4.1热机原理 热机效率 教案 (1)

4.1热机原理
热机效率
教案
【教学课题】
热机原理
热机效率
【教学目标】
（1）知识与技能
1、知道热机的基本工作原理。
2、知道热机工作过程中的能量转化情况，知道四冲程内燃机的工作过程。
（二）过程与方法
1、用物理图表分析问题的能力，联系实际思考问题的能力。
2、通过了解热机的能量转化情况，关注提高热机效率的方法。
（三）情感态度价值观
1、感受技术与社会的联系，建立废物利用的观念。
2、通过“内燃机对环境的污染”的社会调查，增强环保意识。
【教学安排】
2课时
【教学重难点】
重点：四冲程内燃机的工作过程。
难点：工作过程相互关系和动态分析。
【教学方法】
实验法、讲练法、归纳法、讲授法
【教学用具】
投影仪、投影片
【教学过程】
今天形形色色的热机已经与现代生活和生产密不可分。从车辆中的内燃机、火电站的汽轮机，到飞机，到火箭飞机中的喷气发动机，热机时时刻刻在为我们提供着动力。
热机的发明和发展是科学与技术相结合的早期范例，热机的广泛应用既是人类物质文明和社会进步的重要标志，同时也给人类社会带来了能源、环境等新的问题。
一、热机原理
热机效率
1、热机
热机是热力发电机的总称，能够持续不断的把燃料燃烧是释放的能量转变为机械能的装置，都叫做热机。热机是现在交通和发电站的基本动力源，是目前做广泛的动力机器。
2、热机的种类

蒸汽机

内燃机

汽轮机

喷气发电机

火箭
3、热机的源头——蒸汽机
是18世纪，英国科学及瓦特在前人工作的基础上制成了实用的蒸汽机。
早期的蒸汽机
火箭
热机的种类很多，但是他们的物理学原理是相同的，基本结构都是由发热机、内燃机和冷凝器三个部分组成。
4、内燃机种类及其工作原理
（1）汽油机
下图为内燃机的冲程和工作循环：
5、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所释放的能量比。
（2）公式：
功与热量间的关系：W=Q1-Q2
热机的热效率：η=W／Q1
理想热机的效率为：η理=1-T2
／T1
T1为发热器的绝对温度，T2为冷凝器的绝对温度。
6、提高热机效率的主要途径
（1）使燃料充分燃烧。
（2）尽量减少各种热损失。
（3）在热机设计和制造上，采用先进的技术。
（4）保证良好的润滑，减少因摩擦而另外消耗的功。
二、热机
能源
环境
热机的发展极大的解放了生产力。热机的广泛使用是社会工业化程度的标志，但是也导致了世界能源结构的巨大变化。
2002年我国主要的能源消费结构图显示：煤炭占66.1%，比例偏大，是环境污染的主要根源；我国剩余可采储量仅占世界剩余可采储量的1.8%，石油供应面临重大挑战，我国能源平均利用率为32%，比发达国家低将近10个百分点，主要是产品单位耗能比世界平均比高30%。
环境保护
（1）内能对环境的影响

废气污染（CO、SO2、酸雨）。

噪声污染。
（2）保护环境，减小污染措施。

改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟除尘装置。

提高内能的综合利用率。把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品；把内能的一次利用变为多次利用（如用余热供暖等）。

充分开发、利用污染小或无污染的能源（如太阳能等）。
【课程小结】
1、热机是热力发电机的总称，能够持续不断的把燃料燃烧是释放的能量转变为机械能的装置，都叫做热机。
2、内燃机的工作过程
吸气→压缩→做功→排气
3、热机的效率：用来做有用功那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。
4、提高热机效率的途径：
使燃料充分燃烧
提高热机效率途径
减少热损失。
保持良好的润滑。