初三物理《熱機效率》學案設計

1、第十四章內能的利用第2節(jié)熱機的效率學習目標1.理解并掌握熱值的概念、單位、計算公式。2.會運用熱值的計算公式進行計算。3.理解并掌握熱機效率的概念、熱散失的途徑、提高熱機效率的方法。4.了解燃料燃燒對環(huán)境的影響。自主探究1.某種燃料完全燃燒放出的熱量與其之比,叫做這種燃料的熱值。 2.在國際制單位之中,熱量的單位是,質量的單位是,則熱量的單位是,符號是。 3.用來做的那部分能量,與燃料完全燃燒放出的能量之比,叫做熱機的效率。 合作探究一、熱值生活體驗:生活中我們可以使用哪些燃料?這些燃料如何分類?思路點撥:生活中經常使用的燃料有很多,可以按狀態(tài)分類。固體燃料有木柴

2、、煤等,液體燃料有汽油、柴油等,氣體燃料有煤氣、天然氣等。思考討論:(1)1 kg的干木柴和10 kg的干木柴在同樣燃燒時,放出的熱量是否相同?(2)相同條件下,1 kg干木柴和1 kg煤,哪一種燃料能燒開更多的水?(3)燒開同一壺水,用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質量一樣嗎?(4)1 kg的干木柴完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱量是否相同?(5)影響燃料燃燒放出熱量的因素是什么?答案點撥:(1)干木柴在同樣燃燒時,木柴的質量越大,燃燒放出的熱量越大。(2)1 kg煤燃燒后能燒開更多的水。(3)燒開同一壺水,用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質量不同,用干木柴的質量大,用天然氣的質量小。(4)干木柴

3、燃燒得越充分,放出的熱量就越大,完全燃燒比未完全燃燒放出的熱量大。(5)燃料的質量、燃料的種類、燃料燃燒的狀況。自主學習:閱讀課本P22P23“燃料的熱值”的內容,學習有關的知識。1.燃料的熱值的物理意義:熱值在數值上等于某種燃料完全燃燒放出的熱量。 2.固體或液體燃料完全燃燒放出熱量的計算公式為Q=,氣體燃料完全燃燒放出熱量的計算公式為Q=。 二、熱機的效率思考討論:(1)用煤燒水時,煤能完全燃燒嗎?(2)煤燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎?答案點撥:(1)煤不能完全燃燒,損失了一部分熱量。(2)爐灶本身吸收一部分熱量;高溫的煙氣帶走了一部分熱量;一部分熱量直接散失掉了。水

4、吸收的熱量只占煤燃燒放出熱量的一部分。類比分析:在內燃機中燃料是否能夠完全燃燒?燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了?思路點撥:熱機是將內能轉化為機械能的裝置,燃料燃燒釋放的能量只有一部分用來做有用功,還有相當一部分能量散失掉了。自主學習:閱讀課本P23P24“熱機的效率”的內容,學習有關的知識。1.提高燃料的可以有效地做到節(jié)約能源。 2.提高熱機的效率的途徑(1),節(jié)約能源、減少污染; (2),減少各種能量損失,提高效率; (3),提高燃料的利用率。 課堂檢測1.關于燃料的熱值,以下說法中正確的是()A.燃料的熱值與燃料的種類有關系,與燃料的質量和燃燒狀況無

5、關B.1千克某種燃料燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值C.燃料燃燒時,質量越大,熱值越大D.燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小2.學習了物理知識后,可以幫助我們解決許多生活中的實際問題。例如家中買煤時,我們最應該關心煤的()A.熱值B.密度C.比熱容D.熱量3.1 kg汽油用去了一半,剩下的汽油()A.熱值變?yōu)樵瓉淼囊话隑.比熱容變?yōu)樵瓉淼囊话隒.熱值和比熱容都不變D.熱值和比熱容都變?yōu)樵瓉淼囊话?.現代火箭用液態(tài)氫作燃料,是因為它具有()A.較大的比熱容B.較低的沸點C.較高的凝固點D.較大的熱值5.如圖為內燃機的能量流向圖,則內燃機的效率可表示為()A.=E1+E2+E3+E4E&#

6、215;100%B.=E2E×100%C.=E1+E3+E4E×100%D.=E1E×100%6.甲、乙兩種燃料完全燃燒時的Q-m圖象如圖所示,則甲、乙兩種燃料的熱值關系是()A.q甲>q乙B.q甲<q乙C.q甲=q乙D.條件不足,無法判斷7.關于熱機的效率,下列說法中正確的是()A.熱機做的有用功多,效率一定高B.熱機的功率大,效率一定高C.熱機單位時間內耗費的燃料少,效率一定高D.以上說法都不對8.10 kg的水,溫度由10 升高到20 所吸收的熱量是J;如果這些熱量由燃燒焦炭來提供,那么需要完全燃燒g的焦炭。c水=4.2×103 J/(

7、kg·),q焦炭=3.0×107 J/kg 9.用煤氣灶把2 kg,初溫為30 的水燒到80 ,消耗了20 g煤氣,已知水的比熱容是4.2×103 J/(kg·),煤氣的熱值為4.2×107 J/kg,則水吸收的熱量為J,煤氣完全燃燒放出的熱量為J,煤氣灶燒水的效率為%。 10.“可燃冰”作為新型能源,有著巨大的開發(fā)使用潛力,同等條件下,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數十倍,說明“可燃冰”的很大。以10倍的關系粗略計算,1 kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為J,可以使 kg的水從20 加熱至60 。c水=4.2

8、15;103 J/(kg·),q煤氣=4.2×107 J/kg 11.太陽能是一種清潔能源。某太陽能熱水器每天能使500 kg的水溫度升高30 ,那么這些水吸收的熱量為J,這些熱量相當于完全燃燒m3的天然氣放出的熱量。天然氣的熱值取7×107 J/m3,水的比熱容c=4.2×103 J/(kg·) 12.小明家最近安裝了一臺太陽能熱水器,容積為80 L,裝滿水。c水=4.2×103 J/(kg·),q煤氣=4.2×107 J/kg(1)熱水器中水的質量是多少?(2)水溫升高50 需吸收多少熱量?

9、產生這些熱量需完全燃燒多少煤氣?13.某物理小組的同學在社會實踐活動中,通過實際調查和網上查詢,繪制了一輛某種型號普通轎車在額定功率下行駛時單位時間內的能量流向圖,請你參與討論有關問題。(1)根據圖中的能量流向,說出該轎車行駛時有哪幾方面的能量損耗。(2)若將機器轉化為有用功的能量與輸入發(fā)動機的能量的比值定義為“能量轉化效率”。由圖中提供的數據可得,該轎車的能量轉化效率為。(保留一位小數) (3)對減少汽車行駛中的能量損耗,據你所知,給出一條建議。(不作解釋)參考答案自主探究1.質量2.焦耳千克焦每千克J/kg3.有用功合作探究一、熱值1.1 kg2.qmqV二、熱機的效率1.利用率

10、2.(1)使燃料充分燃燒(2)改進熱機(3)利用廢氣的能量課堂檢測1.A解析:熱值是燃料的一種屬性,與燃料的種類有關,1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量為這種燃料的熱值。2.A3.C4.D解析:氫的熱值大,放出相同熱量時使用的氫的質量少,用氫作燃料的火箭質量小,便于升空。5.B解析:內燃機的機械效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒的比值,從能量流向圖可得出其機械效率的表達式就是B項。6.A解析:當質量m一定時,燃料甲完全燃燒放出的熱量多,根據q=Qm可知,燃料甲的熱值大。7.D解析:錯選A項是忽略了熱機的效率大小不僅取決于有用功,還要看燃料完全燃燒放出的總熱量;錯選B項是把熱機的功率與效率混淆,

11、誤認為功率大,效率就高,實際上效率與功率無關;錯選C項是誤認為耗費的燃料少,效率就高,實際上是忽略了所做的有用功是否大。8.答案:4.2×10514解析:由Q=c水mt=4.2×103 J/(kg·)×10 kg×(20 -10 )=4.2×105 J,m=Qq焦炭=4.2×105 J3×107J/kg=14 g。9.答案:4.2×1058.4×10550解析:水吸收的熱量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·)×2 kg×(80 -30

12、 )=4.2×105 J,煤氣完全燃燒放出的熱量:Q放=mq=0.02 kg×4.2×107 J/kg=8.4×105 J,煤氣灶燒水的效率:=Q吸Q放=4.2×105 J8.4×105J×100%=50%。10.答案:熱值4.2×1082.5×103解析:1 kg燃料完全燃燒時放出的熱量,叫做這種燃料的熱值,所以同等條件下,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數十倍,即q可燃冰=10q煤氣=10×4.2×107 J/kg=4.2×108 J/kg,所以1 kg“可燃冰”完

13、全燃燒放出的熱量為4.2×108 J,可加熱水的質量m=Qc水(t-t0)=4.2×108 J4.2×103J/(kg·)×(60-20)=2.5×103 kg。11.答案:6.3×1070.9解析:根據吸熱公式得Q吸=cmt=4.2×103 J/(kg·)×500 kg×30 =6.3×107 J,根據氣體燃料燃燒放熱公式Q放=Vq,得V=Q放q=6.3×107 J7×107J/m3=0.9 m3。12.答案:(1)80 kg(2)1.68×107 J0.4 kg解析:(1)水的質量:m=V=1.0×103 kg/m3×80×10-3 m3=80 kg。(2)吸收的熱量:Q=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·)×80 kg×50 =1.68×107 J。需要完全燃燒的煤氣:m=Qq