人教版初中物理九年级上册教案 第14章第2节《热机效率》

热机效率
微课
设计理念
对于内能的利用问题，无论在生活中还是生产中都是一种非常常见的现象。而燃料的燃烧问题则又是关于内能利用必然涉及的一个重点。燃料的热值是燃料燃烧放出热量多少的一个关键影响因素。在关于热量的计算过程中，经常涉及热值的概念。对于不同燃料在燃烧过程中放出热量的多少，许多学生并没有明确的概念，在现实生活中，尽管燃烧现象司空见惯，但从放出热量的角度对不同燃料进行对比学生也没有多少自主意识，因而可以采用对比的方式引入教学，设计好实验让学生在观察对比中发现物理规律。
教学目标
知识与技能：
1．知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。
2．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：
1．经历热工作过程中能量流向的分析过程，体会由现象到本质的分析过程。
情感态度与价值观：
1．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。
2．培养自觉的环保意识，激发学生的社会责任感。
教学过程
一、新课导入
思考与讨论：有人说，当有汽车从身边经过时，他便能闻出这台车是汽油车还是柴油车？你认为这可能吗？如果可能，你认为这说明了什么？
二、新课讲解
学生：说明有没有燃烧的汽油或柴油被排出，从废气中可以闻到它们的味道，所以可以“闻”出是使用什么燃料的汽车。
教师：由此可见，热机所消耗的燃料是否全部被利用到？
学生：没有。
教师：对，热机在工作时，就和我们使用机械做功一样，存在一个效率问题。我们称之为热机效率。
教师：请同学们回忆机械效率的计算公式。
学生板书（η=W有用/W总）
教师：热机工作时，转化为机械能的哪部分能量就相当于上式中的W有用。
假定燃料全部完全燃料所获得的内能则相当于上式中的W总。
教师：接下来请同学们讨论分析，在热机工作的过程中，哪些环节可能存在着能量的损失?
学生：燃料没有完全燃烧。
学生：废气会还走一部分能量。
教师：何以见得。
学生：因为汽车排出的尾气还很热，说明它还有较大的内能。
学生：克服摩擦还要消耗能量。
教师：同学们回答得都非常好，老师这里有一张热机工作时的能量流向图。请同学看看有没有刚才我们没有关注到。
教师：同学们还有什么发现?
学生：冷却水也会带走大量的能量。
学生：热机的效率比较低。
教师：对，你观察很仔细。热机的效率相对都是比较低的。因而热机效率的高低是热机性能一个重要指标。
教师：（介绍不同热机的效率一般是多少）
教师：由于热机的效率普遍都不高，可是热机又是现代生活一个重要的动力设备，那么如何提高热机的效率就成了一个关键的问题。请同学相互交流一下，可以怎样来提高热机的效率?
学生：让燃料尽可能充分燃烧。
学生：减小各部分之间的摩擦。
教师：让其尽可能完全燃烧，可通过改善燃烧环境，调节油、气比例等来实现。为了减小摩擦需要经常保养机器，适当调节各零部件间间隙，并注意保持润滑等。另外还应下决心关停一些冒黑烟、耗能大的热机，以提高热机的整体水平。
教师：提高热机的效率，并非易事，需要解决的问题还很多，甚至每前进一步都要付出艰苦的努力，不过我们相信，随着科学技术的飞速发展，以及新能源的不断开发，热机的性能一定会得到较大提高。我们也期待着现在的青年中能涌现出更多瓦特式的人才，为人类研制出更新更好的热机
三、小结部分
请同学们交流回忆以下问题：
1．热机工作时哪些环节可能存在能量损失?
2．如何提高热机效率
四、作业部分
1．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（
）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
2．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（
）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
3．如图是某四冲程汽油机做功冲程的示意图，活塞的横截面积是35cm2。做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是1.0×106Pa，活塞移动的距离是60mm，所用时间是0.015s。试求：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？
（2）做功冲程中，平均压力做功的功率是多少？
（3）设做功冲程汽油完全燃烧，放出的热量是840J，则该汽油机的效率是多少？
参考答案：
1．C
2．A
3．解：
（1）p＝F/S
F＝pS＝1.0×106Pa×35×10-4m2＝3.5×103N
（2）W＝Fs＝3.5×103N×0.06m＝210J
P＝W/t＝210J/0.015s＝1.4×104W（3）η＝W/Q放＝210J/840J＝25%
答：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是3.5×103N。
（2）做功冲程中，平均压力做功的功率是1.4×104W
。
（3）该汽油机的效率是25%。
教学反思
学习本节的内容可以从学生经历的实际生活入手，如当汽车从身边经过时能闻到汽油味等。这个很多学生都有真切的体会。这样引入学生比较容易理解。同时适当的设问和引导，可以更积极的调动学生的思维，主动参与到教学中去。