九年级上册物理人教版教案：第十四章 第2节 热机的效率

第2节 热机的效率
教学目标
1．从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。
2．能简单计算燃料燃烧放出的热量。
3．能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率。
教学重点
燃料的热值和热机的效率。
教学难点
对热机效率的理解。
教学过程
一、导入新课
上节课我们认识了汽油机和柴油机，那么这两种常见的内燃机的效率是相同的吗？每千克柴油和汽油完全燃烧后释放的能量相同吗？
进行新课
（一）燃料的热值
1．燃料的种类
通过燃烧释放热量的物体被称之为燃料，那么生活中常见的燃料有哪些呢？
请各小组根据生活经验进行讨论与总结（老师可根据学生的讨论情况适当指导）。
总结：生活中常见的燃料大体上可以分为三大类，固体燃料、液体燃料、气体燃料。
2.不同燃料的放热本领
不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
带着上面的问题，引导学生按下列要求做实验，并让学生注意观察现象：
①将两个完全相同的铁架台放在水平桌面上。
②把两个分别装有50g纸屑和50g酒精的完全相同的陶瓷小盆放在铁架台上。
③在铁架台等高的位置固定好石棉网。
④取两个完全相同的烧杯装入等质量初温相同的水放在石棉网上，然后将两个相同的温度计插入水中。
⑤点燃纸屑和酒精，待他们完全燃尽后观察温度计的示数。
请各小组讨论，把以上实验现象进行分类，并说出分类的特点（老师可根据学生的讨论情况适当引导）。
总结：燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。
燃料的热值及简单计算
（1）仔细阅读一些常见燃料的热值表，将发现的规律和结论进行小组讨论（老师可根据学生的讨论情况适当引导）。
结论：热值的单位是焦每千克，即在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧释放的热量，其符号是J/kg。对某些气体燃料来说，热值在数值上等于在标准状态下1m3燃料完全燃烧释放的热量，单位是焦每立方米，符号是J/m3。
（2）柴油的热值是4.3×107J/kg，那么完全燃烧2kg柴油能够释放多少热量？
小组进行讨论交流得出结论（老师可根据学生的讨论情况适当引导）。
结论：释放的热量=柴油的热值×完全燃烧柴油的质量，即Q放=qm,其中q是热值的符号。
热机的效率
1.站在汽车的排气口附近，我们经常能闻到汽油的气味，这是为什么呢？汽油机对汽油燃烧释放的能量能做到完全利用吗？
小组进行讨论交流得出以下结论：
（1）汽车发动机需要用水做冷却剂，所以机械会散发热量造成能量损失。
（2）汽车排气口附近能闻到汽油的气味，这是因为一部分汽油没有燃烧就被排放到了空气中，所以燃料没有完全燃烧会造成能量损失。
（3）汽车排气口附近能感受到排出的废气很热，所以废气排放也损失部分能量。
（4）绝对光滑物体是不存在的，所以发动机各部分零件间会相互摩擦消耗部分能量。
总结：热机利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量一小部分。我们通常将做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热机的效率。
2.提高热机的效率
为了合理利用能量人类一直在努力提高热机的效率，那么提高热机效率的方法有哪些呢？
根据热机损失热量的方面，进行小组讨论（老师可根据学生的讨论情况适当引导）。
结论：开发利用尾气中蕴含的能量；研发跟新进的内燃机结构，使燃料更充分地燃烧且减少热量的散发；在机械零件中及时添加润滑剂，减小零件间摩擦损耗的能量。
同步练习
课堂练习：《同行学案——学练测》人教版九年级物理【基础演练】部分，紧扣考点，基础性强。
课后练习：《同行学案——学练测》人教版九年级物理【能力提升】部分，梯度合适，应试性强，有能力的同学请继续研究【素养培育】
《课时作业》知识全面，梯度合适，适合作为课后作业。
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