《熱機效率和環(huán)境保護》名師教案

第四節(jié)熱機效率和環(huán)境保護廈門海滄實驗中學李煥慧核心素養(yǎng)通過熱值概念和熱機效率的學習，使學生形成熱值和熱機效率的物理觀念，通過社會調(diào)查、分組交流合作,了解熱機效率及熱機帶來的負面影響，培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識,激發(fā)學生的社會責任感，從而培養(yǎng)科學的態(tài)度與責任。教學目標知識與技能:1、建立熱值概念。知道熱值是燃料的重要特性,了解熱值的表示法和常見燃料的熱值,能利用熱值表進行有關(guān)燃料放熱的簡單計算。2、了解熱機效率。知道熱機工作時燃料釋放能量的主要流向,知道可以怎樣提高熱機效率以及提高熱機效率的意義所在。過程與方法:通過社會調(diào)查、分組交流合作,了解熱機效率及熱機帶來的負面影響。情感態(tài)度與價值觀:了解熱機的利用與人類社會發(fā)展的關(guān)系,并能夠簡述熱機使用產(chǎn)生的排放物對環(huán)境的不良影響,培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識,激發(fā)學生的社會責任感。重點難點重點：燃料的熱值、熱機效率以及學生環(huán)保意識的培養(yǎng)。難點：熱機效率的理解和環(huán)境保護。教學過程課前教師登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送《熱機效率和環(huán)境保護》預(yù)習任務(wù)，學生完成本節(jié)課的預(yù)習任務(wù)，反饋預(yù)習情況，教師根據(jù)學生預(yù)習情況進行針對性講解，學生提前了解本節(jié)課內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)薄弱點，針對性聽課?！緦搿恳肷瞎?jié)課我們學習了汽油機以及柴油機的工作過程,以及區(qū)別,下面請同學們回顧兩個問題:在汽油機的四個沖程里,推動機械運轉(zhuǎn)的的是哪個沖程?

這個沖程中能量是怎么轉(zhuǎn)化的?

13.5熱機效率與環(huán)境保護【講授】課堂講授一、能量走向1.以家用小汽車為例,你認為熱機工作時,能不能將燃料所蘊藏的能量全部用來對外做有用功(也就是推動小汽車前進)呢?不能2.那燃料的能量除了轉(zhuǎn)化為機械能推動汽車前進之外,還有哪些走向?它們都去哪兒了?由圖可知,真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰恐蝗剂先紵龝r所釋放能量的一部分。

優(yōu)教提示：打開動畫演示：熱機的效率二、熱機效率計算公式熱機轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒釋放的能量的比值稱為熱機效率,即:

(板書:一、熱機效率:η=W/Q×100%)對小汽車來說,W有就是推動機車前進所做的功Q放就是燃料完全燃燒釋放的熱量。(板書:對小汽車:W有:機械功Q放:燃料放熱)簡單來講,小汽車的熱機效率就是真正推動汽車前進做的功占了總能量的多少比例。下面我們以小汽車為例來計算一輛汽車的熱機效率。三、粗略計算小汽車的熱機效率一輛家用小汽車在馬路上以某一速度勻速行駛時,汽車的牽引力為1200N,每百公里耗汽油大約為8kg,則該小汽車的熱機效率為多少?

分析與解答:1.我們重點需要找那幾個方面的條件?推動汽車前進做的功和燃料完全燃燒釋放的能量2.如何計算推動汽車前進做的功?機械功:W=FS=1200N×100000m=1.2×108J3.如何計算燃料完全燃燒釋放的能量?生活中常用的燃料種類很多,但相同質(zhì)量的各種燃料完全燃燒時釋放的熱量是不同的,為了方便比較,我們把1kg某種燃料在完全燃燒時所放出的熱量叫做燃料的熱值。熱值的符號:q單位:J/kg(J/m3)。我們一起來看看書上的值表。(板書:二、熱值:q單位:J/kg(J/m3)

我們找到汽油:4.6×107J/kg。(板書:例如:汽油熱值:q=4.6×107J/kg)它代表的物理意義是:每千克的汽油完全燃燒時釋放的熱量是4.6×107J。(若同學們說不出,可多舉幾個例子來理解熱值的物理意義。)由于燃料的熱值和價格不同,我們生活中一般會綜合考慮來選用合適的燃料:比如火力發(fā)電一般用煤,汽車等機械一般用汽油或者柴油,煮飯用液化氣,天然氣,煤氣等,氫氣熱值雖然很高,但價格比較貴,所以常用在航天上。那么我們回到小汽車的熱機效率上來,該汽車消耗8kg汽油,完全燃燒釋放的熱量應(yīng)該怎么計算?(板書:三、燃料完全燃燒釋放熱量:Q=mq)

燃料完全燃燒釋放的熱量:Q=mq=4.6×107J/kg×8kg=3.68×108J小汽車的熱機效率:η=W/Q×100%=(1.2×108)/(3.68×108)×100%=32.6%通過計算,我們發(fā)現(xiàn)其實汽油機的效率比我們想象的要低的多。課本上也給我們介紹了幾種機械的效率,比如:蒸汽機效率只有8%--15%,汽油機效率20%--30%,柴油機效率稍高點,有30%--40%。課堂練習:課本P531-3P54本章練習第4題[交流與討論]:如何合理利用能源,提高熱機的效率?學生歸納:主要途徑是減少熱機各種能量損失。具體措施:(1)使燃料盡可能完全燃燒(煤粉、鼓風)(2)減小機械摩擦(選用優(yōu)良潤滑油)(3)盡量簡化機械傳動部分

四、討論分析各種效率問題效率問題-----能量的定向轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化率。帶同學逐個討論分析,了解初中物理涉及的各類效率問題,達到舉一反三的目的,加深對效率的理解。五、環(huán)境保護前面介紹的這些新型技術(shù)為人類的發(fā)展做出了重大貢獻,但也帶來了許多環(huán)境污染問題,如何提高燃料利用率,減少環(huán)境污染已經(jīng)成為迫在眉睫的問題了。(介紹污染情況)如何保護我們的環(huán)境?優(yōu)教提示：打開燃料燃燒造成的污染組圖(板書:四、環(huán)境保護)改進燃燒設(shè)備,加裝消煙除塵裝置;集中供熱;改用