2023-2024学年人教版物理九年级上册同步教案：14.2 热机的效率（表格式）

世界
第2节　热机的效率
教材解读 　本节阐述了有关燃料的热值、热机效率等物理概念。通过具体分析,使学生认识到在利用燃料内能方面,也不可避免地会有一部分内能转化或转移到其他地方,因此要建立热机效率的概念,并与机械效率做联系和类比。使学生了解内燃机的发展对人类进步起到的作用,同时也要使学生认识到它给环境带来的污染。《初中物理新课程标准》对本节内容的要求是:“从能量转化的角度认识燃料的热值,通过能量的转化和转移认识效率。”
教学目标 知识与技能 　1.建立热值概念。知道热值是燃料燃烧放热的特性,了解热值的表示法和常见燃料的热值,能利用热值表进行有关燃料燃烧放热的简单计算。　2.了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向,知道提高热机效率的方法及提高热机效率的意义所在。
过程与方法 　1.从能量转化的角度认识燃料的热值。　2.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
情感、态度与价值观 　1.通过教师、学生双边的教学活动,激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。　2.能从科学角度读懂媒体对与热机有关的环境方面的报道,培养环境保护意识。
教学重、难点 　重点:从能量转化的角度认识燃料的热值,能利用热值表进行有关燃料燃烧放热的简单计算。　难点:热机中的能量转化及损失,热机效率的计算。
教学建议 　“燃料及其热值”这部分内容的教学,应在学生从生活中体会到不同燃料燃烧释放内能的本领不同的基础上进行,要求学生知道热值的单位,会查热值表,并知道其物理意义。　“热机效率”这部分内容安排了燃料燃烧能量走向示意图并得出热机的效率。通过引导学生讨论“如何提高热机的效率”结论的得出,体现物理知识来源于实践的思想。　本节课教学中,建议向学生提供一些关于热机效率、节能、燃料燃烧排放物污染与治理方面的资料,或指导学生从有关的科普读物、电影、电视、新闻媒体及网络查寻,让学生通过阅读、调查,总结与热机有关的物理规律。
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】情景导入:出示课件,让学生领悟上面的对话,并询问他们是否理解这段对话 为什么不同的燃料释放热量的本领不同 如何比较它们释放热量的多少 这节课我们就为大家揭开这些疑惑! 观察、思考、交流 从学生熟知的情境切入课题,符合学生的认知特点,使学生有亲切感,乐于探究。
【探究新知】一、燃料的热值◆探究活动1日常生活中常用到的燃料有哪些 分析燃料燃烧过程中的能量转化。结论:燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程。◆探究活动2提出问题,让学生讨论:如何比较燃料释放能量的能力呢 观察、交流、回答思考、交流 通过问题设置,进一步激发学生的学习兴趣。引导学生归纳总结。
分析:(1)取质量相同的不同燃料,让它们完全燃烧,比较释放热量的多少。(2)让不同燃料释放出相同的热量,比较它们燃烧质量的多少。(3)取1 kg的不同燃料,比较它们完全燃烧放出的热量,从而得出燃料热值的概念。总结归纳:1.燃料的热值(1)定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。定义式:q=。(2)物理意义:干木柴的热值是1.2×107 J/kg,其物理意义为1 kg干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107 J。(3)热值的单位:焦每千克(J/kg)。(4)说明——气体燃料的热值气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比,叫做这种气体燃料的热值,其定义式为q=。对某些气体燃料,热值在数值上等于在标准状态下1 m3的燃料完全燃烧放出的热量,单位为焦每立方米,符号是J/m3。2.计算公式(1)固体、液体燃料的燃烧放热公式:Q=mq;(2)气体燃料的燃烧放热公式:Q=Vq。二、热机的效率◆探究活动31.讨论交流:在内燃机中燃料燃烧释放的能量都到哪里去了 结论:热机工作时,并不能将燃料燃烧释放的内能全部用来对外做有用功,有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。 思考、归纳、总结思考、归纳、总结思考、交流 建立热值概念,使学生知道热值是燃料的重要特性。让学生在思考热值概念的基础上,推导归纳燃料完全燃烧的放热公式。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。
2.分析能流图结论:由图可知,真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。热机工作时能量的损失由以下几部分构成:(1)燃料没有完全燃烧;(2)排出废气带走部分能量;(3)克服摩擦消耗能量(由于机械传动等要克服摩擦消耗能量);(4)热机本身发热带走一部分能量。归纳总结:(1)热机效率①定义:用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比。②公式:η=×100%。(2)说明①热机的效率是热机性能的重要指标。②各种热机的效率:蒸汽机:6%~15%;汽油机:20%~30%;柴油机:30%~45%;飞机上的喷气式发动机:50%~60%。(3)提高热机效率的途径:①提高燃料利用率,使燃料充分燃烧;②改进热机,减少各种能量损失;③充分利用废气的能量;④注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。课堂小结(略)课堂练习(略)布置作业(略) 思考、交流、总结 知道怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。