14.2《热机的效率》 2022－2023学年人教版九年级物理 课件 (共37张PPT)

(共37张PPT)
第一课时
14.2 热机的效率
1、_____________的机械叫热机。
2、四冲程内燃机只有在_____冲程和_____冲程中,才会出现能量转化。其中，_____冲程把______的_____能转化为_____的_____能，即为“做功”。
课前提问（1分钟）
利用内能做功
活塞 机械
压缩
做功
燃气
内
做功
学习目标（1分钟）
1、了解燃料的种类及燃料燃烧时的能量转化实质；
2、认识燃料的热值，知道热值的单位及其物理意义；
3、能简单计算燃料完全燃烧时放出的热量。
自学内容：P22～23：“燃料的热值”。
自学方法：
　　阅读课本、读识插图，标记重点。
解决问题：
1、什么叫燃料的热值？它的物理意义是什么？
2、热值的单位是什么？物理意义是什么？
课堂探究1 （3分钟）
1．燃料的热值
(1)燃料燃烧过程中的能量转化：______能转化为____能。
(2)热值的定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其______之比。如果用m表示燃料的质量，用q表示该种燃料的热值，用Q放表示燃料完全燃烧时所放出的热量，由定义可知q＝____。
(3)单位：在国际单位制中，热量的单位是______，质量的单位是______，则热值的单位是__________，符号是_______；气体燃料的体积单位是________，则热值的单位是____________，符号是_______。
(4)物理意义：热值在数值上等于在标准状态下1 kg(或1 m3)的燃料完全燃烧放出的热量。
随堂检测1（4分钟）
注意 　1．热值是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料的形状、质量、是否完全燃烧____关。
2．木炭的热值是3.4×107J/kg，它表示1kg的木炭完全燃烧放出的热量为___________J。
化学
内
质量
焦耳
千克
焦每千克
J/kg
立方米
焦每立方米
J/m3
无
3.4×107
一、燃料、燃烧：
教师点拨（8分钟）
燃烧的实质是化学能转化为内能。
常见的燃料有煤、石油(加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等)、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。
目前人类使用的能量大部分是靠燃烧燃料获得的。
燃料可分为三种：固体燃料、气体燃料、液体燃料。
二、热值的由来：
讨论：用以下燃料烧开一锅水,需要的质量一样吗？
不一样。燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。
这说明不同燃料燃烧时放热的本领不同。
三、热值：
(1)定义：
(2)定义式：
(3)单位：
(4)单位的物理意义：
(5)燃料完全燃烧时的放热公式
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比
q＝
Q放
m
单位：J
单位：kg
J/kg(焦每千克)
J/m3(焦每立方米)
q煤油＝4.6×107J/kg表示：
1kg的煤油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。
Q放＝qm
质量
热值
或：Q放＝qV
体积
自学内容：P22～23：“燃料的热值”。
自学方法：
　　阅读课本、读识插图，标记重点。
解决问题：
1、怎样计算燃料完全燃烧时的热量？
2、进一步加深对热值的理解
课堂探究2 （3分钟）
(5)燃料完全燃烧放出热量的计算公式：
已知燃料的质量m和热值q：Q放＝____；
已知气体燃料的体积V和热值q：Q放＝____
随堂检测2（4分钟）
qm
qV
典例精练
例1　关于热值，下列说法正确的是______(填序号)。
①热值就是某种燃料完全燃烧放出的热量　
②燃料的热值跟燃料的质量成反比 ③容易燃烧的燃料热值一定大　
④燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
⑤煤的热值大于干木柴的热值，因此煤燃烧放出的热量一定比干木柴燃烧放出的热量多
⑥酒精的热值为3×107J/kg，表示1kg酒精燃烧一定可以放出3×107J的能量
⑦一罐氢气用去了一半，剩余氢气的热值不变
④⑦
干木材 约1.2×107 J/kg 柴油 3.3×107 J/kg
烟煤 约2.9×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg
无烟炭 约3.4×107 J/kg 汽油 4.6×107 J/kg
焦炭 3.0×107 J/kg 氢 1.4×108 J/kg
木炭 3.4×107 J/kg 煤气 约3.9×107 J/m3
酒精 3.0×107 J/kg 沼气 约1.9×107 J/m3
(2)热值是燃料本身的性质，只与燃料的种类有关。
与燃料的质量、体积、燃烧程度及放热的多少都无关。
燃料的热值特点：
一些燃料的热值
(1)每种燃料都有一定的热值,不同燃料热值一般不同。
(3)氢的热值最大。
教师点拨（3分钟）
例3　“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。已知1m3可燃冰可分解出164m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放的热量为____________J。(天然气的热值约为4×107 J/m3)
例2　(物理与热点)2022年北京冬奥会首次使用氢气作为火炬燃料，最大限度减少碳排放，向世界展示了中国绿色低碳的发展理念。氢气的热值为1.4×108J/kg，完全燃烧500g氢气放出的热量为________J。若一罐氢气用去了一半，剩余氢气的热值为___________J/kg。
知识点
热值的相关计算
7×107
1.4×108
6.56×109
指导运用（8分钟）
Q放＝qm＝1.4×108J/kg×0.5kg＝7×107J
Q放＝qV＝4×107J/m3×164m3＝6.56×109J
一、燃料的热值
二、燃料完全燃烧放出的热量
1、定义：某种燃料_________时，______________________，叫这种燃料的热值。
2、单位：__________________________________
3、单位的物理意义：_____________________________
计算公式：____________ 或：________________
完全燃烧
放出的热量与它的质量之比
焦每千克 (J/kg)
焦每立方米 (J/m3)
1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量
Q放＝qm
Q放＝qV（气体）
课堂小结（ 1 分钟）
大本P11 基础过关1~5
自信检测（15分钟）
1．现在全国各地正在实施“煤改气”工程，将人们以前习惯的用煤作为燃料，改为用天然气作为燃料。不仅环保，而且天然气与煤相比(　　)
A．比热容大 B．热值高 C．密度小 D．熔点低
知识点　　 对热值的理解
B　
2．关于燃料和热值，下列说法正确的是 (　　)
A．使燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值
B．燃料燃烧放出的热量越多，热值一定越大
C．1 kg汽油比100 g汽油的热值大
D．燃料的热值只与燃料的种类有关
D　
3．天然气的热值是4.0×107 J/m3，它的物理意义是______________ ________________________________。2.5 m3的天然气完全燃烧能放出_________J的热量。
知识点　　 热值的相关计算
1m3的天然气完全燃烧放出的热量为4.0×107 J　
1×108　
4．(社会发展)2022年3月5日，长征二号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，成功将7颗卫星送入预定轨道。如图1所示的运载火箭装载了2 t液态氢(热值为1.4×108 J/kg)，使用液态氢作为燃料是因为该燃料的______大，这些燃料完全燃烧放出的热量为 ________ J。
热值
2.8×1011
5．某人参加长跑后，身体消耗的能量约为6.6×106J，这些能量需要完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为__________J/kg。一捆干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107　
不变
酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧5L的酒精放出多少的热量？（ρ酒精＝0.8×103kg/m3）
解：酒精的体积：V＝5L＝5×10﹣3m3
其质量 m＝ρV＝0.8×103kg/m3×5×10﹣3m3＝4kg
Q放＝qm＝3.0×107J/kg×4kg＝1.2×108J
完全燃烧5L的酒精放出的热量是
智力冲浪
板书设计
14.2 热机的效率(1)
一、燃料的热值
二、燃料完全燃烧放出的热量
1、定义：某种燃料_________时，_____________
___________，叫这种燃料的热值。符号：q
3、单位：__________________________________
计算公式：____________ 或：________________
完全燃烧
放出的热量与
它的质量之比
焦每千克
焦每立方米
(J/kg)
(J/m3)
q＝
Q放＝qm
Q放＝qV（气体）
2、计算式：
q＝
Q
m
Q
V
或：
热量
质量
体积
4、热值只与燃料的种类有关，氢的热值最大。
第二课时
14.2 热机的效率
课前提问（1分钟）
1、热机的是把_____能转化成_____能的机械。
2、燃烧的实质是把_______________转化为_____。
3、燃料的热值只与____________有关。
4、燃料完全燃烧放出的热量计算公式：
_______________、_______________
5、燃料燃烧放出的热量多少跟燃料的_________________有关。
燃料的种类
质量、种类和燃烧程度
内 机械
燃料的化学能 内能
Q放＝qm
Q放＝qV（气体）
学习目标（1分钟）
1、了解热机工作时的能量大致流程，知道热机的效率；
2、了解一些提高热机效率与燃料利用率的措施；
3、会进行有关热机效率的简单计算。
自学内容：
P23～24：“热机的效率”部分。
自学方法：阅读课本、读识插图。
解决问题：
1、燃料燃烧释放的能量是否全部做了有用功？
2、什么是热机的效率？
3、如何提高热机的效率？
课堂探究1 （3分钟）
随堂检测1（4分钟）
2．热机的效率
(1)燃料的利用率较低的原因：燃料很难__________；有效利用的热量比燃烧放出的热量____。
(2)热机中燃料释放能量的主要流向，如图1所示。
(3)热机的效率：用来做________的那部分能量与燃料__________放出的能量之比。热机的效率是热
机性能的重要指标。热机效率的
计算公式：η＝____。
(4)物理意义：热机效率表示
热机对能量利用率的高低。
完全燃烧
少
有用功
完全燃烧
一、燃料燃烧释放的能量流向分析：
教师点拨 1（6分钟）
机械散热
废气排放
摩擦损耗
热机的效率：η＝
W有
Q放
所做的有用功
燃料完全燃烧放出的热量
在热机的各种损失中，废气带走的能量最多
例：如图为内燃机的能量流向图，则内燃机的效率可表示为 ( )
A、E1/E ； B、E2/E ； C、E3/E ； D、E4/E
D
由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量
燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放
机械传热损失一部分能量
　热机真正转化为对外做功的部分
废气排出带走的能量
二、提高热机效率的方法：
1、______________________________________；
2、______________________________________；
3、______________________________________；
4、______________________________________。
使燃料充分燃烧
减少废气排放带走的能量
保持良好的润滑，减小摩擦
尽量减少各种热量损失
例4　关于热机效率，下列说法中正确的是 (　　)
A．热机做的有用功越多，效率一定越高
B．热机的效率可以达到100%
C．减少各种热量损失，可以提高热机效率
D．热机的功率越大，热机效率越高
知识点
对热机效率的理解
C
技巧点拨　功率表示做功的快慢；
热机的效率表示热机对燃料的利用率，即有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值。
功率与效率无任何关系。
自学内容：热机效率的计算。
自学方法：回顾机械效率的计算，阅读课本。
解决问题：
1、怎样计算热机的效率？
2、什么叫热效率？(补充)
课堂探究2 （1分钟）
例6　某柴油机的效率为40%，这台柴油机工作时，完全燃烧2kg的柴油可做的有用功为____________J，即有____________J的内能转化为机械能。(q柴油＝4.3×107J/kg)
随堂检测2（4分钟）
例5　一辆汽车行驶10min，消耗汽油1.5kg，获得了2.07×107J的机械能，则该汽车汽油机的效率为______。(q汽油＝4.6×107J/kg，假设汽油完全燃烧)
知识点
热机效率的简单计算
30%
3.44×107
3.44×107
Fs
Pt
1、汽车热机的效率：
η＝
W有
Q放
①W有为热机输出的有用功，
即W有＝____或W有＝____；
②Q放为燃料完全燃烧放出的热量，
即Q放＝_____，或Q放＝_____。
qm
qV
cm△t
qm
qV
2、锅炉烧水的效率：
①Q吸为水吸收的热量，即Q吸＝______；
η＝
Q吸
Q放
②Q放为燃料完全燃烧放出的热量，
即Q放＝_____，或Q放＝_____。
学生讨论，教师点拨 2（6分钟）
4．用煤气炉烧水，如果将质量为2kg、初温为20℃的水加热到100 ℃，消耗煤气0.04m3。[q煤气＝4.0×107J/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)，假设煤气完全燃烧]求：
(1)水吸收的热量；(2)煤气燃烧放出的热量；(3)该煤气炉烧水的效率。
应用：
课堂小结（ 1 分钟）
1、定义：
热机的效率
2、公式：
3、提高热机效率的几种途径：
用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。
(1)使燃料充分燃烧；
(2)减少废气带走的能量；
(3)保持良好的润滑，减小摩擦；
(4)尽量减少各种热量损失。
自信检测（10分钟）
小本P19 课堂小测 1~3
1．煤作为一种重要的能源，为判断煤品质的优劣，最科学的方法是检验煤的 (　　)
A．温度 B．质量 C．热值 D．比热容
C
2．下列关于热值和热机效率的说法，正确的是 (　　)
A．燃料的热值越大，其含有的热量越多
B．1 kg汽油燃烧放出的热量即汽油的热值
C．燃料在燃烧过程中热值不断增大
D．热机效率与所用燃料的热值无直接关系
D
3．某辆汽车中汽油机的能量流向如图2所示，该汽油机的效率为______，它表示有______的______能转化为有用的______能。请写出一条提高热机效率的方法__________________________________
30%
30%
内
机械
让汽油燃烧更充分(或减少废气带走的热量、减少热量散失、减小机械摩擦等)
智力冲浪
小本P20 专题精讲
例1　如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图1，某家庭太阳能热水器接收太阳能的总面积为 2 m2，1 m2面积上1 h平均接收到的太阳能为2.52×106 J。若太阳光照射该热水器5 h，可以使质量为80 kg的水的温度升高30 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q干木柴＝1.2×107 J/kg]求：
(1)水吸收的热量；
(2)若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，需要
燃烧干木柴的质量(假设干木柴完全燃烧且放出的热量全部
被水吸收)；
(3)该太阳能热水器的效率。
类型
比热容、热值及热效率
图1
例2　一辆以汽油为燃料的小汽车行驶30min消耗汽油的质量为 3kg，发动机的输出功率为23kW，则该发动机做的有用功为____________J，效率为______。若该汽车继续行驶一段时间，又消耗了0.5 kg汽油，则这段时间发动机做的有用功为___________J。
(q汽油＝4.6×107J/kg，假设发动机输出的能量全部用来驱动汽车行驶)
4.14×107
类型
热机效率的相关计算
30%
6.9×106
方法指导　计算热机效率时，W有用＝F牵s 或 W有用＝P牵t，
W总＝Q放＝mq 或 W总＝Q放＝Vq
作业：
小本P20 变式1、2
大本P11~12 所有题目
板书设计
14.2 热机的效率(2)
1、定义：
热机的效率
2、公式：
3、提高热机效率的几种途径：
用来做有用功的那部分能量和燃料完全
燃烧放出的能量之比。
(1)使燃料充分燃烧；
(2)减少废气带走的能量；
(3)保持良好的润滑，减小摩擦；
(4)尽量减少各种热量损失。