九年级物理全册第十四章第2节热机的效率课件(新版)新人教版

第2节热机的效率学习目标知识与技能1.从能量转化的角度认识燃料的热值.知道燃料热值的物理意义及其单位.2.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义.3.通过能量的转化和转移，认识热机效率.过程与方法1.通过对燃料燃烧过程的分析，归纳出燃料燃烧过程中的能量转化.2.通过对热机中的能量转化及损失的分析，了解提高热机效率的具体措施.情感、态度与价值观1.通过学习提高热机效率的具体措施，帮助学生提高节能意识；初步认识科学技术的发展对自然环境造成的影响，增强环保意识.2.通过燃料燃烧放出有害物质的学习，使学生初步认识到事物都是一分为二的，培养学生初步的辩证的观点，养成辩证看问题的良好习惯.学习难点学习重点学具准备燃料的热值，热机效率的计算热机中的能量转化及损失，提高热机效率的具体措施多媒体课件1.燃料的热值物理学中，把某种燃料___________时放出的热量与其______之比叫做这种燃料的热值，可用字母q表示，它是燃料的一种特性.热值在数值上等于_______某种燃料____________放出的热量.完全燃烧质量1kg完全燃烧2.热机的效率对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了.用来做_________的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之______，叫做热机的效率.有用功比1、汽油机有哪四个冲程？2、哪些冲程发生了能量的转化？如何转化？柴薪煤炭石油天然气从哪里获得内能？不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。一、燃料的热值想想议议某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。国际单位：焦每千克；符号：J/kg。气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。1．热值的概念热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。（1）定义（2）物理意义（3）单位对于热值的理解，我们要抓住三个关键词：“某种燃料”、“完全燃烧”、“热量与其质量之比”.①“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关，反映了燃料的燃烧特性、化学能转化成的内能的本领大小.②“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽.某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量与质量之比才是这种燃料的热值，如果用没有完全燃烧放出的热量计算出的热值就比实际值小.③“热量与其质量之比”可以理解为热值是针对一定质量的燃料而言的，如果同种燃料的质量不同，则完全燃烧时放出的热量大小不同.请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。2．热值是燃料的属性为什么发射火箭上天要用氢做燃料？3．有关燃料燃烧放热的计算想一想根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？氢的热值是1.4×108J/kg干木柴的热值1.2×107J/kg放出热量Q=热值q×质量m=1.4×108J/kg×10×103kg=1.4×1012J需要干木柴kg101.2J/kg101.2J101.45712热值热量m约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。例1甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量较多，那么（）A.甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值B.甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量C.甲燃料的质量和热值都比乙燃料的大D.甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小解析：Q放的大小与质量m和燃料的热值q都有关，即Q放=mq，因此，甲放出的热量较多，其质量和热值不一定大，但是质量和燃料热值的乘积一定大，故应选D.×D××√例2在一次物理实验中，共燃烧酒精42g，如果酒精完全燃烧，则能释放多少热量？这些热量被10kg的水完全吸收，水的温度能上升多少摄氏度？［酒精的热值q=3.0×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）］解：Q放=mq=42×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×106J，由Q放=Q吸=cmΔt，得：即酒精完全燃烧释放的热量是1.26×106J；水的温度能上升30℃.6310J304.211.26Ck0J/10kggCQtcm吸，热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系.总结：有效利用60%高温的空气带走相当一部分热量，未燃烧15%散失25%燃料很难完全燃烧被水吸收的热量燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小，例如用煤烧水。一部分热量直接散失掉二、热机的效率燃料的利用率热机的效率视频提高锅炉效率的措施:（1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。（2）减少各种热量损失。将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧；①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；②使用较好的保温材料，减少热损失。通常的锅炉，燃料利用率比较低，因此在节约能源上改造的潜力巨大。1．用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。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？想一想公式：η=Q吸Q放=cm△tm′q热机的效率损失的内能无用的机械能蒸汽机的效率只有6%~15%汽油机的效率为20%~30%柴油机的效率为30%~45%（1）热机的效率是热机性能的重要指标2．提高热机效率，节约能源，减少污染（2）提高效率的途径提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；改进热机，减少各种能量损失；利用废气的能量。例3为了响应国家“节能减排”的号召，同学们讨论家用汽车的节能方法，你认为下列方法不合理的是（）A.开车过程中不宜频繁地急加油和急刹车B.定期清理汽车后备箱中的不常用物品，减小汽车负载C.夏天开车开空调时，空调的温度不宜过低D.驾车长期低速行驶会造成汽油的浪费可以减小汽车的阻力，行驶时可以节约耗油量驾车在上坡时低速行驶以增大牵引力，而当在平路上行驶时还要以适当的速度行驶，这样可以节约耗油量不合理合理合理合理D图14.2-3斯蒂芬森的“火箭号”蒸汽机车，它诞生于1829年图14.2-4摩托车使用汽油机，挖土机使用柴油机，货船使用大型柴油机阅读教材P25STS《从火车到火箭》短文.图14.2-6自带燃料和氧化剂的火箭图14.2-5高温高压水蒸气直接推动蒸汽轮机的叶片1．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C知识点1燃料的热值2．已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。解：Q=1.2×107J/kg×0.7kg=8.4×106Jm=Qc(t-t0)8.4×106J4.2×103J/(kg·℃)×(70℃-20℃)==40kg3.完全燃烧15千克热值是3.4×107焦耳/千克的木炭，能产生多少热量？想要获得这些热量，需要完全燃烧多少千克氢气？(q氢=1.4×108焦耳/千克)解：Q=mq=15kg×3.4×107J/kg=5.1×108Jm=Qq5.1×108J1.4×108J/kg==3.64kg4.关于热机效率，下列说法正确的是：()A．热机效率越高，即热机做的有用功多B．热机效率越高，即热机的功率越大C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的涧滑D．提高热机效率，有利于环保减排CD知识点2热机的效率5．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。35%公式：η=Q吸Q放=cm△tm′q热机的效率提高效率的途径提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；改进热机，减少各种能量损失；利用废气的能量。1.在帮助学生理解热值概念时，可以课前让学生做社会实践调查：家庭（农村）炉灶的变化及燃料使用的变化，体会相同质量的不同燃料在燃烧时释放的热量有明显差异.认识不同燃料的热值不同，并由此引导学生分析、讨论如何有效提高燃料的利用率.2.有效利用燃料是节约能源、保护环境的重要措施，讲解这个问题是为了强调节约能源、注意环保的重要性，对学生进行节能教育，关于保护环境问题，通过这部分内容的学习，一方面是为了提高学生的环保意识，另一方面要让学生辩证地看待科学进步对人类社会的影响，使学生初步认识到事物都是一分为二的，培养学生初步的辩证唯物主义的观点，养成辩证看问题的良好习惯.1.汽油的热值为4.6×107J/kg.这个数值究竟有多大？有人通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：一个60kg的人，从大厦的1楼步行至第11楼（走了10层楼），每层楼的层高为3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？解：克服重力做功W=Gh=m人gh=60kg×10N/kg×30m=1.8×104J；汽油完全燃烧放热Q放=W=m汽油q，需要汽油的质量相当于6根火柴的质量.（一根火柴质量约65mg，其他物体合理即可）（见教材P26动手动脑学物理）4471.810J3.9103904.610J/kgQmkgmgq放汽油，2.如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由.解：因为Q放=m木柴q木柴=m煤油q煤油，查出q木柴=1.2×107J/kg，q煤油=4.6×107J/kg，所以即干木柴的质量应该等于煤油质量的3.83倍.774.610J/kg3.831.210J/kgmqmq木柴煤油煤油木柴，3.全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆.每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%.如果能把内燃机效率提高1%，全球每年可以节约多少燃油？解：效率提高前后每辆汽车需要消耗的有用能量相等，所以30%Q总前=（30%+1%）Q总后，则30%·m前q=31％·m后q，10亿辆汽车节省的汽油质量为109×（1.8-1.742）t=5.8×107t.30%1.742t31%mm前后，4.提高热机的效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述.解：节约能源、减少环境污染等.（解答本题可从节约能源及减少环境污染等方面来考虑，答案合理即可）