初三物理《熱機效率》學(xué)案設(shè)計

1、第十四章內(nèi)能的利用第2節(jié)熱機的效率學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解并掌握熱值的概念、單位、計算公式。2.會運用熱值的計算公式進(jìn)行計算。3.理解并掌握熱機效率的概念、熱散失的途徑、提高熱機效率的方法。4.了解燃料燃燒對環(huán)境的影響。自主探究1.某種燃料完全燃燒放出的熱量與其之比,叫做這種燃料的熱值。 2.在國際制單位之中,熱量的單位是,質(zhì)量的單位是,則熱量的單位是,符號是。 3.用來做的那部分能量,與燃料完全燃燒放出的能量之比,叫做熱機的效率。 合作探究一、熱值生活體驗:生活中我們可以使用哪些燃料?這些燃料如何分類?思路點撥:生活中經(jīng)常使用的燃料有很多,可以按狀態(tài)分類。固體燃料有木柴

2、、煤等,液體燃料有汽油、柴油等,氣體燃料有煤氣、天然氣等。思考討論:(1)1 kg的干木柴和10 kg的干木柴在同樣燃燒時,放出的熱量是否相同?(2)相同條件下,1 kg干木柴和1 kg煤,哪一種燃料能燒開更多的水?(3)燒開同一壺水,用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質(zhì)量一樣嗎?(4)1 kg的干木柴完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱量是否相同?(5)影響燃料燃燒放出熱量的因素是什么?答案點撥:(1)干木柴在同樣燃燒時,木柴的質(zhì)量越大,燃燒放出的熱量越大。(2)1 kg煤燃燒后能燒開更多的水。(3)燒開同一壺水,用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質(zhì)量不同,用干木柴的質(zhì)量大,用天然氣的質(zhì)量小。(4)干木柴

3、燃燒得越充分,放出的熱量就越大,完全燃燒比未完全燃燒放出的熱量大。(5)燃料的質(zhì)量、燃料的種類、燃料燃燒的狀況。自主學(xué)習(xí):閱讀課本P22P23“燃料的熱值”的內(nèi)容,學(xué)習(xí)有關(guān)的知識。1.燃料的熱值的物理意義:熱值在數(shù)值上等于某種燃料完全燃燒放出的熱量。 2.固體或液體燃料完全燃燒放出熱量的計算公式為Q=,氣體燃料完全燃燒放出熱量的計算公式為Q=。 二、熱機的效率思考討論:(1)用煤燒水時,煤能完全燃燒嗎?(2)煤燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎?答案點撥:(1)煤不能完全燃燒,損失了一部分熱量。(2)爐灶本身吸收一部分熱量;高溫的煙氣帶走了一部分熱量;一部分熱量直接散失掉了。水

4、吸收的熱量只占煤燃燒放出熱量的一部分。類比分析:在內(nèi)燃機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?思路點撥:熱機是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置,燃料燃燒釋放的能量只有一部分用來做有用功,還有相當(dāng)一部分能量散失掉了。自主學(xué)習(xí):閱讀課本P23P24“熱機的效率”的內(nèi)容,學(xué)習(xí)有關(guān)的知識。1.提高燃料的可以有效地做到節(jié)約能源。 2.提高熱機的效率的途徑(1),節(jié)約能源、減少污染; (2),減少各種能量損失,提高效率; (3),提高燃料的利用率。 課堂檢測1.關(guān)于燃料的熱值,以下說法中正確的是()A.燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系,與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無

5、關(guān)B.1千克某種燃料燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值C.燃料燃燒時,質(zhì)量越大,熱值越大D.燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小2.學(xué)習(xí)了物理知識后,可以幫助我們解決許多生活中的實際問題。例如家中買煤時,我們最應(yīng)該關(guān)心煤的()A.熱值B.密度C.比熱容D.熱量3.1 kg汽油用去了一半,剩下的汽油()A.熱值變?yōu)樵瓉淼囊话隑.比熱容變?yōu)樵瓉淼囊话隒.熱值和比熱容都不變D.熱值和比熱容都變?yōu)樵瓉淼囊话?.現(xiàn)代火箭用液態(tài)氫作燃料,是因為它具有()A.較大的比熱容B.較低的沸點C.較高的凝固點D.較大的熱值5.如圖為內(nèi)燃機的能量流向圖,則內(nèi)燃機的效率可表示為()A.=E1+E2+E3+E4E&#

6、215;100%B.=E2E×100%C.=E1+E3+E4E×100%D.=E1E×100%6.甲、乙兩種燃料完全燃燒時的Q-m圖象如圖所示,則甲、乙兩種燃料的熱值關(guān)系是()A.q甲>q乙B.q甲<q乙C.q甲=q乙D.條件不足,無法判斷7.關(guān)于熱機的效率,下列說法中正確的是()A.熱機做的有用功多,效率一定高B.熱機的功率大,效率一定高C.熱機單位時間內(nèi)耗費的燃料少,效率一定高D.以上說法都不對8.10 kg的水,溫度由10 升高到20 所吸收的熱量是J;如果這些熱量由燃燒焦炭來提供,那么需要完全燃燒g的焦炭。c水=4.2×103 J/(

7、kg·),q焦炭=3.0×107 J/kg 9.用煤氣灶把2 kg,初溫為30 的水燒到80 ,消耗了20 g煤氣,已知水的比熱容是4.2×103 J/(kg·),煤氣的熱值為4.2×107 J/kg,則水吸收的熱量為J,煤氣完全燃燒放出的熱量為J,煤氣灶燒水的效率為%。 10.“可燃冰”作為新型能源,有著巨大的開發(fā)使用潛力,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,說明“可燃冰”的很大。以10倍的關(guān)系粗略計算,1 kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為J,可以使 kg的水從20 加熱至60 。c水=4.2

8、15;103 J/(kg·),q煤氣=4.2×107 J/kg 11.太陽能是一種清潔能源。某太陽能熱水器每天能使500 kg的水溫度升高30 ,那么這些水吸收的熱量為J,這些熱量相當(dāng)于完全燃燒m3的天然氣放出的熱量。天然氣的熱值取7×107 J/m3,水的比熱容c=4.2×103 J/(kg·) 12.小明家最近安裝了一臺太陽能熱水器,容積為80 L,裝滿水。c水=4.2×103 J/(kg·),q煤氣=4.2×107 J/kg(1)熱水器中水的質(zhì)量是多少?(2)水溫升高50 需吸收多少熱量?

9、產(chǎn)生這些熱量需完全燃燒多少煤氣?13.某物理小組的同學(xué)在社會實踐活動中,通過實際調(diào)查和網(wǎng)上查詢,繪制了一輛某種型號普通轎車在額定功率下行駛時單位時間內(nèi)的能量流向圖,請你參與討論有關(guān)問題。(1)根據(jù)圖中的能量流向,說出該轎車行駛時有哪幾方面的能量損耗。(2)若將機器轉(zhuǎn)化為有用功的能量與輸入發(fā)動機的能量的比值定義為“能量轉(zhuǎn)化效率”。由圖中提供的數(shù)據(jù)可得,該轎車的能量轉(zhuǎn)化效率為。(保留一位小數(shù)) (3)對減少汽車行駛中的能量損耗,據(jù)你所知,給出一條建議。(不作解釋)參考答案自主探究1.質(zhì)量2.焦耳千克焦每千克J/kg3.有用功合作探究一、熱值1.1 kg2.qmqV二、熱機的效率1.利用率

10、2.(1)使燃料充分燃燒(2)改進(jìn)熱機(3)利用廢氣的能量課堂檢測1.A解析:熱值是燃料的一種屬性,與燃料的種類有關(guān),1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量為這種燃料的熱值。2.A3.C4.D解析:氫的熱值大,放出相同熱量時使用的氫的質(zhì)量少,用氫作燃料的火箭質(zhì)量小,便于升空。5.B解析:內(nèi)燃機的機械效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒的比值,從能量流向圖可得出其機械效率的表達(dá)式就是B項。6.A解析:當(dāng)質(zhì)量m一定時,燃料甲完全燃燒放出的熱量多,根據(jù)q=Qm可知,燃料甲的熱值大。7.D解析:錯選A項是忽略了熱機的效率大小不僅取決于有用功,還要看燃料完全燃燒放出的總熱量;錯選B項是把熱機的功率與效率混淆,

11、誤認(rèn)為功率大,效率就高,實際上效率與功率無關(guān);錯選C項是誤認(rèn)為耗費的燃料少,效率就高,實際上是忽略了所做的有用功是否大。8.答案:4.2×10514解析:由Q=c水mt=4.2×103 J/(kg·)×10 kg×(20 -10 )=4.2×105 J,m=Qq焦炭=4.2×105 J3×107J/kg=14 g。9.答案:4.2×1058.4×10550解析:水吸收的熱量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·)×2 kg×(80 -30

12、 )=4.2×105 J,煤氣完全燃燒放出的熱量:Q放=mq=0.02 kg×4.2×107 J/kg=8.4×105 J,煤氣灶燒水的效率:=Q吸Q放=4.2×105 J8.4×105J×100%=50%。10.答案:熱值4.2×1082.5×103解析:1 kg燃料完全燃燒時放出的熱量,叫做這種燃料的熱值,所以同等條件下,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍,即q可燃冰=10q煤氣=10×4.2×107 J/kg=4.2×108 J/kg,所以1 kg“可燃冰”完

13、全燃燒放出的熱量為4.2×108 J,可加熱水的質(zhì)量m=Qc水(t-t0)=4.2×108 J4.2×103J/(kg·)×(60-20)=2.5×103 kg。11.答案:6.3×1070.9解析:根據(jù)吸熱公式得Q吸=cmt=4.2×103 J/(kg·)×500 kg×30 =6.3×107 J,根據(jù)氣體燃料燃燒放熱公式Q放=Vq,得V=Q放q=6.3×107 J7×107J/m3=0.9 m3。12.答案:(1)80 kg(2)1.68×107 J0.4 kg解析:(1)水的質(zhì)量:m=V=1.0×103 kg/m3×80×10-3 m3=80 kg。(2)吸收的熱量:Q=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·)×80 kg×50 =1.68×107 J。需要完全燃燒的煤氣:m=Qq