14.2热机的效率导学案 人教版九年级全一册物理（含答案）

14.2热机的效率
学习目标
1、通过看书和讨论从能量转化的转化的角度认识燃料的热值，并了解内能的利用在人类发展史上的意义。
2、通过讨论能量的转化和转移，认识效率。
学习过程：
一 独立自主学习：请快速阅读课本P22---P23的相关内容，然后独立完成以下学习任务。
1．1kg的某种燃料 燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，煤的热值是3×107 J/kg，其物理意义是 ， 某种燃料的热值与其质量 。
2． 与 之比叫做热机的效率，热机的效率总是 。
请结对相互更正，然后在组内展示质疑，如果还有不清楚的地方，请其他小组来帮忙解决。
二 合作互助学习：请仔细观察课本独立完成下列问题，有疑问的可以请教自己的对子。
学生活动一：阅读燃料的热值，并回答下列问题：
①燃料的种类很多有固态的也有液态的还有_____态的，例如______等。燃料的燃烧是一种___反应，燃烧过程中燃料的___能得到释放，转化为周围物体的____能。
②_______________________叫燃料的热值。
③热值是燃料的一种______，其物理量符号是______。他的单位（字母）是_________。
④干木材的热值是_______________，其物理意义是______________________。要是有4kg的干木材完全燃烧能放出_______J的热量？
学生活动二 讨论问题一通过阅读教材，完成下列的问题
在新型运载火箭设计成功后，需要设计一种合适的燃料，请你观察课本上的“几种燃料的热值”表格在表中选择合适燃料并说明原因，以及进一步设想由所选燃料带来的需要解决的技术问题。
所选的燃料是 ，原因是
讨论问题二：内能的利用效率：
①思考：我们利用内能可以______和_____。
②由于燃料很难完全燃烧，所以实际放出的热量比计算出的热量值要__的多。而且有效利用的热量又比实际放出的热量__。（填大、小）所以利用内能时就存在效率问题。
③取暖的煤炉子、做饭的煤气炉子等各种炉子是通过燃料的燃烧获得_____能，传递给水、食物一部分为人类服务。其中被人类有效利用的能量是____________________,其计算方法是__________________；提供这些能量的总能量是______提供的。这些总能量的计算方法是_______________________。所以炉子的效率就是_____________________。
④想一想提高炉子效率的有效方法：_________________________________________。
⑤推动汽车的汽油机、柴油机等各种热机是利用内能______。其中对人类有用的部分是热机所做的有用功，其计算方法是________，供这部分有用功的能量来自于_________，其计算方法是____________。所以热机的效率的计算方法是_____________________
⑥在热机的各种能量损失当中_______的能量最多。
达标检测
一、单选题
1．依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（　　）
A．天然气燃烧越充分，其热值越大
B．发生热传递时，温度从高温物体传递给低温物体
C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大
D．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能
2．利用一燃气热水器对、20℃的水进行加热时，完全燃烧了的煤气。已知水的比热容为4.2，煤气的热值为，该热水器烧水的效率是50%。下列说法中（　　）
①煤气完全燃烧放出的热量是
②水吸收的热量是
③水温升高了50℃
④加热过程中水的内能保持不变
A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①②正确 D．只有②③④正确
3．小明用酒精灯将质量为100g、初温为20℃的水加热到90℃（未沸腾），共燃烧了7g酒精[c水=4.2103J/（kg℃，酒精的热值为q=3107J/kg]。则（　　）
A．水吸收的热量是2.94×107J，效率为14%
B．水吸收的热量是2.94×104J，效率为14%
C．水吸收的热量是2.94×107J，效率为1.4%
D．水吸收的热量是2.94×104J，效率为1.4%
4．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　）
A．物体的内能跟物体的运动速度、物体的温度和物质状态都有关系
B．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大
C．质量和初温相同的水和煤油，吸收相同热量时煤油温度升高得多
D．内能总是从热量多的物体向热量少的物体转移
5．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是
A．一个工作循环对外做功一次
B．汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气
C．压缩冲程中将内能转化为机械能
D．热机效率越高，所做的有用功就越多
6．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．晶体在熔化过程中，随着持续吸收热量，温度不断升高
B．热机的效率无法达到100%
C．热传递的实质是热量从内能大的物体传递到内能小的物体
D．冬天在家洗澡时，会发现浴室内出现“白气”，这些“白气”是水蒸气
7．2022年北京冬奥会和冬残奥会即将开幕，在比赛期间所有冬奥场馆将全部使用“绿电”，（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小）。这将是奥运史上首次实现全部场馆绿色电能供应，预计消耗“绿电”约，可以节约标准煤，减排二氧化碳。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（煤约为）。（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
8．用某型号天然气热水器烧水，完全燃烧热值为3.2×107J/m3的天然气0.125m3，放出热量________J；若该热水器的加热效率为84%，则能将40kg初始温度为20℃的水加热至________ ℃，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。
9．神舟十三号载人飞船与长征二号F运载火箭的组合体于2021年10月16日发射升空，在此次发射任务中，长征二号F运载火箭以8×106N的推力将总质量为500t的组合体在50s内推到3×104m的高度，在此过程中共消耗15t燃料，已知火箭燃料的热值4×107J/kg，g=10N/kg。火箭在点火升空的过程中，燃料燃烧将火箭燃料放出的 ___________能转化为组合体的 ___________能；火箭发动机推力的平均功率为 ___________W；火箭发动机的效率为 ___________。
10．为了使材料硬度增大，部分金属工件需要进行淬火处理，即将工件升温到较高温度保持一段时间后再快速冷却。某工厂用天然气处理炉对质量为40kg的钢工件进行淬火处理，耗用0.25m3天然气将工件从20℃加热到550℃，然后投入淬火池的水中迅速冷却，淬火池中的水温度为20℃，质量为460kg，已知天然气热值q=4.0×107J/m3，钢的比热容c钢=0.46×103J/（kg ℃），水的比热容c水=4.2×103J/（kg ℃），所耗用的天然气完全燃烧放出的热量 ___________J，钢工件与水开始达到热平衡的温度为 ___________℃。（不计热量损失）
11．热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。2020年9月，我国潍柴集团发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机，这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10s。立志成为汽车设计师的小明，也想设计改造发动机，使热机的效率达80%。考虑影响热机效率的因素，你认为小明可以在哪些方面改进创新？___________。假如小明的设想实现了，会给我们的生活带来哪些影响？___________。（写出一条即可）
12．汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功______次，活塞往复运动______次
参考答案：
1．C
2．B
3．B
4．C
5．A
6．B
7．A
8． 4.0×106 40
9． 内 机械 4.8×109 40%
10． 1×107 25
11． 改良发动机结构 节能（环保）
12． 25 50