《热机效率和环境保护》教案
【教学目标】
知识与技能
建立热值概念。知道热值是燃料的重要特性，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放热的简单计算。 21世纪教育网版权所有
了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。21教育网
2、过程与方法
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
3、情感、态度与价值观
了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能够简述热机使用产生的排放物对环境的不良影响，培养自觉的环保意识，激发学生的社会责任感21·cn·jy·com
【教学重点】
燃料的热值、热机效率以及学生环保意识的培养。
【教学难点】
热机效率的理解和环境保护
【教学方法】
演示法 探究 交流
【教学用具】
多媒体课件
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境 导入新课
复习巩固
1、什么是内燃机？
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
常见内燃机有哪些？
汽油机、柴油机
烧水做饭、火箭升空所需的能量来自什么？
来自煤、木柴、液态氢等燃料。
以此引入新课
探究新知
（一）燃料的热值
常见燃料的分类
固体燃料 如：干柴 煤等
液体燃料 如：汽油 柴油 酒精等
气体燃料 如：氢气 天然气等
燃料燃烧过程：燃料的化学能转化为内能
在20℃的室温下，向学生提供100kg开水，若用以下燃料，所需燃料质量相同吗？
燃料的热值
某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值（用q表示）。
单位：焦每千克 焦每立方米
符号：J/kg 或 J/m3
物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量。
质量为m的燃料完全燃烧释放出的能量：
Q=qm Q：燃料完全燃烧放出的热量
m：燃料的质量
q： 燃料的热值
体积为V的燃料完全燃烧放出的热量：
Q=qV Q：燃料完全燃烧放出的热量
V：燃料的体积
q： 燃料的热值
常见燃料的热值
干木柴的热值是q=1.2×107 J/Kg，其物理意义是什么？
表示：１kg的干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107 J。
烟煤的热值是q=2.9×107 J/Kg，其物理意义是什么？
表示：１kg的烟煤完全燃烧放出的热量是2.9×107 J。
热值是燃料的一种特性
与燃料的种类有关，与燃料的质量及是否完全燃烧无关。同种燃料的热值是定值，不同燃料的热值一般不同
在20℃的室温下，向学生提供100kg开水，估算所需干木柴、烟煤的质量？
解：水吸收的热量：
Q吸=cm水△t
=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（100℃-20℃）=3.36×107J；
所需木柴质量：
所需烟煤的质量：
例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。
已知：q=4.3×107J/kg m=4kg
求：Q
解：Q=qm
=4.3×107J/kg×4kg
=1.72×108J；
答：4kg柴油完全燃烧释放的热量是1.72×108J。
巩固练习
完全燃烧多少千克酒精能释放出9×106J的热量？
已知：Q=9×106J 酒精的热值：q=3.0×107J/kg
求：m
解：所需酒精质量：
（二）热机效率
汽车行驶，汽油的化学能能完全释放出来吗？燃烧放出的热量能全部被被有效利用吗？
热机燃料的能量主要走向示意图
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率
定义式：η=W有／Q放
各种热机的效率:
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~45﹪
讨论交流
提高热机效率的途径有哪些？
1、使燃料尽可能充分燃烧；
2、尽量减少各种热量损失；
3、在热机的设计和制造上尽量简化传动部分；
4、选用优良的润滑材料，减小摩擦。
议一议
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，这部分能量远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。21cnjy.com
环境保护
汽车排放的大量尾气、燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物，会形成酸雨，危害植物，污染环境等。www.21-cn-jy.com
播放环境污染的视频
讨论：如何在保持工业发展，交通发达的同时，又能减少废气与粉尘的污染，提高空气质量，保护我们生存的家园？2·1·c·n·j·y
采取的措施：
1、减少煤、石油、天然气的使用，大力开展太阳能、水能、风能等清洁型能源；
2、大力植树造林、减少木柴的使用。
三、课堂小结
1、燃料的热值及意义
2、常见燃料的热值
3、热值的单位及计算公式
4、热机的效率
5、环境保护
课堂练习：
1、（2016 邵阳）据中央电视台新闻联播报道，2016年7月，我国将发射全球首颗量子通信卫星．发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（ A ）
A．热值大 B．比热容大
C．密度大 D．以上说法都不正确
2、（2016 连云港）将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值 （ A ）
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变
3、下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（ B ）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大
D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
4、（2016 福建）完全燃烧0.035m3的天然气放出多少焦的热量？若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高50℃？（天然气的热值取q=4×107J/m3）
解：完全燃烧0.035m3的天然气放出的热量:
Q=qV=4×107J/m3×0.035m3=1.4×106J；
这些热量完全被水吸收后可加热水的质量：
作业布置：
1、完成课后作业
2、完成本节对应练习
板书设计
13.4 热机效率和环境保护
（一）、燃料的热值及意义
（二）、常见燃料的热值
（三）、热值的单位及计算公式
（四）、热机的效率
（五）、环境保护
【教学反思】
《热机效率和环境保护》本节阐述了有关燃料的热值，热机效率等物理概念，还涉及了科技发展史（热机的发展），化学知识（酸雨的形成和生物的影响），环境保护（大气污染）等方面的内容。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和转移到其他方面，因此要建立热机效率的概念，并与机械效率作联系和类比。使学生了解内燃机的发展对人类进步起到的作用，同时要使学生认识到它给环境带来的污染问题。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 1 页 （共 1 页） 版权所有@21世纪教育网《热机效率和环境保护》练习
1、现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧 放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
2、（2016 济宁）完全燃烧100g酒精所放出的热量为 J，若其放出的热量有70%被水吸收，能使10kg的水从20℃升高到 ℃．（q酒精=3.0×107J/kg）
3、（2016 巴中）把1kg初温为35℃的水加热到85℃，消耗了10g的煤气，此过程水吸收的热量为 J，加热装置的效率为 （煤气的热值q煤气=4.2×107J/Kg）。
4、（2016 陕西）图示为“长征六号”运载火箭，它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。
①煤油燃烧过程中，其热值大小 ；
②火箭起飞时，煤油燃烧产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭的推力达1.2×106N，这个力可举起质量为 t的物体（g取10N/kg）；21cnjy.com
③燃气对火箭做功，燃气的内能会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
5、（2016 宁夏）一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为 J/Kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将 。（选填“变大”“变小”或“不变”）www.21-cn-jy.com
6、（2016 邵阳）据中央电视台新闻联播报道，2016年7月，我国将发射全球首颗量子通信卫星。发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（ ）
A．热值大 B．比热容大
C．密度大 D．以上说法都不正确
7、向酒精灯内添加适量酒精后，燃料的热值与灯内原来的部分相比较（ ）
A．变大 B．不变 C．变小 D．无法确定
8、为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（ ）
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量减少热机部件间的摩擦
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量增加热机的工作时间
9、下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法中，正确的是（ ）
A．热机所用燃料的热值越大，效率越高
B．热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，效率越高
C．物体的内能越大，温度越高
D．摩擦生热是利用做功的方式来增加物体的内能
10、用燃气灶烧水，燃烧0.5千克的煤气，使50千克的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.2×107J/kg．求：21·cn·jy·com
（1）0.5千克煤气完全燃烧放出的热量．
（2）水吸收的热量．
（3）燃气灶烧水的效率。
11、随着“西气东输”工程的实施，我们江苏地区已经有不少城市使用天然气取代煤气和液化石油气．请根据你所学的物理知识，并查找相关资料，谈谈这样做有什么好处？
答案与解析
1、可燃冰；不变
2、3×106；70
3、2.1×105；50%
解析：水吸收的热量为Q吸=cm△t=4.2×103J/kg ℃×1kg×（85℃-35℃）=2.1×105J，
煤气完全燃烧放出的热量为Q放=m煤气q=1×10-2kg×4.2×107J/kg=4.2×105J，
加热装置的效率为
4、①不变；②120；③减小
5、1.2×107；不变
解析：（1）由Q放=mq可得，；
（2）热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg。21世纪教育网版权所有
6、A
7、B
8、D
9、D
解析：用热值大的燃料，燃烧相同燃料可以放出更多的热量，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量的比值不一定大，热机效率不一定得到提高，所以A错误；热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值，所以B错误；物体的内能与物体的质量和温度都有关系，物体的质量越大，温度越高，内能越大，所以C错误；摩擦生热，该过程中消耗机械能，产生内能，故属于能量的转化，故是做功改变物体内能，所以D正确。21教育网
10、2.1×107J；1.05×107J；50%
解析：（1）煤气完全燃烧放出的热量Q放=qm=4.2×107J/kg×0.5kg=2.1×107J；
水吸收的热量
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（70℃-20℃）=1.05×107J；
效率：
11、解析：（1）可减轻对大气的污染；
（2）既可缓解东部地区电力紧张的局面，又有利于促进西部地区经济发展；
（3）可以节约成本。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 1 页 （共 1 页） 版权所有@21世纪教育网(共26张PPT)
初中物理
热机效率和环境保护
沪科版九年级物理第十三章第四节热机效率和环境保护
1、什么是内燃机？
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
2、常见内燃机有哪些？
汽油机、柴油机
3、烧水做饭、火箭升空所需的能量来自什么？
来自煤、木柴、液态氢等燃料。
复习巩固
常见燃料的分类
固体燃料 如：干柴 煤等
液体燃料 如：汽油 柴油 酒精等
气体燃料 如：氢气 天然气等
燃料燃烧过程：燃料的化学能转化为内能
在20℃的室温下，向学生提供100kg开水，若用以下燃料，所需燃料质量相同吗？
燃料的热值
某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值（用q表示）。
单位：焦每千克 焦每立方米
符号：J/kg 或 J/m3
物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量。
质量为m的燃料完全燃烧释放出的能量：
Q=qm Q：燃料完全燃烧放出的热量
m：燃料的质量
q： 燃料的热值
体积为V的燃料完全燃烧放出的热量：
Q=qV Q：燃料完全燃烧放出的热量
V：燃料的体积
q： 燃料的热值
常见燃料的热值
燃料 热值q/J kg-1 燃料 热值q/J kg-1 燃料 热值q/J m-3
干木柴 1.2×107 酒精 3.0×107 氢气 1.4×108
烟煤 2.9×107 柴油 4.3×107 天然气 3.3~4.5×107
无烟煤 3.4×107 煤油 4.6×107 液化石油气 4.9×107
焦炭 3.0×107 汽油 4.6×107 煤气 1.8×107
木炭 3.4×107 原油 4.4×107
干木柴的热值是q=1.2×107 J/Kg，其物理意义是什么？
表示：１kg的干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107 J。
热值是燃料的一种特性
与燃料的种类有关，与燃料的质量及是否完全燃烧无关。同种燃料的热值是定值，不同燃料的热值一般不同。
烟煤的热值是q=2.9×107 J/Kg，其物理意义是什么？
表示：１kg的烟煤完全燃烧放出的热量是2.9×107 J。
在20℃的室温下，向学生提供100kg开水，估算所需干木柴、烟煤的质量？
解：水吸收的热量：
Q吸=cm水△t
=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（100℃-20℃）=3.36×107J；
所需木柴质量：m木柴=
所需烟煤的质量：m煤=
例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。
已知：q=4.3×107J/kg m=4kg
求：Q
解：Q=qm
=4.3×107J/kg×4kg
=1.72×108J；
答：4kg柴油完全燃烧释放的热量是1.72×108J。
完全燃烧多少千克酒精能释放出9×106J的热量？
已知：Q=9×106J 酒精的热值：q=3.0×107J/kg
求：m
解：所需酒精质量：
m=
巩固练习
热机的效率
汽车行驶，汽油的化学能能完全释放出来吗？燃烧放出的热量能全部被被有效利用吗？
克服摩擦消耗能量
部分燃料没有完全燃烧
机械传热损失能量
废气排出带走能量
热机燃料的能量主要走向示意图
转化为对外做有用功的能量
热机效率
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率
各种热机的效率:
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~45﹪
定义式：η=
讨论交流
提高热机效率的途径有哪些？
1、使燃料尽可能充分燃烧；
2、尽量减少各种热量损失；
3、在热机的设计和制造上尽量简化传动部分；
4、选用优良的润滑材料，减小摩擦。
议一议
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，这部分能量远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
环境保护
汽车排放的大量尾气、燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物，会形成酸雨，危害植物，污染环境等。
相关视频
讨论：如何在保持工业发展，交通发达的同时，又能减少废气与粉尘的污染，提高空气质量，保护我们生存的家园？
采取的措施：
1、减少煤、石油、天然气的使用，大力开展太阳能、水能、风能等清洁型能源；
2、大力植树造林、减少木柴的使用。
课堂小结
1、燃料的热值及意义
2、常见燃料的热值
3、热值的单位及计算公式
4、热机的效率
5、环境保护
1、（2016 邵阳）据中央电视台新闻联播报道，2016年7月，我国将发射全球首颗量子通信卫星．发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（ ）
A．热值大 B．比热容大
C．密度大 D．以上说法都不正确
课堂练习
A
2、（2016 连云港）将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值 （ ）
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变
A
3、下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（ ）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大
D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
B
4、（2016 福建）完全燃烧0.035m3的天然气放出多少焦的热量？若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高50℃？（天然气的热值取q=4×107J/m3）
解：完全燃烧0.035m3的天然气放出的热量:
Q=qV=4×107J/m3×0.035m3=1.4×106J；
这些热量完全被水吸收后可加热水的质量：
m=
1、完成课后作业
2、完成本节对应练习
作业布置
