沪科版九年级全册物理 13.4 热机效率和环境保护 教案+当堂检测+备课资源

13.4 热机效率和环境保护
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热能的本领不同,建立燃料热值的概念.
2.能利用燃料的热值表计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量.
3.了解热机工作时能量的主要流向,对热机效率有初步的认识,大致说出提高热机效率的途径.
【重点难点】
重点:掌握热值的概念和单位,根据热值的定义会计算燃料燃烧时放出的热量.
难点:理解热值的实际物理意义及有关热值的计算.
【新课引入】
导入1:情境导入
烧菜做饭、奔驰的汽车与火车、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料.燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程.从原始人类学会用火起,至今,人们使用的能量绝大部分都还是通过燃料燃烧获得的.下面的一组数据表示一个四口之家使用某种燃料的月消耗量:柴:约200 kg;家用煤(蜂窝煤):约90 kg;液化石油气:约30 kg.使用不同的燃料,消耗量是不同的.你知道其中的道理吗?
导入2:复习导入
人要生存,离不开能量,机器要运转,也离不开能量,而内能又是人类和各种动力机械主要利用的能量形式之一,而燃料的燃烧正是这一来源的主要途径.下面我们先来讨论燃料及与燃料有关的问题.
导入3:问题导入
前面我们学习了热机是把燃料燃烧产生的内能转化为机械能,那么燃料燃烧产生的内能能够全部转化成机械能吗?产生的能量都到哪里去了呢?
展示能量流向图.
【课堂探究】
1.燃料的热值
思考:给热值下定义时你认为应该注意哪些?(一是质量必须是单位质量1千克,这就保证了质量相同;二是必须完全燃烧)
强调:热值是燃料的重要特性,只和燃料的种类有关,与质量和是否完全燃烧无关.
阅读教材,完成以下填空:
(1)定义:某种燃料　完全燃烧　放出的热量与所用该燃料的　质量　之比.?
(2)单位:热值的单位是　焦/千克　,符号是　J/kg　.气体燃料的热值单位符号通常用　J/m3　.?
(3)物理意义:表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少.如木炭的热值为3.40×107 J/kg,它表示:　1 kg的木炭完全燃烧放出的热量是3.40×107 J　.?
(4)放热公式:质量为m的燃料完全燃烧时放出的热量是:Q=　mq　.体积为V的燃料完全燃烧时放出的热量是:Q=　qV　.?
2.热机的效率
探究:仔细观察如图所示的汽车的能流图,与同学讨论一下,能量的分配情况.
探究发现:热机在工作时,并不能将燃料所蕴藏的化学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失掉.例如:①燃料未能完全燃烧;②废气带走很大一部分能量;③一部分能量消耗在散热上;④克服摩擦做功.因此,真正能转化为对外做功的能量只是燃料燃烧时所释放的能量的一部分.
归纳总结:热机转变为有用功的能量与　燃料完全燃烧所释放的能量　的比值称为热机效率;公式:η=Q有/Q总,其中Q有表示用来做　有用功　的能量,Q总表示燃料　完全燃烧　放出的能量.?
1.一支蜡烛在燃烧过程中,它的(　D　)
A.质量变小,比热容变小,热值变小
B.质量变小,比热容变小,热值不变
C.质量不变,比热容不变,热值变小
D.质量变小,比热容不变,热值不变
2.有人说“某汽油机比柴油机热机效率低”这句话的意思是(　D　)
A.汽油机功率比柴油机功率小
B.汽油机用来做有用功的能量比柴油机少
C.汽油机比柴油机所消耗的燃料少
D.汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机小
3.下列数据符合实际的是(　B　)
A.水的比热容为4.2 J/(kg·℃)
B.在一个标准大气压下,水的沸点为100 ℃
C.汽油的热值为4.6×102 J/kg
D.柴油机的效率可以达到99%
4.下列关于热值的说法不正确的是(　A　)
A.燃料不燃烧,其热值为零
B.燃料不完全燃烧其热值不会变小
C.燃料的热值与燃烧情况和质量无关,只与燃料种类有关
D.燃料燃烧时放出热量多的其热值不一定大
5.煤油的热值是4.6×107 J/kg,意义是　1 kg汽油完全燃烧释放4.6×107 J的热量　.将质量为10 kg的煤油完全燃烧放出的热量是　4.6×108 J　.?
6.汽车为人类文明作出了巨大贡献,但同时也对自然生态环境造成了污染,为减小汽车尾气对居民的危害,某市政府购进了不少以天然气为燃料的汽车作公交车,成为街头一个新的亮点.
(1)这种汽车的发动机在做功冲程中将内能转化为　机械　能;?
(2)汽车使用天然气作燃料的优点是(写一条)　节能或环保等　.?
人们在利用内能时为什么会产生环境问题?
人们为了获得内能,常使用煤、石油、天然气等燃料,而煤、石油燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物等,另外燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳,这些有害气体、烟尘排放到大气中,就会污染大气.大气污染不但直接有害人体健康,而且会影响动植物的正常生长,甚至影响全球气候,大气中的二氧化硫和氮氧化物含量过高时会产生酸雨,由于大气中二氧化碳含量增高,使地球气温受温室效应的影响越来越显著.