＝4.2×107J/kg）【答案】熱值；4.2×108；1kg的水升高（或降低）1℃吸收（或放出）的熱量為4.2×103J。【解析】在同等條件下，包含質(zhì)量相同，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍，說(shuō)明“可燃冰”的熱值很大。1kg煤氣完全燃燒放出的熱量Q=mq=1kg×4.2×107J/kg=4.2×107J1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量Q放=10Q=4.2×108J6.如圖所示，是汽車能量轉(zhuǎn)化示意圖，關(guān)于汽車的效率其中正確的是（）A．33% B．30% C．37% D．40%【答案】B.【解析】用總功減去各種能量損失即得汽車的效率為η＝1-33%-30%-7%＝30%故B符合題意，ACD不符合題意。所以選B.7.下列關(guān)于熱機(jī)效率的說(shuō)法中正確的是（）A．熱機(jī)的功率越大，效率越高B．熱機(jī)所用燃料的熱值越大，效率越高C．減少燃燒過(guò)程中的熱量損失可以提高熱機(jī)效率D．通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，熱機(jī)效率可達(dá)100%【答案】C.【解析】A．熱機(jī)效率是指用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，熱機(jī)做功越快，表示熱機(jī)的功率越大，與效率無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．用熱值大的燃料，燃燒相同燃料可以放出更多的熱量，但用來(lái)做有用功的能量不一定多，用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量的比值不一定大，熱機(jī)效率不一定高，故B錯(cuò)誤；C．使燃料充分燃燒、減少?gòu)U氣帶走的熱量、減少熱機(jī)部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提高效率，故C正確；D．熱機(jī)在工作過(guò)程中不可避免地存在能量的損失，所以熱機(jī)效率永遠(yuǎn)要小于100%，故D錯(cuò)誤。所以選C。8.熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能的機(jī)器；有經(jīng)驗(yàn)的柴油機(jī)維修師，不用任何儀器，只是靠近柴油機(jī)排氣管口聞一下，并將手伸到排氣管口附近感覺(jué)一下尾氣的溫度，就能初步判斷這臺(tái)柴油機(jī)的節(jié)能效果。在同樣負(fù)荷的情況下，尾氣的柴油味越_____（填“濃”或“淡”），柴油機(jī)的效率越高；尾氣溫度越_____（填“高”或“低”），柴油機(jī)越節(jié)能。當(dāng)柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒不充分時(shí)會(huì)冒“黑煙”，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率_____（選填“升高”、“不變”、“降低”）?！敬鸢浮繖C(jī)械，淡，低，降低.【解析】熱機(jī)是把燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的器。尾氣的柴油味濃、顏色黑都說(shuō)明柴油沒(méi)有充分燃燒，浪費(fèi)了燃料，這樣柴油機(jī)的效率會(huì)低。尾氣的溫度高，說(shuō)明散失的熱量多，柴油機(jī)的效率低，反之，柴油機(jī)的效率高，即節(jié)能。冒“黑煙”說(shuō)明燃燒不充分，用來(lái)做有用功的能量占燃料完全燃燒放出的總能量的比值就小，所以效率降低。課堂小結(jié)第2節(jié)熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率①分類：固體燃料、液體燃料、氣體燃料.②燃料燃燒過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.①定義：燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量與燃料質(zhì)量之比.是燃料的一種特性.②公式：固體燃料：q=EQ\F(Q,m)氣體燃料：q=EQ\F(Q,V)③單位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/m3）①熱機(jī)的效率：用來(lái)做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比.②公式：η=③提高熱機(jī)效率的方法：利用廢氣的能量、減少機(jī)械摩擦、盡量使燃料充分燃燒.燃料熱值板書設(shè)計(jì)第2節(jié)熱機(jī)的效率一、燃料的熱值1.定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值.2.公式：q=EQ\F(Q,m)（固體燃料）；q=EQ\F(Q,V)（氣體燃料）3.單位：J/kg（固體）；J/m3（氣體）二、熱機(jī)的效率1.定義：用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒釋放的能量之比稱為熱機(jī)效率.2.公式：=EQ\F(W有,Q放)×100%3.提高熱機(jī)效率的方法（1）使燃料充分燃燒;（2）盡量減少各種熱量損失；（3）利用廢氣的能量（主要措施）；（4）注意保養(yǎng)，保證