鴻鵠志鴻鵠志人教版九年級物理第十四章內(nèi)能的利用第3節(jié)熱機(jī)的效率（教學(xué)設(shè)計(jì)）【課題】第3節(jié)熱機(jī)的效率【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.利用生活經(jīng)驗(yàn)體會不同燃料燃燒放出熱量的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。2.從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識燃料的熱值。3.能簡單計(jì)算燃料燃燒釋放出的熱量。4.了解內(nèi)燃機(jī)中燃料燃燒放出熱量的去向；知道什么是熱機(jī)的效率并能進(jìn)行簡單計(jì)算；知道如何提高熱機(jī)效率?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】燃料的熱值和熱機(jī)的效率?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】對熱機(jī)的效率的理解?！拘抡n導(dǎo)入】問題：熱機(jī)工作時需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，對外做功的目的是將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。熱機(jī)中燃料燃燒釋放的熱量能被完全利用嗎?【新課學(xué)習(xí)】知識點(diǎn)一燃料的熱值1人類從燃料的燃燒獲取內(nèi)能。2.燃料的種類：①固體燃料：煤炭、木材等；②液體燃料：酒精、汽油等；③氣體燃料：天然氣、煤氣等。3.燃料的燃燒是一種化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)變化）.燃料燃燒過程中，將燃料儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為燃?xì)猓ɑ鹧妫┑膬?nèi)能。燃料燃燒放出熱量（Q）。【想想議議】相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時放出的熱量是否相同?經(jīng)驗(yàn)事實(shí)：燃燒1kg煤放出的熱量是燃燒1kg干木柴放出熱量的兩倍多。得出結(jié)論：燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，放出的熱量不同。燃料燃燒放熱能力不同。4.燃料的熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量（Q)與其質(zhì)量(m)之比，叫作這種燃料的熱值（q）。（1）意義：燃料的熱值反映燃料的燃燒放熱能力（本領(lǐng)）。熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。（2）熱值的單位：:焦每千克（J/kg）（3燃料的熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量（Q)與其體積(V)之比，叫作這種燃料的熱值（q）。熱值的單位：焦每立方米（J/m3）指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材：一些燃料的熱值分析歸納得出結(jié)論：不同燃料的熱值一般不同。熱值是燃料的一種特性，其大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量（體積）、燃料燃燒放出的熱量、燃料是否燃燒、是否完全燃燒無關(guān)。5.燃料完全燃燒放出的熱量：Q=qm(熱值單位為焦每千克）或Q=qV（熱值單位為焦每立方米）【想一想】為什么發(fā)射火箭用液態(tài)氫作燃料？解釋：發(fā)射衛(wèi)星的火箭采用液態(tài)氫作為燃料，原因是液態(tài)氫具有較大的熱值，發(fā)射衛(wèi)星需要的能量一定，液體氫燃燒放出一定熱量，需要完全燃燒的燃料質(zhì)量小（或完全燃燒相同質(zhì)量的氫時，可以釋放出更多的熱量）?！纠}1】有人認(rèn)為，無煙煤的熱值比干木柴大、完全燃燒時無煙煤放出的熱量比干木柴多，你認(rèn)為呢?說說理由。【解答】這說法不對。燃料完全燃燒時放出的熱量和燃料的熱值、質(zhì)量都有關(guān)系，只知道燃科的熱值，不知道燃料的質(zhì)量，無法比較兩種燃料放出熱量的多少?！纠}2】如果干木柴跟煤油完全燃燒時放出的熱量相等，那么干木柴的質(zhì)量應(yīng)該是煤油質(zhì)量的幾倍?請列出相關(guān)計(jì)算式來說明理由。【解答】Q干木柴放=Q煤油放由Q=qm得，q干木柴m干木柴=q煤油m煤干木柴質(zhì)量干木柴的質(zhì)量應(yīng)該是煤油質(zhì)量的3.83倍。【例題3】（2025年四川廣安中考題）2025年5月21日，我國“力箭一號”遙七運(yùn)載火箭將6顆衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，此次任務(wù)是該型號運(yùn)載火箭第7次飛行。如圖是火箭發(fā)射時的情景，下列說法正確的是【】A.火箭加速升空過程中，力改變了火箭的運(yùn)動狀態(tài)B.火箭加速升空過程中，衛(wèi)星相對于火箭是運(yùn)動的C.火箭以氫為燃料，是因?yàn)闅涞臒嶂敌.火箭加速升空過程中，衛(wèi)星的動能不變，重力勢能增大【答案】A【解析】A．火箭點(diǎn)火升空，向后噴出尾氣，推動火箭高速運(yùn)動，是力改變了火箭的運(yùn)動狀態(tài)；B．火箭加速升空過程中，衛(wèi)星相對于火箭位置沒有發(fā)生變化，衛(wèi)星是靜止的；C．火箭以氫為燃料，是因?yàn)闅涞臒嶂荡?，完全燃燒相同質(zhì)量的燃料，熱值大的燃料可以放出更多的熱量；D．火箭加速升空過程中，衛(wèi)星的質(zhì)量不變，速度增大，動能增大，高度增大，重力勢能增大。知識點(diǎn)二加熱效率（燃料的利用率）用爐火加熱物體，物體吸收的熱量小于消耗的燃料完全燃燒放出的熱量的原因：【討論】（1）消耗的燃料由于燃燒條件限制而沒有完全燃燒，一部分以煙（霧）的形式排放到大氣中；（2）燃料燃燒放出的熱量沒有被物體全部吸收，一部分被爐具、盛裝物體的容器吸收，一部分散失到空氣中1.加熱效率（燃料的利用率）利用內(nèi)能加熱物體時，有效利用的熱量（Q吸）跟消耗的燃料完全燃燒放出的熱量（Q）之比，叫做加熱效率（燃料的利用率或爐子的效率）η2.爐子的效率小于1的原因:（1）燃料沒有完全燃燒；（2）燃料燃燒放出的熱量沒有被被加熱物體全部吸收，有一部分散失了。3.提高爐子效率的方法途徑：（1）改善燃燒條件，使燃料盡可能充分燃燒；（2）減少各種熱散失。歸納總結(jié)利用內(nèi)能加熱物體燃料燃燒放出熱量Q=qm或Q=qV通過熱傳遞內(nèi)能從燃?xì)廪D(zhuǎn)移（傳遞）到被加熱物體，被加熱物體吸收熱量（增加的內(nèi)能）Q吸=cm(t-t0)若熱傳遞中無熱散失Q=Q吸；若熱傳遞中有熱散失Q>Q吸【例題4】（2025年江蘇蘇州中考題）用煤氣爐將4kg水從20℃加熱到70℃，消耗煤氣0.05kg，已知煤氣的熱值為4.2×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）.求：（1）水吸收的熱量；（2）煤氣完全燃燒放出的熱量；（3）煤氣爐加熱的效率。【解答】（1）水吸收的熱量Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×4kg×（70℃-20℃）=8.4×105J煤氣完全燃燒放出的熱量煤氣爐加熱的效率知識點(diǎn)三熱機(jī)的效率想一想：在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？燃料儲存的化學(xué)能，（1）燃料不能完全燃燒；（2）克服摩擦消耗的能量；（3）散熱損失的能量；（4）廢氣帶走的能量。真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰恐皇侨剂贤耆紵尫拍芰康囊徊糠郑芏嗄芰慷紦p失了。1.熱機(jī)的效率η①定義：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒釋放的能量之比，叫做熱機(jī)的效率。②公式：③熱機(jī)的效率都小于1.2.提高熱機(jī)效率的方法①盡量使燃料充分燃燒；減少機(jī)械摩擦，保證良好的潤滑，減少因克服機(jī)械摩擦阻力而額外消耗的能量，同時延長了熱機(jī)的使用壽命；③盡量減少各種熱散失。提高燃料（能量）利用率的方法：設(shè)法利用廢氣的能量。熱電站既供電又供熱，比起一般的火電站，燃料的利用率大大提高?！纠}5】全球汽車保有量在迅速增長,截至2011年,全球處于使用狀態(tài)的汽車數(shù)量已突破10億輛。毎輛汽車每年耗油1.8t,汽車內(nèi)燃機(jī)的效率平均值取30%.如果能把內(nèi)燃機(jī)效率提高1%,全球每年可以節(jié)約多少燃油?【解答】由η=W/Q得，W=ηQ每輛汽車每年做的有用機(jī)械功一定。W=W'，即ηQ=η'Q'由Q=qm可得，ηqm=η'qm'效率提高后，毎輛汽車每年耗油毎輛汽車每年節(jié)約燃油m節(jié)約=m-m'=1.8t-1.742t=0.058t10億輛車每年節(jié)約燃油109×0.058t=5.8×107t【例題6】提高熱機(jī)的效率具有哪些積極意義?請你列出一個回答問題的提綱,不必展開陳述?！窘獯稹刻岣邿釞C(jī)的效率的意義：(1)節(jié)約能源，緩解能源壓力；(2)減少碳的排放，減少大氣污染。【課時知識總結(jié)】【閱讀教材】科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境從火車到火箭【課堂練習(xí)】1.汽油的熱值為4.6×107焦/千克，這個數(shù)值究竟有多大？有人通過一個具體的例子來認(rèn)識汽油熱值的大?。阂粋€人60千克，從大廈1樓步行至11樓(走了10層)，每層高3米，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃燒獲得熱量的焦耳數(shù)和這些功相等，需要汽油的質(zhì)量是多少？這相當(dāng)于生活中什么物體的質(zhì)量?【解答】人克服重力做功W=Gh=mgh=60kg×10N/kg×30m=18000J

汽油完全燃燒獲得熱量Q=W=18000J由q=Q/m得，需要汽油質(zhì)量m汽油=Q/q=18000J/（4.6×107J/kg）=0.00039kg=0.39g生活中，相當(dāng)于一粒藥片的質(zhì)量（幾粒米的質(zhì)量）。2.（2025年江西中考題）用燃?xì)庠罱o一定質(zhì)量的水加熱，完全燃燒體積為V的燃?xì)猓ㄈ細(xì)獾臒嶂禐閝），水吸收的熱量為Q，則此燃燒過程中燃?xì)夥懦龅臒崃繛開_____，該燃?xì)庠畹臒嵝蕿開__________×100%.（本小題用題中字母表示）【答案】qV【解析】已知燃?xì)獾臒嶂禐閝，完全燃燒燃?xì)獾捏w積為V，燃燒過程中燃?xì)夥懦龅臒崃繛镼放=qV;該燃?xì)庠畹臒嵝蕿?.(2025年四川成都中考題）2025年4月24日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，搭載神舟二十號載人飛船的長征二號F遙二十運(yùn)載火箭發(fā)射升空。關(guān)于火箭發(fā)動機(jī)，下列說法正確的是【】A.火箭發(fā)動機(jī)使用比熱容大的燃料B.火箭燃料燃燒越充分，熱值越大C.火箭發(fā)動機(jī)主要通過熱傳遞獲得機(jī)械能D.火箭發(fā)動機(jī)屬于熱機(jī)【答案】D【解析】A．火箭發(fā)動機(jī)需要燃料釋放大量能量，因此應(yīng)選擇熱值大的燃料，而不是比熱容大的燃料，