14.2热机的效率 习课件(共34张PPT)2023—2024学年人教版九年级物理全一册 复

(共34张PPT)
14.2　热机的效率

核心素养 学业质量 教学内容
物理观念 1.知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。 2.知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表。 3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 1.理解燃料的热值的定义，会描述热值的物理意义。
2.知道热值是燃料的一种特性，反映的是燃料的放热本领大小，仅取决于燃料的种类。
3.知道热机的效率及定义，并能提出提高热机效率的方法与措施。
核心素养 学业质量 教学内容
科学思维 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。 2.能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。 1.通过生活中的现象，引发学生思考从现象到本质的分析和理解，培养学生科学思维。
2.通过分析能量转化或转移的去向，理解热机效率。
3.了解热机的效率，感悟效率是评价投入产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值。
核心素养 学业质量 教学内容
科学探究 学生通过阅读课本相关内容并结合生活生产实际，认识热机效率问题。 1.通过查表，知道热值是燃料的一种特性。
2.通过社会调查、分组交流合作，了解热机效率及热机带来的负面影响。
核心素养 学业质量 教学内容
科学态度 与责任 1.通过热机效率的学习，激发学生开发新技术、提高燃料利用率的意识。 2.结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义。 1.了解热机的使用对社会的贡献与带来的问题，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染等问题，激发学生的社会责任感。
2.通过阅读“科学·技术·社会”扩展学生的知识面。
2022年课程标准 学习目标
1.知道热值的概念。 2.会进行热值的简单计算。 3.了解热机效率的概念以及提高热机效率的途径。 4.会进行热机效率的简单计算。 1.体会不同燃料燃烧释放热量本领的不同，了解热值的概念。
2.【重点】能简单计算燃料燃烧放出的热量。
3.能说出热机工作时的能量流向，知道什么是热机效率。
4.【难点】会进行热值相关的计算，会计算热机效率。

知识点1　燃料的热值
　猜一猜
1.1 kg的干木柴和10 kg的干木柴在完全燃烧时，放出的热量是否相同？ 　不相同　 。
2.相同条件下，1 kg干木柴和1 kg煤，哪种燃料能烧开更多的水？ 　煤　 。
不相同　
煤　
课堂导学
3.烧开同一壶水，用干木柴和用天然气所需要燃烧的质量一样吗？ 　不一样　 。
4.1 kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？ 　不相同　 。
不一样　
不
相同　
　想一想
5.我们把某种燃料（　A　）放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，它是燃料的一种特性。
A.完全燃烧 B.充分燃烧
6.一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精（　A　）
A.热值不变 B.热值减小一半
A
A
结论1　1.我们把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。
2.影响燃料燃烧放出热量的因素：燃料的质量、燃料的种类、燃料燃烧的状况。
　练一练
7.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　C　）
A.没有燃烧的燃料，热值等于零
B.燃料完全燃烧时，它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
C
8.下列关于热值的说法正确的是（　D　）
A.燃料燃烧时，用的燃料越多，燃料的热值越大
B.燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大
C.相同质量的不同燃料燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大
D.相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大
D
9.现代火箭常用液态氢作燃料，氢的热值是1.4×108 J/kg3，在完全燃烧同样多的燃料时，可以获得更多的能量，因为液态氢具有（　D　）
A.较小的密度 B.较低的沸点
C.较大的比热容 D.较高的热值
D
知识点2　热值的相关计算
　想一想
1.关于q＝的理解，下列说法中正确的是（　D　）
A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B.若燃料燃烧不充分时，热值将减小
C.当燃料未燃烧时，其热值为零
D.某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
D
2.有一箱木炭，它的质量为10 kg。
（1）查阅相关资料，木炭的热值是多少？它的物理意义是什么？
解：（1）3.4×107J/kg，它的物理意义是完全燃烧1kg木炭，放出3.4×107J的热量
（2）若用掉一半，剩下木炭的热值又是多少？
（2）剩下木炭的热值不变，为3.4×107J/kg
（3）剩下一半的木炭燃烧最多可以放出多少热量？
（3）1.7×108J
（4）如果烧开一壶水需要热量3.4×107 J，不计热量损失，需要完全燃烧多少木炭？
（4）不计热量损失，Q放＝Q吸，m＝＝＝1kg
2.有一箱木炭，它的质量为10 kg。
结论2　公式：q＝　（或q＝一般用于气体、液体燃料）。
（1）其中：m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值。
（2）公式变形：Q放＝qm　m＝。
　练一练
3.某学校锅炉用天然气做燃料给水加热。已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，不计热量损失。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]
（1）完全燃烧4.2 m3的天然气可以获得多少热量？
解：（1）完全燃烧4.2m3的天然气可以释放的热量
Q放＝qV＝4.0×107J/m3×4.2m3＝1.68×108J
（2）这些热量可以使1 000 kg的水从30℃升高到多少？
（2）在不计热量损失的情况下，Q吸＝Q放＝c水mΔt，
所以，水升高的温度Δt＝＝＝＝40 ℃
水的末温t＝t0＋Δt＝30 ℃＋40 ℃＝70 ℃
3.某学校锅炉用天然气做燃料给水加热。已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，不计热量损失。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]
知识点3 　热机的效率
　想一想
思考1：用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
分析讨论：煤气燃烧放出的热量。
（1）煤气 　不能　 完全燃烧，损失了一部分热量。
（2）煤气灶本身也会 　散失　 一部分热量。
（3）高温的 　废气　 带走了一部分热量。
（4）还有一部分热量直接损失掉了。
不能　
散失　
废气　
（5）水吸收的 　热量　 只占煤气放出热量的一部分。
（6）在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出热量的比值，称为热效率。
公式： 　η＝×100％　 。
热量　
η＝×100％　
思考2：在内燃机中，燃料燃烧放出的热量到哪儿去了？
（1）对于热机而言，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，叫做 　热机的效率　 。
热机的效率　
（2）蒸汽机的效率只有 　6％～15％　 ，汽油机的效率可以达到 　20％～30％　 ，柴油机的效率可以达到 　30％～45％　 。
（3）设法利用 　废气的能量　 ，是提高燃料利用率的重要措施。
6％～15％　
20
％～30％　
30％～45％　
废气的能量　
结论3　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的比值。
2.计算公式：η＝×100％。
3.物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
　想一想
1.请你分析热机效率总小于1的原因。
因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出的总能量，所以用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。
2.请你说出提高热机效率的途径，并思考提高热机的效率具有哪些积极意义？
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。积极意义：节约能源，减少污染。
　练一练
3.关于热机的效率，下列说法正确的是（　C　）
A.热机做的有用功越多，效率就一定高
B.热机消耗的燃料越多，效率就越低
C.在相同条件下，热机内燃料燃烧越充分，热机效率就越高
D.热机的效率能达到100％
C
4.做同样的有用功，甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下，下列说法中正确的是（　D　）
柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油
甲 相同 3 h 5 kg
乙 2 h 6 kg
A.甲的功率较大，热机效率较低
B.甲的功率较大，热机效率较高
C.乙的功率较大，热机效率较高
D.乙的功率较大，热机效率较低
D
方法点拨：热机效率与功率的区别。
热机效率 热机功率
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 单位时间内做的功
物理意义 反映热机对能量的利用 反映热机做功的快慢
定义式 η＝×100％ P＝
5.如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（　B　）
A.25％ B.35％ C.40％ D.75％
B
6.随着社会的发展，人民生活水平日益提高，汽车走进了千家万户。目前，大部分的传统动力汽车仍然是使用汽油机提供动力的，某汽油机的能量转化如图所示。
（1）请你把图中能量的名称填写完整：① 　内　 、② 　机械　 。
（2）在某一段较短的时间内，一台汽油机的能量数据如图所示，则在这段时间内，这台汽油机的效率是 　25％　 。
内　
机械　
25％　

【典例】如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10 g，烧杯中液体的质量都为10 g，比较不同燃料的热值应该选择 　甲、乙　 两个装置，通过观察 　温度计示数的变化　 比较燃料燃烧放出热量的多少。
甲、乙　
温度计示数的变化　
重难点突破
【变式1】如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料及烧杯内的液体质量也相同。比较不同物质的比热容，应选择 　甲、丙　 两图的装置进行实验；比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料 　充分燃烧完毕　 （选填“燃烧相同时间”或“充分燃烧完毕”），然后通过观察升高的温度来比较两种燃料热值大小，实验过程是通过 　热传递　 方式使液体内能增加的。
甲、丙　
充分燃烧完毕　
热传递　
【变式2】如图甲、乙分别是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的两组实验装置。关于这两个实验，下列要求正确的是（　C　）
甲 乙
C
A.所用燃料的质量都必须相等
B.都要用计时器来测量加热时间
C.烧杯中被加热物体的质量都必须相等
D.都要测量燃料完全燃烧后被加热物质的温度