教科版（2024）九上《2.2熱機(jī)效率》學(xué)案教科版（2024）九上《2.2熱機(jī)效率》學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)目標(biāo)1.物理觀念：通過(guò)分析汽車內(nèi)燃機(jī)能量流向圖，能夠說(shuō)出燃料能量的主要損耗途徑，建立“能量有效利用”的物理觀念。2.科學(xué)思維：通過(guò)計(jì)算不同燃料完全燃燒放熱量及熱機(jī)效率，能夠運(yùn)用公式解決實(shí)際問(wèn)題，強(qiáng)化定量分析與科學(xué)論證能力。3.科學(xué)思維：通過(guò)對(duì)比蒸汽機(jī)、汽油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的效率數(shù)據(jù)，能夠歸納熱機(jī)效率的影響因素，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析與歸納推理能力。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)討論“如何提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率”，能夠提出減少摩擦、改進(jìn)燃燒等合理建議，增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.熱機(jī)效率的概念及計(jì)算公式。2.分析熱機(jī)工作時(shí)的能量流向，探究提高熱機(jī)效率的途徑。學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.理解熱機(jī)工作過(guò)程中能量損耗的原因及效率的物理意義。2.靈活運(yùn)用公式進(jìn)行熱機(jī)效率的計(jì)算，結(jié)合實(shí)際提出合理的提效措施。【課前預(yù)習(xí)】一、熱機(jī)效率概念1.熱機(jī)所做______與所用燃料______放出的熱量之比，叫作熱機(jī)的效率，用來(lái)描述熱機(jī)的性能。二、熱機(jī)能量流向2.觀察汽車內(nèi)燃機(jī)的能量流向可知，燃料釋放的能量去向主要有：廢氣帶走約______的能量；冷卻水吸收約______的能量；摩擦與輻射消耗約______的能量；輸出有用功約占______。三、常見(jiàn)熱機(jī)效率3.蒸汽機(jī)的效率一般為_(kāi)_____；蒸汽輪機(jī)的效率為_(kāi)_____；燃?xì)廨啓C(jī)的效率為_(kāi)_____；汽油機(jī)的效率為_(kāi)_____；柴油機(jī)的效率為_(kāi)_____；噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為_(kāi)_____。（填教材中給出的效率范圍）四、提高熱機(jī)效率的途徑4.為提高熱機(jī)效率，可采取的措施有使燃料______，減少各種能量______，改進(jìn)熱機(jī)的結(jié)構(gòu)等。五、熱機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展5.從18世紀(jì)60年代開(kāi)始，______在紡織、采礦、冶煉和交通運(yùn)輸?shù)确矫娴玫綇V泛應(yīng)用，使世界進(jìn)入“蒸汽時(shí)代”。6.現(xiàn)代熱機(jī)種類繁多，如在汽車、農(nóng)用機(jī)械、輪船上常用______和______；在航空航天中，常使用______?！菊n中研學(xué)】探究點(diǎn)一探究點(diǎn)一熱機(jī)效率1.科學(xué)家、工程師們不斷對(duì)熱機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，他們的目的是什么？2.討論交流：熱機(jī)里的能量變化在內(nèi)燃機(jī)里，燃料釋放的能量都到哪里去了呢？如圖表明了某汽車內(nèi)燃機(jī)的能量流向，也表明了有用功在汽車運(yùn)行中的分配。對(duì)照此圖，請(qǐng)和同學(xué)討論，描述能量的變化情況。3.什么是熱機(jī)的效率？公式是什么？4.提高熱機(jī)效率的方法有哪些？5.思考：熱機(jī)效率能達(dá)到100%嗎？為什么？探究點(diǎn)二探究點(diǎn)二改變世界的熱機(jī)1.現(xiàn)代熱機(jī)在哪些領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用？請(qǐng)舉例說(shuō)明。2.熱機(jī)的應(yīng)用對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了哪些影響？探究點(diǎn)三探究點(diǎn)三飛向太空1.中國(guó)古代火箭的工作原理是什么？與現(xiàn)代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)有什么聯(lián)系？2.我國(guó)的“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭有哪些主要型號(hào)？它們?cè)诤教烊蝿?wù)中發(fā)揮了什么作用？【課堂總結(jié)】【分層作業(yè)】核心鞏固核心鞏固（鞏固性作業(yè)）一、填空題1.熱機(jī)效率是指用來(lái)做______的那部分能量與燃料______放出的能量之比，用公式表示為_(kāi)_____。2.熱機(jī)工作時(shí)，燃料釋放的能量中，______帶走的能量最多，這是能量損耗的主要途徑之一。3.柴油機(jī)的效率一般比汽油機(jī)______（填“高”或“低”），因?yàn)椴裼蜋C(jī)的壓縮比更______。4.提高熱機(jī)效率的途徑包括使燃料______、減少各種能量______、改進(jìn)熱機(jī)結(jié)構(gòu)等。二、選擇題5.關(guān)于熱機(jī)效率，下列說(shuō)法正確的是（）A.熱機(jī)效率越高，做的有用功越多B.熱機(jī)效率可達(dá)100%C.熱機(jī)效率越高，燃料利用率越高D.減少熱機(jī)部件間的摩擦不能提高效率6.汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，能量損失最少的部分是（）A.廢氣帶走的能量B.冷卻水吸收的能量C.克服摩擦消耗的能量D.輸出的有用功7.下列措施中，不能提高熱機(jī)效率的是（）A.采用新技術(shù)使燃料充分燃燒B.增加熱機(jī)的工作時(shí)間C.保證良好的潤(rùn)滑，減少機(jī)械摩擦D.盡量降低散熱損失8.一臺(tái)熱機(jī)消耗5kg汽油（汽油熱值為4.6×107J/kg），對(duì)外做的有用功為4.6×107J，該熱機(jī)的效率是（）A.10%B.20%C.30%D.40%9.熱機(jī)效率小于1的原因是（）A.燃料沒(méi)有完全燃燒B.廢氣帶走部分能量C.存在散熱和摩擦損耗D.以上都是10.對(duì)比蒸汽機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的效率，通常（）A.蒸汽機(jī)效率高B.燃?xì)廨啓C(jī)效率高C.兩者效率相同D.無(wú)法比較素養(yǎng)提升（拓展性作業(yè)）素養(yǎng)提升11．已知某柴油機(jī)的效率為η1，汽油機(jī)能效為η2，且η1>η2，則下列說(shuō)法正確的是（）A.柴油機(jī)消耗的燃料一定比汽油機(jī)少B.柴油機(jī)做的有用功一定比汽油機(jī)多C.消耗相同質(zhì)量燃料時(shí)，柴油機(jī)輸出的有用功更多D.以上說(shuō)法都不對(duì)12.某熱機(jī)的能量流向圖中，廢氣帶走35%的能量，散熱損失25%，機(jī)械摩擦損耗10%，則該熱機(jī)的效率為（）A.30%B.40%C.60%D.70%13.為減少熱機(jī)對(duì)環(huán)境的污染，下列措施可行的是（）A.增加熱機(jī)的功率B.提高熱機(jī)的效率C.使用清潔燃料并安裝尾氣凈化裝置D.減少熱機(jī)的工作時(shí)間14.若要計(jì)算汽車行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)不包括（）A.行駛的路程B.消耗汽油的質(zhì)量C.汽車的型號(hào)D.汽車的牽引力15.關(guān)于熱機(jī)效率與節(jié)能減排的關(guān)系，正確的是（）A.熱機(jī)效率與節(jié)能減排無(wú)關(guān)B.提高熱機(jī)效率可以減少燃料消耗和廢氣排放C.只要降低熱機(jī)功率就能節(jié)能減排D.熱機(jī)效率高則排放的廢氣一定少自我提升自我提升（探究性作業(yè)）選做題：三、綜合題16．一輛汽車行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)消耗汽油2kg（汽油熱值q=4.6×107J/kg），行駛過(guò)程中牽引力做功2.76×107J。（1）計(jì)算汽油完全燃燒放出的熱量；（2）求該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；（3）列舉兩條提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率的措施。17.分析教材中“汽車內(nèi)燃機(jī)能量流向圖”，結(jié)合生活實(shí)際，說(shuō)明為什么大型貨車多使用柴油機(jī)而非汽油機(jī)，并從熱機(jī)效率和能量損耗角度闡述理由。。參考答案【課前預(yù)習(xí)】1.有用功；完全燃燒2.33%35%；30%32%；7%9%；24%30%3.6%15%；25%30%；50%60%；20%30%；30%40%；50%60%4.充分燃燒；損耗5.蒸汽機(jī)6.汽油機(jī)；柴油機(jī)；噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)【作業(yè)布置】1.有用功；完全燃燒；η=W有用/Q放×100%2.廢氣3.高；大4.充分燃燒；損耗5.C6.D7.B8.B解析：Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J，η=W有用/Q放×100%=4.6×107J/2.3×108J×100%=20%。9.D10.B11.C解析：熱機(jī)效率是有用功與總能量的比值，η1>η2僅表明柴油機(jī)將燃料能量轉(zhuǎn)化為有用功的比例更高。消耗相同質(zhì)量燃料時(shí)，柴油機(jī)輸出的有用功更多。12.A解析：熱機(jī)效率η=135%25%10%=30%。13.C14.C15.B16.（1）Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J；（2）η=W有用/Q放×100%=2.76×107J/9.2×107J×100%=30%；（3）措施：①保證發(fā)動(dòng)機(jī)良好潤(rùn)滑，減少摩擦；②定期清理空氣濾清器，使燃料充分燃燒。17.①柴油機(jī)壓縮