13.4 热机效率与环境保护 教案

第四节 热机效率与环境保护
【课标内容】
探究燃料的热值、热机效率、热机与环境保护的关系。
【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。
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。
知道热机与环境保护的关系。
2、过程与方法
会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
3、情感、态度与价值观
结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义，培养自觉的环保意识，激发学生的社会责任感
【教学重点】
燃料热值的概念和单位，并根据定义计算燃料燃烧放热的有关问题。
【教学难点】
提高热机效率要从联系实际入手，分析实际问题，并能用热机效率进行简单计算。
【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、导入新课
炒菜做饭、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化为内能的过程。热机是将内能转化为机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题。热机的产生和发展，推动了社会生产力，促进人类文明的同时，也带来了环境污染的问题。这一节课我们就来学习热机效率的知识。
二、合作探究
(一)燃料的热值
从原始人类学会用火起，至今，人们使用的能量大部分还是通过燃烧燃料获得的。
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
如图表示一个四口之家使用某种燃料时的月消耗量。使用不同燃料，消耗量是不同的。为什么？
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）。
教师强调热值定义中“燃料完全燃烧”
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
例题讲解：
例　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=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。
[学生练习：计算完全燃烧100 g酒精能释放出的热量。(q酒精＝3.0×107J/kg)]
（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：公式：η＝×100%)
典例分析：计算热机效率
一台大型推土机的推力约为3×104N，匀速推着土前进的总行程达10 km，消耗柴油约30.3 kg，求推土机上装的柴油机的热机效率。
解：η＝×100%＝×100%＝×100%≈23%
答：这台柴油机的热机效率为23%。
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%。
组织学生讨论：如何提高热机效率？
提高热机效率的途径：
减少热机工作中的各种能量损失;
减少燃烧过程中的热量损失；
量简化机械传动部分;
选用优良的润滑材料减少摩擦，以减少机械损失。
(三)环境保护
热机给人类生活带来方便的同时，也带来一些什么问题？你觉得应怎样解决这些问题？
展示图片、资料让学生分析应该如何来保护我们的生存环境.
组织学生分组讨论、交流，并对学生的成果予以肯定。
[学生的展示]
采取的措施：
改进燃烧设备，加装消烟除尘装置;
集中供热；
改用气体燃料，普及煤气和天然气；
充分开发利用污染少和无污染的新能源。
三、课堂小结
教师引导学生总结
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
四、课堂练习
1.（贵阳中考）关于燃料的热值下列说法正确的是（ C ）
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.容易燃烧的燃料的热值一定大
C.D.0.5kg煤油和1.5千克煤油的热值一样大
D.以上说法都不对
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
六、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