《热机效率和环境保护》名师教案

第四节热机效率和环境保护厦门海沧实验中学李焕慧核心素养通过热值概念和热机效率的学习，使学生形成热值和热机效率的物理观念，通过社会调查、分组交流合作,了解热机效率及热机带来的负面影响，培养自觉的环保意识,激发学生的社会责任感，从而培养科学的态度与责任。教学目标知识与技能:1、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。2、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。过程与方法:通过社会调查、分组交流合作,了解热机效率及热机带来的负面影响。情感态度与价值观: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,培养自觉的环保意识,激发学生的社会责任感。重点难点重点：燃料的热值、热机效率以及学生环保意识的培养。难点：热机效率的理解和环境保护。教学过程课前教师登陆优教平台，发送《热机效率和环境保护》预习任务，学生完成本节课的预习任务，反馈预习情况，教师根据学生预习情况进行针对性讲解，学生提前了解本节课内容，发现薄弱点，针对性听课。【导入】引入上节课我们学习了汽油机以及柴油机的工作过程,以及区别,下面请同学们回顾两个问题:在汽油机的四个冲程里,推动机械运转的的是哪个冲程?

这个冲程中能量是怎么转化的?

13.5热机效率与环境保护【讲授】课堂讲授一、能量走向1.以家用小汽车为例,你认为热机工作时,能不能将燃料所蕴藏的能量全部用来对外做有用功(也就是推动小汽车前进)呢?不能2.那燃料的能量除了转化为机械能推动汽车前进之外,还有哪些走向?它们都去哪儿了?由图可知,真正能转变为对外做有用功的能量只燃料燃烧时所释放能量的一部分。

优教提示：打开动画演示：热机的效率二、热机效率计算公式热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率,即:

(板书:一、热机效率:η=W/Q×100%)对小汽车来说,W有就是推动机车前进所做的功Q放就是燃料完全燃烧释放的热量。(板书:对小汽车:W有:机械功Q放:燃料放热)简单来讲,小汽车的热机效率就是真正推动汽车前进做的功占了总能量的多少比例。下面我们以小汽车为例来计算一辆汽车的热机效率。三、粗略计算小汽车的热机效率一辆家用小汽车在马路上以某一速度匀速行驶时,汽车的牵引力为1200N,每百公里耗汽油大约为8kg,则该小汽车的热机效率为多少?

分析与解答:1.我们重点需要找那几个方面的条件?推动汽车前进做的功和燃料完全燃烧释放的能量2.如何计算推动汽车前进做的功?机械功:W=FS=1200N×100000m=1.2×108J3.如何计算燃料完全燃烧释放的能量?生活中常用的燃料种类很多,但相同质量的各种燃料完全燃烧时释放的热量是不同的,为了方便比较,我们把1kg某种燃料在完全燃烧时所放出的热量叫做燃料的热值。热值的符号:q单位:J/kg(J/m3)。我们一起来看看书上的值表。(板书:二、热值:q单位:J/kg(J/m3)

我们找到汽油:4.6×107J/kg。(板书:例如:汽油热值:q=4.6×107J/kg)它代表的物理意义是:每千克的汽油完全燃烧时释放的热量是4.6×107J。(若同学们说不出,可多举几个例子来理解热值的物理意义。)由于燃料的热值和价格不同,我们生活中一般会综合考虑来选用合适的燃料:比如火力发电一般用煤,汽车等机械一般用汽油或者柴油,煮饭用液化气,天然气,煤气等,氢气热值虽然很高,但价格比较贵,所以常用在航天上。那么我们回到小汽车的热机效率上来,该汽车消耗8kg汽油,完全燃烧释放的热量应该怎么计算?(板书:三、燃料完全燃烧释放热量:Q=mq)

燃料完全燃烧释放的热量:Q=mq=4.6×107J/kg×8kg=3.68×108J小汽车的热机效率:η=W/Q×100%=(1.2×108)/(3.68×108)×100%=32.6%通过计算,我们发现其实汽油机的效率比我们想象的要低的多。课本上也给我们介绍了几种机械的效率,比如:蒸汽机效率只有8%--15%,汽油机效率20%--30%,柴油机效率稍高点,有30%--40%。课堂练习:课本P531-3P54本章练习第4题[交流与讨论]:如何合理利用能源,提高热机的效率?学生归纳:主要途径是减少热机各种能量损失。具体措施:(1)使燃料尽可能完全燃烧(煤粉、鼓风)(2)减小机械摩擦(选用优良润滑油)(3)尽量简化机械传动部分

四、讨论分析各种效率问题效率问题-----能量的定向转移或转化率。带同学逐个讨论分析,了解初中物理涉及的各类效率问题,达到举一反三的目的,加深对效率的理解。五、环境保护前面介绍的这些新型技术为人类的发展做出了重大贡献,但也带来了许多环境污染问题,如何提高燃料利用率,减少环境污染已经成为迫在眉睫的问题了。(介绍污染情况)如何保护我们的环境?优教提示：打开燃料燃烧造成的污染组图(板书:四、环境保护)改进燃烧设备,加装消烟除尘装置;集中供热;改用