14.2 热机的效率 学案 （含答案）2023-2024学年物理人教版九年级全一册

14.2　热机的效率
素养目标
1.能在理解热值概念基础上,说出热值的影响因素和常考查的无关因素。
2.能根据热机效率的概念,求热机效率、炉具加热效率。
3.能根据热机效率的概念,分析说出提高热机效率的常见方法。
◎重点:热机效率的相关计算。
评价任务
通过任务驱动一完成目标1的学习;通过任务驱动二完成重点的学习。
【预习导学】
生活中的物理
蜂窝煤内部有许多孔,这样能够在燃烧时更多地与氧气接触,使燃烧充分,提高煤炭的利用率。
重点梳理
知识点一 燃料的热值
1.我们把某种燃料 燃烧放出的 与其 之比,叫作这种燃料的热值。
(1)热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度、燃烧放出的热量多少 (选填“有关”或“无关”)。
(2)热值的单位:分别是J/kg、J/m3。
2.燃料完全燃烧放出热量的计算公式:Q放= 。气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式:Q放= 。
【答案】1.完全　热量　质量
(1)无关
2.mq　Vq
对点自测
1.已知汽油的热值是4.6×107 J/kg,3 kg汽油完全燃烧放出的热量是 J,汽油在燃烧过程中,热值 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】1.1.38×108　不变
知识点二 热机的效率
1.概念:用来做 的那部分能量与 的能量之比,叫作热机的效率。
2.两种常见效率的计算公式。
(1)炉具的加热效率: 。
(2)热机的效率: 。
3.热机效率的大小及影响因素。
(1)热机效率的大小:蒸汽机<汽油机<柴油机。
(2)在热机的能量损失中, 能量最多。
(3)提高热机效率的方法:
①尽量使燃料充分燃烧;
②保证良好润滑以减少摩擦;
③尽量降低散热。
·学习小助手·
热机的效率,通俗地说,就是我们需要的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值,是个百分数。
【答案】1.有用功　燃料完全燃烧放出
2.(1)η=×100%
(2)η=×100%
3.(2)废气带走的
对点自测
2.某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2000 J,输出的动能为300 J,则输出的内能和声能共计 J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为 。
【答案】2.1700　15%
【合作探究】
任务驱动一 热值概念的理解
【概念】某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比。
【探究热值的无关因素】
1.热值的概念中,定义的是燃料“完全燃烧”时放出的热量与其质量之比;所以燃料在没有完全燃烧时放出的热量与其质量之比 (选填“是”或“不是”)热值,也就是热值的大小与燃料是否完全燃烧 (选填“有关”或“无关”)。
2.对于同种燃料来说,质量扩大几倍,燃料完全燃烧放出的热量就扩大几倍,燃料放出的热量与其质量的比值 (选填“变”或“不变”),燃料的热值 (选填“变”或“不变”)。也就是燃料的热值与燃料放出的热量、燃料的质量 (选填“有关”或“无关”)。
3.综上,燃料的热值与 、 、 无关。
【答案】1.不是　无关
2.不变　不变　无关
3.燃料的质量　燃料放出热量的多少　燃料的燃烧程度
任务驱动二 热机效率的相关计算
【概念】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。
1.炉具加热水时加热效率的计算
(1)做有用功的能量,就是水吸收的能量,设水的质量是m水,比热容为c,可以用公式Q吸= 表示水吸收的热量。
(2)设燃料质量为m,热值为q,则燃料完全燃烧放出的热量为Q放= 。
(3)所以炉具加热的效率为 。
2.热机效率的计算
(1)做有用功的能量,是汽车行驶时牵引力对热机做的功:
①设牵引力为F,汽车行驶距离为s,则有用功:
W有= ;
②设汽车的功率为P,行驶的时间为t,则有用功:
W有= 。
(2)设燃料质量为m,热值为q,则燃料完全燃烧放出的热量为Q放= 。
(3)所以热机的效率为 。
【答案】1.(1)cm水 Δt
(2)mq
(3)η=×100%=×100%
2.(1)①Fs
②Pt
(2)mq
(3)η=×100%或η=×100%
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