課題14.2熱機(jī)的效率人教版九年級物理全一冊制作高文超教學(xué)目標(biāo)1.物理觀念：（1）了解熱值、熱機(jī)的效率概念。（2）了解不同熱機(jī)的效率值。（3）了解熱機(jī)的使用對社會的貢獻(xiàn)和給環(huán)境帶來的影響。2.科學(xué)思維：

經(jīng)歷“想想議議”了解質(zhì)量相等的燃料燃燒，放出的熱量不同。概括出燃料的熱值概念。經(jīng)歷“分析燃料釋放的熱量分配”的過程，學(xué)習(xí)簡單的定量分析方法。教學(xué)目標(biāo)3.科學(xué)探究：通過想想議議，燃料釋放的能量都到哪里去了？體會效率概念。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：（1）在“分析燃料釋放的能量去哪里了？”過程中，感受轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的內(nèi)能只是一部分，形成正確的科學(xué)觀。（2）感受自然科學(xué)的發(fā)展和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用在推進(jìn)人類社會發(fā)展的同時造成了環(huán)境污染，以利于理解可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)建立熱值、熱機(jī)的效率的概念。教學(xué)難點(diǎn)

理解環(huán)境污染與熱機(jī)使用的關(guān)系。新知導(dǎo)入

2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。新知導(dǎo)入

2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。新知導(dǎo)入長征二號F遙十六運(yùn)載火箭起飛重量（基本型）為479噸：火箭加上飛船重量約44噸，其它的都是液體推進(jìn)劑。因此，火箭的90%都是液體。新知導(dǎo)入飛船重量為8噸多，占船箭組合體起飛重量的六十二分之一：要把一公斤的東西送入軌道，就得消耗62公斤的火箭燃料。新知導(dǎo)入長征二號F遙十六運(yùn)載火箭是用什么物質(zhì)作為燃料的？這些物質(zhì)具有什么特點(diǎn)呢？通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們就知道了。新知講解人類在原始社會就知道燃燒柴薪來取暖、燒飯。現(xiàn)代社會，人類所用的能量很大一部分依然從燃料的燃燒中獲得的。一、燃料的熱值

新知講解柴薪、煤、天然氣都是燃料，但燒開同一壺水需要的這些燃料的質(zhì)量相等不相同。一、燃料的熱值

新知講解

想想議議

燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、酒精等，氣體燃料有煤氣、天然氣等。根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)，相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時放出的熱量是不是相同？要找出事實(shí)來支持你的觀點(diǎn)，并進(jìn)行分析。一、燃料的熱值

新知講解燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，放出的熱量是不同的。例如，燃燒1kg煤放出的熱量，是燃燒1kg木柴放出的熱量的兩倍多。一、燃料的熱值

新知講解我們把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。常用字母q表示。一、燃料的熱值

熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值的單位是由熱量的單位和質(zhì)量的單位組合而成。在國際單位制中，熱量的單位是焦耳，質(zhì)量的單位是千克，則熱值的單位是焦每千克，符號是J/kg。新知講解把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。常用字母q表示。一、燃料的熱值

熱值是燃料自身的特性。在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值的單位是焦每千克，符號是J/kg。

在通常情況下，燃料的熱值越大，質(zhì)量相等的燃料完全燃燒時放出的熱量越大。新知講解小資料一些燃料的熱值

燃料熱值燃料熱值干木柴約1.2╳107J/kg柴油4.3╳107J/kg煙煤約2.9╳107J/kg煤油4.6╳107J/kg無煙煤約3.4╳107J/kg汽油4.6╳107J/kg焦炭3.0╳107J/kg氫1.4╳108J/kg木炭3.4╳107J/kg煤氣約3.9╳107J/m3酒精3.0╳107J/kg沼氣約1.9╳107J/m3新知講解熱值是燃料本身的性質(zhì)。對于某些氣體燃料，熱值在數(shù)值上等于在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3燃料完全燃燒放出的熱量，單位是焦每立方米，符號是J/m3。根據(jù)燃料的熱值，我們可以計(jì)算出完全燃燒時放出的熱量。Q放=mq或Q放=Vq（q表示燃料的熱值）一、燃料的熱值

新知講解

2m3的煤氣完全燃燒放出的熱量是多少？

已知，煤氣的熱值q=3.9╳107J/m3，體積V=2m3，

求Q放=？解：Q放=Vq=2m3╳3.9╳107J/m3=7.8╳107J。一、燃料的熱值

新知講解二、熱機(jī)的效率

燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計(jì)算出的要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要小。例如用煤燒水，有效利用的熱量只是被水吸收的熱量。高溫的煙氣帶走了相當(dāng)一部分熱量，還有一部分熱量直接散失掉了。用爐燒水

新知講解二、熱機(jī)的效率

通常的鍋爐，利用效率比較低，因此在節(jié)約能源上改造的潛力很大。例如，取暖用的小型鍋爐，如果把煤磨成煤粉或煤粒，從而加大氧氣的接觸面積，把空氣吹進(jìn)爐膛，就會比煤塊燃燒得更充分，從而提高燃料的利用率。用爐燒水

新知講解想想議議

在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？在內(nèi)燃機(jī)中燃料釋放的能量都到哪里去了？

新知講解汽車內(nèi)燃機(jī)的能量流向

燃料釋放的熱量（100%）輸出有用功（25%~30%）廢氣（33%~35%）冷卻水（30%~32%）摩擦與輻射（7%）發(fā)電機(jī)風(fēng)扇（10%）變速齒輪（10%）軸（4%）克服車輪阻力（17%）克服空氣阻力（42%）克服爬坡阻力（17%）100%新知講解二、熱機(jī)的效率

對于熱機(jī)而言，燃料釋放的能量只有一部分用來做有用功，還有相當(dāng)一部分能量散失了。新知講解二、熱機(jī)的效率

定義：用來所做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)效率。

熱機(jī)效率是熱機(jī)的重要指標(biāo)。效率高，性能好。新知講解二、熱機(jī)的效率

蒸汽機(jī)的效率很低，只有6%~15%。汽油機(jī)的效率為20%~30%。柴油機(jī)的效率為30%~45%。新知講解二、熱機(jī)的效率

熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。熱機(jī)效率高，在做同樣多的有用功的情況下，就消耗更少的燃料，從而節(jié)約能源，減少污染。在設(shè)計(jì)和制造熱機(jī)時，要不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，以減少各種能量損失，提高效率。新知講解二、熱機(jī)的效率

在熱機(jī)的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料的利用率的重要措施。新知講解二、熱機(jī)的效率

大型發(fā)電機(jī)常常利用蒸汽輪機(jī)推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機(jī)排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。這種既能供電又能供熱的熱電站，比一般的火電站，燃料的利用率大大提高。新知講解二、熱機(jī)的效率

大型發(fā)電機(jī)常常利用蒸汽輪機(jī)推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機(jī)排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。這種既能供電又能供熱的熱電站，比一般的火電站，燃料的利用率大大提高。新知講解二、熱機(jī)的效率

大型發(fā)電機(jī)常常利用蒸汽輪機(jī)推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機(jī)排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。這種既能供電又能供熱的熱電站，比一般的火電站，燃料的利用率大大提高。斯蒂芬森的“火箭號”蒸汽機(jī)車，它誕生于1829年。

新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭

生產(chǎn)的發(fā)展需要強(qiáng)大的動力。17世紀(jì)，人類發(fā)明了熱機(jī)。最早的熱機(jī)是蒸汽機(jī)，在鍋爐里把水燒開，水蒸氣在汽缸里推動活塞做功。原始的蒸汽機(jī)不便于使用，后來許多人對它進(jìn)行了改進(jìn)，其中貢獻(xiàn)最大的是英國人瓦特。新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭

瓦特在1782年發(fā)明了往復(fù)式蒸汽機(jī)，使蒸汽機(jī)成為可以廣泛使用的動力機(jī)。這是蒸汽機(jī)在之后一百多年里對工業(yè)的發(fā)展起了及其重要的作用。但是由于蒸汽機(jī)過于笨重，效率很低，現(xiàn)在世界各國都不再生產(chǎn)蒸汽機(jī)了。

交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展迫切需要比較輕便熱機(jī)。于是，內(nèi)燃機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。內(nèi)燃機(jī)有汽油機(jī)、柴油機(jī)兩大類。汽油機(jī)是1876年發(fā)明的。新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭柴油機(jī)是1892年發(fā)明的。內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時不需要攜帶很多水和煤，不但輕便，效率也提高了許多。摩托車使用汽油機(jī)、挖土機(jī)使用柴油機(jī)，貨輪使用大型柴油機(jī)。

新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)和不斷改進(jìn)，對交通運(yùn)輸事業(yè)的現(xiàn)代化起到了決定性的作用。

電力工業(yè)的發(fā)展需要功率巨大的熱機(jī)來帶動大型發(fā)電機(jī)。1884年出現(xiàn)的蒸汽輪機(jī)滿足了這個需要。大型鍋爐產(chǎn)生高溫高壓水蒸氣直接噴射到汽輪機(jī)的葉片上，使蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動。大型火電站的巨大鍋爐有五六層樓那樣高，蒸汽輪機(jī)的功率可達(dá)幾十萬千瓦。新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭電力工業(yè)的發(fā)展需要功率巨大的熱機(jī)來帶動大型發(fā)電機(jī)。1884年出現(xiàn)的蒸汽輪機(jī)滿足了這個需要。大型鍋爐產(chǎn)生高溫高壓水蒸氣直接噴射到汽輪機(jī)的葉片上，使蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動。大型火電站的巨大鍋爐有五六層樓那樣高，蒸汽輪機(jī)的功率可達(dá)幾十萬千瓦。高溫高壓的水蒸氣直接推動蒸汽輪機(jī)的葉片。新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭早期的飛機(jī)是由內(nèi)燃機(jī)提供動力的。從上世紀(jì)40年代開始，飛機(jī)上越來越多地使用噴氣發(fā)動機(jī)，它向后高速噴出氣體，從而獲得前進(jìn)的動力。

在功率相同時，噴氣式發(fā)動機(jī)比內(nèi)燃機(jī)更輕便，這就使生產(chǎn)高速的大型飛機(jī)成為可能。新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭噴氣式發(fā)動機(jī)有兩種：一種需要用大氣中的氧氣來助燃，叫做空氣噴氣式發(fā)動機(jī)，在飛機(jī)上使用；另一種是自帶燃料和氧化劑，叫火箭噴氣式發(fā)動機(jī)，它工作時不需要空氣?？梢栽诖髿鈱油夤ぷ?，能夠用來發(fā)射人造衛(wèi)星和宇宙飛船。

自帶燃料和氧化劑的火箭

新知講解STS科學(xué)·技術(shù)·社會從火車到火箭熱機(jī)使人類擺脫了繁重的體力勞動，促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，帶來了工業(yè)革命?，F(xiàn)代社會在交通、航天、電力工業(yè)等很多方面都離不開熱機(jī)。對熱機(jī)的研制和改進(jìn)會進(jìn)一步推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展。我國的長征系列火箭就是自帶燃料和氧化劑的。

課堂練習(xí)

1.下列說法不正確的是（）A.質(zhì)量相等的燃料完全燃燒放出的熱量不相等B.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C.熱值的單位是焦耳D.熱值的單位是J/kg

C

課堂練習(xí)

2.下列說法不正確的是（）A.在熱機(jī)中，燃料釋放的能量只有一部分用來做有用功B.用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)效率C.熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)D.不斷改進(jìn)和創(chuàng)新的熱機(jī)，其熱機(jī)效率可大于1

D

課堂練習(xí)

3.長征F火箭以偏二甲肼為液態(tài)燃料，這種燃料應(yīng)具有較大的（）A．密度B．比熱容C．熱值D．質(zhì)量C

課堂練習(xí)