《第四节 热机效率和环境保护》
九年级学生已学习了机械效率,对效率有了一定的认识,而且在长期的学习过程中也积累了一定的概念的归纳整理能力,同时内能在生活中的应用相当广泛,对内能的利用情况也有较多的认识,因此在热机教学中应该侧重从生活实践和知识类比上培养学生获取知识的能力。
【知识与能力目标】
1、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。
2、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。
【过程与方法目标】
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。
【情感态度价值观目标】
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。
【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。
木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气（打火机中装有）等燃料样本、多媒体课件等。
问题导入：
讨论：目前，人类直接使用的能量，大部分是怎样获得的？
总结：我们主要依靠燃料，燃料的种类很多,固体燃料有木柴、煤等,液体燃料有汽油、柴油等,气体燃料有煤气、天然气等。
【设计意图】用生活中的例子引出新课，吸引学生的注意力，使其快速进入上课状态。
知识讲解：
展示图片：一个四口之家使用某种 燃料时的月消耗量。柴：约200kg；家用煤（蜂窝煤）：90kg；液化石油气：约30kg。
讨论：木柴、煤炭、液化石油气在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？
总结：我们用热值表示不同燃料燃烧释放能量的能力。
（一）热值
1、定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。
2、单位：J/kg或J/m3（气体）
教师出示热值表，学生观察后看有什么发现。
总结：热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同。热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均无关。
讨论：已知燃料的质量或体积，如何求出它完全燃烧释放出多少的热量？
3、热量的计算公式：Q放＝mq或Q放＝Vq（气体）
例题： 计算4kg的柴油完全燃烧释放的热量。
已知：q=4.3×107J/kg，m=4kg。
求：Q。
解： Q=mq=4kg×4.3×107J/kg =1.72×108J。
答：4kg的柴油完全燃烧释放的热量为1.72×108J。
【设计意图】让学生掌握热值的知识，为后面热机效率的学习做铺垫。
讨论：在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？
师生共同分析热机燃料的能量走向示意图，得出结论，即真正转变为对外做有用功的能量只占燃料燃烧时所释放能量的一部分。
（二）热机效率
1、定义：热机对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。
2、公式：η=W/Q×100%
展示图片：蒸汽机、汽油机和柴油机的效率进行比较，发现都比较低。
讨论：怎样提高热机效率？
提高热机的效率主要途径是减少热机各种能量损失。具体措施为：
（1）使燃料尽可能完全燃烧(煤粉、鼓风)；
（2）减小机械摩擦（选用优良润滑油）；
（3）尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）。
【设计意图】通过热机工作时燃料释放能量的主要流向，可以让学生理解热机斜率的物理意义，同时知道可以怎样提高热机效率。
（三）环境保护
热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了一些负面影响，造成了环境污染，如噪声污染、废气污染等。
出示图片：废气污染、酸雨的危害。
师生讨论：保护环境的方法有什么？
总结：
（1）改进燃烧设备时加装消烟除尘装置；
（2）集中供热；
（3）改用气体燃料，普及煤气和天然气；
（4）充分开发利用污染少和无污染的新能源。
【设计意图】解热机的利用与人类社会发展的关系，激发学生的社会责任感。
课堂总结：
这节课我们学习了什么是热值，知道了热机效率的物理意义，了解热机与环境的密切联系。
四、布置作业：
课后作业。
五、板书设计：
第四节 热机效率和环境保护
一、热值
1、定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。
2、单位：J/kg或J/m3（气体）
3、热量的计算公式：Q放＝mq或Q放＝Vq（气体）
二、热机效率
1、定义：热机对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。
2、公式：η=W/Q×100%
三、环境保护
略
课件15张PPT。上海科学技术出版社 九年级 | 全一册 导入新课讨论：目前，人类直接使用的能量，大部分是怎样获得的？煤炭柴薪石油天然气柴：约200kg；
家用煤（蜂窝煤）：约90kg；
液化石油气：约30kg。一个四口之家使用某种 燃料时的月消耗量。讨论：
木柴、煤炭、液化石油气在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？我们用热值表示不同燃料燃烧释放能量的能力。 一、热值1、定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧放出的热量
叫做这种燃料的热值。2、单位：J/kg或J/m3（气体）
常见燃料的热值讨论：观察热值表，你有哪些发现？ 总结：
热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同。热值的大小只与
燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均无关。
讨论：已知燃料的质量或体积，如何求出它完全燃烧释放出多少的热量？3、热量的计算公式：Q放＝mq或Q放＝Vq（气体）
例题： 计算4kg的柴油完全燃烧释放的热量。
已知：q=4.3×107J/kg，m=4kg。
求：Q。解： Q=mq
=4kg×4.3×107J/kg
=1.72×108J。
答：4kg的柴油完全燃烧释放的热量为1.72×108J。讨论：
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？热机燃料的能量走向示意图部分燃料未
完全燃烧克服摩擦
消耗能量废气排出
带走能量机械传热
损失能量转化为对外做
有用功的能量二、热机效率1、定义：热机对外做的有用功与燃料完全燃烧所
释放的能量的比值称为热机效率。 2、公式： 讨论：怎样提高热机效率？提高热机的效率主要途径是减少热机各种能量损失。具体措施为：
（1）使燃料尽可能完全燃烧(煤粉、鼓风)；
（2）减小机械摩擦（选用优良润滑油）；
（3）尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）。 汽油机的效率为 20%~30% 蒸汽机的效率只有6%~15%柴油机的效率为30%~45%三、环境保护热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。酸雨的危害（1）改进燃烧设备时加装消烟除尘装置；
（2）集中供热；
（3）改用气体燃料，普及煤气和天然气；
（4）充分开发利用污染少和无污染的新能源。保护环境的方法：练一练C1、对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 ( )
A. 燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比
B. 燃料没燃烧时就没有热值
C. 就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料
的质量及燃料燃烧放出的热量无关
D. 容易燃烧的燃料热值一定大2、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消
耗分别为：木柴约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约
30kg，煤气约60kg。这四种燃料中的热值最高的是( )
A.液化石油气 B.煤气
C.烟煤 D.木柴A3、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为3.0×107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则能使30kg 、20℃的水温度升高到多少度？课堂小结燃烧热值机械能燃料内能(化学能)热机效率有效利用热量 散失环境污染
