14.2热机的效率【知识精讲+备课精研】九年级物理高效课堂（人教版）

Y--14.2热机的效率九年级物理全一册•人教版教学目标一01从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。02能简单计算燃料燃烧放出的热量。03能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。课堂引入二火箭发射所需的推进剂一般采用液态氢、氧做为燃料。你知道这是为什么？可以换成汽油、柴油做火箭的燃料吗？燃料二①燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。1.燃料用天然气燃烧炒菜家用汽车用汽油做燃料思考一下你见过的燃料有哪些？热料三②燃料燃烧时能量的转化：燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。战斗机发动机用航空煤油做燃料。燃料燃烧时产生的气流高速喷射，使飞机获得前进得强大动力。火箭升空靠液态氢与液氧的燃烧获取内能热料三木材石油原油煤炭汽油、煤油、柴油、液化气【常见燃料】天然气氢（液氢）热料的热值三为什么发射火箭上天要用氢做燃料？为什么不用木材做燃料呢？相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不同热料的热值三轴怎么比较不同燃料的放热本领呢？将同样一壶水从20℃加热到100℃木柴煤炭汽油需要完全燃烧多少千克不同燃料？还可以如何比较不同燃料的放热本领？轴注意的问题：1.应控制水的

和

相等；两种燃料的质量（加热时间）相等。2.通过观察燃料燃尽（相同时间内）时

来判断燃料放热能力的强弱，还需要的测量工具：

。质量初温温度计示数变化天平、秒表热料的热值三【实验探究】比较不同物质放热能力轴初温：28℃燃料质量：5g燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较他们放出热量的多少？水的质量：200g末温83℃末温62℃热料的热值三热料的热值三实验数据

燃料温度加热前温度t0/℃燃料燃尽后的温度t末/℃水温的变化Δt/℃5g酒精2883555g干木柴286237为了比较燃料的特性了，引入了“热值”这个物理量。实验结论：用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。热料的热值三1.燃料的热值由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用字母q表示。指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程③单位：焦/千克（J/kg）

热料的热值三④热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。【例如】木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。

焦/立方米（J/ｍ³）

热料的热值三2.常见燃料的热值表思考一下通过表格你发现了什么？热料的热值三【解释】为什么发射火箭上天要用氢做燃料？发射火箭中用氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。热料的热值三轴【体验】利用家用煤气灶，把质量是1kg的水，从室温加热至100℃，消耗多少煤气？710.9946m3—710.971m3=0.0236m31.试着计算一下煤气燃烧放出了多少热量？2.水吸收了多少热量？3.它们相等吗热机的效率四Q放=qV=3.9×107J/m3×0.0236m3=9.204×105Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg.℃)×1kg×(100℃-25℃)=3.15×105J问题:用煤气将1kg的水烧开(从25℃加热到100℃),这些煤气完全燃烧放出热量是多少?水多吸收的热量是多少J?(煤气的热值是3.9×107J/m3）思考为什么Q吸≠Q放。原因：有热散失1.日常生活中的热效率①建立热效率的概念（炉子、燃气灶的热效率等）：吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率。

②提高锅炉中燃料热效率的方法：把煤磨成煤粉，增大与氧气的接触面积；把空气吹进炉膛增大送氧量。热机的效率四2.用炉子烧水的效率（1）定义：水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作用炉子烧水的效率。（3）提高效率的方法：·增加供氧·炉壁选用隔热材料·增大受热面积（2）公式：

热机的效率四（1）热机能量流向示意图汽油在热机汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收部分能量，废气带走部分能量，机械传动等克服摩擦消耗部分能量，等等。只有一部分燃料燃烧所释放能量转变为对外做有用功的能量。这部分能量被有效利用。3.热机的效率由于机械传动等,克服摩擦所消耗的能量燃料不能完全燃烧废气排出带走的能量废气排出带机械传热损失的能量热机真正转变为对外做功的部分热机的效率四

（2）热机的效率热机的效率四

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%喷气式发动机的效率为50%~60%常见的热机的效率热机的效率四所有的机械效率都小于14.提高热机效率的主要途径（1）尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量热电站：大型发电机常由蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，蒸汽轮机排出的废气可以用来供热。热机的效率四(2)在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料。(3)保证良好的润滑,减少因摩擦额外消耗的功。(4)使燃料充分燃烧。热机的效率四这些方法可以提高热值吗？随堂练习五1.木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（）A．具有3.4×107J的热量 B．具有3.4×107J的内能 C．完全燃烧对外做功3.4×107J D．完全燃烧放出热量3.4×107JD随堂练习五2．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（）A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高 B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多 C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大 D．燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关D随堂练习五3.甲、乙两台内燃机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示（）A．内燃机甲做的功比内燃机乙做得多B．内燃机甲的功率比内燃机乙的功率大C．在相同时间内内燃机甲燃烧的燃油比内燃机乙多D．在消耗相同的燃油时，内燃机甲做的有用功比内燃机乙做的有用功多D随堂练习五4．两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是（）A．9：5 B．5：6 C．5：9 D．6：5A随堂练习五5.利用如图所示装置做“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的实验。（1）除了控制水的质量和初温相同外，还需控制燃料的

相同。（2）通过比较

来比较酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少。（3）根据表格中记录的实验数据可知酒精和碎纸片这两种燃料中，热值较大的是

。

（4）本实验使用的物理方法除了控制变量法，还采用了

。燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后的水温/℃酒精2035碎纸片2025质量水升高的温度酒精转换法随堂练习五6.一小汽车在平直的高速路上匀速行驶2.3km,用时100s,若行驶过程中发动机牵引力一直为1000N（汽油的热值q汽=4.6×107J/kg），求：（1）汽车匀速行驶的速度；（2）汽车发动机所做的功；（3）若这段过程消耗汽油0.25kg,则发动机效率为多少？解：（1）汽车匀速行驶的速度：v＝

＝

＝23m/s；

（2）汽车的发动机所做的功：W＝Fs＝1000N×2.3×103m＝2.3×106J；

（3）汽油完全燃烧释放的能量：Q＝mq＝0.25kg×4.6×107J/kg＝1.15×107J，