人教九年級(jí)上冊(cè)物理《熱機(jī)的效率》教學(xué)課件

第十四章第2節(jié)熱機(jī)的效率物理觀念1.通過生活中的燃料燃燒現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同燃料燃燒釋放熱量的能力不同，從而引入熱值的概念及計(jì)算公式；2.能進(jìn)行簡(jiǎn)單的燃料完全燃燒釋放熱量的計(jì)算；3.知道熱機(jī)工作時(shí)是利用燃料釋放出的熱量，并能理解熱機(jī)效率且能簡(jiǎn)單的計(jì)算熱機(jī)效率?？茖W(xué)思維1.從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱量的能力不同，建立熱值的概念；2.認(rèn)識(shí)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，燃料燃燒放出的熱量并不能全部被利用，對(duì)內(nèi)能的利用有一個(gè)更全面的認(rèn)知，為下節(jié)能量的轉(zhuǎn)化和守恒做好準(zhǔn)備；3.能根據(jù)能量流向圖說出熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機(jī)的效率。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

結(jié)合有效利用燃料的途徑，使學(xué)生懂得節(jié)約和充分利用能源的重要意義。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)復(fù)習(xí)回顧：內(nèi)燃機(jī)用什么作為燃料？?jī)?nèi)燃機(jī)用汽油和柴油作為燃料。我們生活中還用到哪些燃料，說一說它的使用場(chǎng)景？天然氣煤炭酒精相同質(zhì)量或者相同體積的燃料燃燒時(shí)放出的熱量相同嗎?觀看視頻并思考:火箭大多用液氫作為燃料，你知道這樣做的好處嗎？任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值1.熱值的概念燒開一壺水需要使用干木柴0.5kg,或者木炭0.2kg,或者酒精0.22kg,或者煤氣0.06kg。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果?怎么比較燃料完全燃燒時(shí)放出熱量的能力呢?任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值①1kg干木柴完全燃燒時(shí)放出的熱量約為1.2×10?J,1kg木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量為3.4×10?J,哪種燃料完全燃燒時(shí)放出熱量的能力強(qiáng)?

相同質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)，放出熱量最對(duì)的燃燒時(shí)放熱能力強(qiáng)。②完全燃燒放出102J的熱量需要干木柴0.83kg或者木炭0.29kg,哪種燃料完全燃燒時(shí)放出熱量的能力強(qiáng)?

放出相同熱量時(shí)，質(zhì)量最小的燃料燃燒時(shí)放熱能力強(qiáng)。③若干木柴和木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量和質(zhì)量都不同時(shí)，怎樣比較二者完全燃燒時(shí)放出熱量的能力?

熱量與質(zhì)量之比。任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值說明：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值是物質(zhì)自身的特性，與其是否完全燃燒沒有關(guān)系?？偨Y(jié)：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。熱值用來表示不同燃料完全燃燒時(shí)放出熱量的能力。任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值1.在用煤燒火時(shí)，燒完后，還會(huì)有殘留的煤塊；2.用酒精燒火時(shí)，能聞到酒精的氣味，有一部分酒精還沒有燃燒就散發(fā)到了空氣中。你發(fā)現(xiàn)了嗎？這些情況都稱為不完全燃燒。用什么方法能讓燃料充分燃燒呢？任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值表格中熱值最大的是哪種燃料？其熱值的物理意義是什么？最大熱值的物理意義：描述不同燃料燃燒釋放熱量的能力任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值為什么火箭大多用液氫作為原料？因?yàn)闅涞臒嶂当容^大思考任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值熱值的單位：熱值計(jì)算公式：Q=mq（固態(tài)或液態(tài)燃料）Q=Vq（氣態(tài)燃料）J/kg（固態(tài)或液態(tài)燃料）J/m3（氣態(tài)燃料）2.熱量的計(jì)算比一比：相同質(zhì)量的干木柴、柴油或者相同體積的沼氣、焦?fàn)t煤氣哪個(gè)放出的熱量最多?任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值例1在一次物理實(shí)驗(yàn)中，共燃燒酒精42g,如果酒精完全燃

燒，則能釋放多少熱量？（酒精的熱值q=3.0×10?J/kg）解：Q放

=mq

=42×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×106J。

任務(wù)一、認(rèn)識(shí)熱值例2需要多少酒精完全燃燒能讓10kg的水溫度上升30℃?若使用干木柴呢?(不計(jì)熱量損失)[已知q酒精=3.0×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃),q干木柴=1.2×107J/kg]解：Q吸=c水m水△t=4.2

×

103

J/(kg·℃)

×

10kg

×

30℃=

1.26

×

10?J,由Q放=Q吸=m酒精q酒精得：同理，得

任務(wù)二、認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率1.熱機(jī)能量的損耗常見熱機(jī)的能量流向圖如下：思考：①燃料能否完全燃燒？②燃燒時(shí)放出的能量是否能全部用來推動(dòng)熱機(jī)做功？③損失的能量都去了哪里？④有用的能量干了什么？任務(wù)二、認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒時(shí)能量走向示意圖序號(hào)能量去向說明（1）（2）（3）（4）（5）燃料未能完全燃燒一部分能量消耗在散熱上廢氣帶走很大一部分能量克服摩擦力消耗一部分能量由于燃料的品質(zhì)、內(nèi)燃機(jī)汽缸與活塞的密封程度等因素，熱機(jī)不可能使燃料完全燃燒，燃料的化學(xué)能沒有被全部釋放。熱機(jī)大部分部件是由金屬制成的，金屬是熱的良導(dǎo)體，將燃料燃燒所釋放的部分熱量傳遞給機(jī)體及空氣，所以散熱也是能量損失的一個(gè)方面。四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，排氣沖程排出汽缸中的廢氣，但此時(shí)廢氣的溫度仍很高，內(nèi)能較大。活塞和曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)要克服摩擦力做功，這部分能量也要靠燃料燃燒的內(nèi)能來提供。對(duì)外做的有用功任務(wù)二、認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率總結(jié)：真正用來做有用功的能量只占燃料燃燒所能提供能量的一部分，所占比例的大小，也就成了熱機(jī)性能的標(biāo)志。任務(wù)二、認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率2.熱機(jī)的效率（1）定義：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)的效率，用字母η表示。η=W有用Q放（2）公式：（3）

物理意義：熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，因此熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。任務(wù)二、認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率能達(dá)到100%嗎？為什么？不能達(dá)到100%。因?yàn)闊釞C(jī)中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的一部分，因?yàn)楦鞣N熱量損失以及燃燒條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燃料完全燃燒所放出的總能量，所以與總能量的比值必然小于1，即熱機(jī)效率總小于100%。任務(wù)二、認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率3.怎樣提高熱機(jī)的效率？使燃料充分燃燒；盡量減少各種熱量損失；在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。任務(wù)二、認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率4.熱機(jī)的使用帶來哪些環(huán)境問題？進(jìn)行社會(huì)調(diào)查，并設(shè)計(jì)方案，如何解決熱機(jī)使用帶來的環(huán)境問題（1）尾氣排放造成的污染（2）燃料燃燒排放的煙塵使大氣變得

十分渾濁（3）廢渣污染（未燒盡的殘?jiān)?）噪聲

污染熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率:提高熱機(jī)效率的方法：(1)盡可能使燃料充分燃燒；(2)減小各種熱量損失；(3)保持良好的潤(rùn)滑，減小摩擦等。熱量公式：Q放=mq（固、液），Q放=Vq（氣）隨堂檢測(cè)1.甲、乙兩種燃料完全燃燒時(shí)，甲放出的熱量較多，那么（）甲燃料的熱值一定大于乙燃料的熱值

B.甲燃料的質(zhì)量一定大于乙燃料的質(zhì)量甲燃料的質(zhì)量和熱值都比乙燃料的大

D.甲燃料的熱值可能比乙燃料的熱值小D隨堂檢測(cè)2.如圖所示為內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖，熱機(jī)效率η等于（）B隨堂檢測(cè)3.為了響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”的號(hào)召，同學(xué)們討論起家用汽車的節(jié)能方法，你認(rèn)為下列方法不合理的是()

A.開車過程中不宜頻繁地急加油和急剎車B.定期清理汽車后備箱中的不常用物品，減小汽車負(fù)載C.夏天開車開空調(diào)時(shí)，空調(diào)的溫度不宜過低D.長(zhǎng)期低速行駛D隨堂檢測(cè)4.一輛車牽引力是4000N,行駛10km,消耗3kg的汽油，在此過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功是多少焦?發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少?(汽油的熱值是4.6×10?J/kg,假設(shè)汽油可以完全燃燒)解：已知路程s=10km=104m,牽引力F=4×103N,根據(jù)公式W=Fs可得發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功W=Fs=4×103N×10?m=4×107J;已知汽油質(zhì)量m=3kg,汽油熱值q=4.6×107J/kg,則汽油完全燃燒釋放出的熱量Q放=mq=3kg×4.6×10?J/kg=1.38×10?J,所以發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為隨堂檢測(cè)5.天然氣在我市廣泛使用，已知天然氣的熱值為7.0×10?J/m3,完全燃燒0.05m3天然氣可以放出多少焦的熱量?這些熱量若只有42%被水吸收，則可以使常溫下5kg的水溫度上升多少攝氏度?解：完全燃燒0.05m3天然氣放出的熱量為Q=Vq=0.05m3