2020-2021学年九年级物理全册14.2热机的效率导学案【含解析】

1、 第2节 热机的效率【学习目标】1.理解热值的概念，知道不同燃料释放热的本领不同。2.能简单计算燃料释放出的热量。3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道热机效率【学习重点】认识热值，利用热值计算物质燃烧放出的热量。【学习难点】认识热机的效率，能计算热机的效率。【自主预习】1、 某种燃料完全燃烧所放出的_热量_与_质量_之比，叫作这种燃料的热值。2、 符合： q 3、在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，所以热值的单位是焦每千克或焦每千每立方米，符号是_J/kg或J/m3_。4、煤油的热值是4.6107J/kg，物理意义是：_1kg的煤油完全燃烧释放的热量是4.6107J

2、_。5、与有关的热值的计算公式： Q=qm 或者 Q=qV 6、对于热机而言，燃料释放的能量一部分用来做功，一部分散失了。用来做_有用功_的那一部分能量与燃料_完全燃烧_放出的热量之比，叫热机效率。7、热机效率： 。8、提高热机效率的方法：（1） 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧。（2） 改进热机，减少各种能量损失，提高效率。（3） 利用废气的能量，提高燃料的利用率。【合作探究】学生活动一：观察图片并回答下列问题：1、我们生活中做饭，汽车，飞机，火箭所用到燃料分别是什么？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？（1）燃料：_木炭、煤炭天然气、一氧化碳 酒精、偏二甲肼、液氢 _ （2

3、）释放能量的能力： 不同燃料释放热量的能力是不一样的。 2、（1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？质量不同，放出的热量不同（2） 相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？物质种类不同，放出的热量不同（3）1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？质量相同的同种物质，不完全燃烧，放出的热量也不同。3、 自学课本热值的内容并回答下列问题：（1） 某种燃料完全燃烧所放出的_热量_与_质量_之比，叫作这种燃料的热值。（2） 热值的单位是J/kg、J/m3；（3） 煤油的热值是4.6107J/kg，物理意义是：_1kg的煤油完全燃烧释

4、放的热量是4.6107J_。（4） 与有关的热值的计算公式： Q=qm 或者 Q=qV 4、学生观察课本的热值表格，了解生活中的各种燃料的热值并讨论火箭为什么用液氢做燃料？因为氢的热值大，相同质量的不同燃烧中，氢释放的热量最多，故利用氢做燃料。5、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？若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？通过查表得出氢的热值是1.4108 J/kg，干木柴的热值1.2107 J/kg放出热量Q = qm =1.4108 J/kg 10103 kg =1.41012 J需要干木柴：约116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。

5、6、 计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。查表可知q3.3107J/kg，所以Qmq4 kg3.3107J/kg1.32108 J。答：完全燃烧释放的热量为1.32108 J。学生活动二：热机效率1、根据生活经验分析，用天然气烧水时，天然气能完全燃烧吗？燃烧释放的热量能否被水完全吸收？有哪些能量损失？（1） 天然气不能完全燃烧，损失了一部分能量；（2）装水的容器吸收了一部分能量、燃气灶本身吸收一部分热量、高温的烟气带走了一部分能量、还有一部分能量散失掉了，只有水吸收的热量才是有效利用的。2、类比机械效率的公式进行归纳出燃气灶的效率的表达式为： 3、出示汽油机模型，演示其工作过程，让学生讨论分析热

6、机在工作的过程中有哪些能量损失？如何来表示热机的效率？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，叫作热机的效率。表达式为： 4、 根据热机效率的能量流向图，并阅读STS，分析、讨论得出热机对环境的危害，如何提高热机效率，保护环境？危害：（1） 燃料燃烧排放的烟尘，使空气混浊，影响动植物生长。 （2） 汽车等交通工具排放的尾气 ：如过多CO2引起地球温室效应，全球气候变暖。CO能造成“煤气中毒”，让人缺氧致死。SO2会形成酸雨，危害植物、危害庄稼，破坏生态平衡，还会腐蚀建筑物提高效率：（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；（2）改进热机，减少各种能量损失，提高效率；（3）利用废气的能

7、量，提高燃料的利用率。【归纳整理】【课堂练习】1. 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1千克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【答案】A【解析】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，符合题意。B、燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，不符合题意。C、燃料燃烧时，质量越大，热值越大：热值与质量无关，只与燃料种类有关，不符合题意。D、燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧

8、时的热值小，燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，不符合题意。2. 将一瓶酒精用去三分之二，则剩余部分酒精的密度、比热容和热值（ ）A .都变为原来的三分之一B .密度、比热容不变，热值变为原来的三分之一C .都不变D .热值不变，密度、比热容变为原来的三分之一【答案】C【解析】密度、比热、燃料的热值都是物质的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系，所以选项A、B、D错误，C正确3. “可燃冰”作为新型能源，有巨大的开发潜力同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这表示“可燃冰”的（ ）A .热量很大 B .温度很高 C .热值很大 D .比热容很大【答案】C【解

9、析】相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值大于煤气的热值，即“可燃冰”的热值很大，C正确 故选：C4. 甲种燃料的热值小于乙种燃料的热值，下列说法正确的是（ ）A .甲种燃料比乙种燃料的热量少B .完全燃烧mkg乙种燃料，刚好烧开一壶水，那么用mkg甲种燃料也能烧开这壶水C .完全燃烧相同质量的两种燃料，乙种燃料放出的热量多D .通风条件越好，供氧越充足，两种燃料的热值越大【答案】C【解析】A、热量是一个过程量，不能说物体含有热量的多少，所以甲种燃料的热值小于乙种燃料的热值，不能说甲种燃料比乙种燃料的热量少，故A不正确；B、根据Q=mq可知，相同质量的甲

10、乙两种燃料，乙种燃料完全燃烧放出的热量比甲种燃料完全燃烧放出的热量多，所以mkg乙种燃料刚好烧开一壶水，则mkg甲种燃料不能烧开这壶水，故B不正确；C、根据Q=mq可知，相同质量的甲乙两种燃料，乙种燃料完全燃烧放出的热量比甲种燃料完全燃烧放出的热量多，故C正确；D、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故D不正确5. 汽车油箱的汽油用掉一半后，剩下的汽油中，不变的物理量有（ ）A .质量密度热值 B .质量密度比热容 C .密度热值比热容 D .质量热值比热容【答案】C【解析】一筒汽油用去一半后，所含的汽油减少，质量变为原来的一半，但是热值、密度和比热容是

11、不会改变的，因为物质确定后，物质的这些属性与质量无关A、B、D错误6. 提高热机效率的有效途径是（ ）A .采用优质的燃料 B .减少热机的各种热损失，保证良好的润滑C .降低热机的效率 D .避免使用热机【答案】B【解析】A、采用优质的燃料，提高燃料的热值，并不能提高热机的效率所以A说法错误B、减少热机的各种热损失，保证良好的 润滑，可以提高有效利用的能量与总能量之比，所以B说法正确C、降低热机的效率很明显不符合题意，所以C说法错误D、不使用热机，并不能提高热机的效率所以D说法错误7.关于“热机”，下列说法中错误的是（ ）A .通过技术改进，可以使热机的效率达到100%B .减少城市热岛效应

12、的措施之一就是倡导“绿色出行”C .用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性D .严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱【答案】A【解析】A、使用热机不可避免的要克服机器部件摩擦做额外功，效率不可能达到100%，所以A是错误的；B、“绿色出行”可以减少热机工作时的二氧化碳和热量的排放，是减少城市热岛效应的措施之一就是所以B是正确的；C、水的比热容比较大，在升高相同的温度需要吸收更多的热量，所以利用水来降低热机的温度，所以C是正确的；D、水凝固时体积变大，就会胀坏水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以D是正确的8.如图所示是一台单

13、缸四冲程汽油机的_冲程；若飞轮（曲轴）转速为2400r/min，那么，每秒钟燃气推动活塞做功的次数为_次，完全燃烧0.1kg的汽油，放出的热量被质量为100kg、初温为20的水完全吸收，可以使水的温度升高_q汽油4.62107J/kg,c水4.2103J/(kgC)【答案】做功 20 11 【解析】解：图中，两个气阀关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，是做功冲程；飞轮转速是2400r/min40r/s，因一个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，做功一次，所以汽油机1s可以完成80个冲程，做功的次数：n=124020（次）；完全燃烧0.1kg汽油放出的热量：Q放m煤油q0.1kg4.62107J/

14、kg4.62106J；根据Q吸=cmt=Q放可知水温度升高值：t=Q吸/cm=4.62106J/4.2103J/(kgC)100kg=119.王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水。铁锅内装有5kg水，把水从18C加热至98C，已知水的比热容为4.2103J/(kgC)。如果木炭的热值为3.4107J/kg，它燃烧放出的热有10%被水吸收。求：（1）在这个过程中水吸收的热量；（2）在这个过程中用掉多少木炭。【答案】1.在这个过程中水吸收1.68106J的热量；2.在这个过程中用掉0.49kg木炭。【解析】吸收的热量Q吸cm(tt0)4.2103J/(kgC)5kg(98C18C)1.68106

15、J；由=Q/Q得：Q放=Q=1.68106J/10%=1.68107J，由Q放mq得：需要的木炭m=Q/q=1.68107J/3.4107J/kg=0.49kg。10.一壶水质量为5kg，放在煤气灶上加热，将水从20C加热至沸腾（在标准大气压下），燃烧了160g的煤气，【c水=4.2103J/(kgC)、q煤气=4.2107J/kg】，求在此过程中：（1）壶中水吸收的热量（2）煤气完全燃烧放出的热量（3）烧水的效率【答案】（1）水共吸收的热量为1.68106J；（2）液化石油气完全燃烧共放出的热量为6.72106J；（3）烧水的效率为25%【解析】解：（1）由题知，水的质量m=5kg，水的初温t0=20C，标准大气压下水的沸点是10