第14章第2節(jié)熱機(jī)的效率

1、第二節(jié)熱機(jī)的效率【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能1、知道在燃燒過程中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；2、知道什么是燃料的熱值和單位，會(huì)查燃料熱值表 .過程與方法1、從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。2、能簡單計(jì)算某種燃料完全燃燒放出的熱量。3、能說出熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機(jī)的效率情感態(tài)度與價(jià)值觀結(jié)合有效利用燃料的途徑，使學(xué)生懂得節(jié)約和充分利用能源的重要意義【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)是燃料熱值的概念和理解，熱機(jī)的效率。難點(diǎn)是對(duì)熱機(jī)的效率的理解?！窘虒W(xué)方法】啟發(fā)式教學(xué)法，自學(xué)討論法，設(shè)疑問教學(xué)法，類比教學(xué)法。【教學(xué)準(zhǔn)備】或【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】課前收集的燃料的圖片、多媒體課件等【教學(xué)過

2、程】一、燃料1、燃料的分類2、燃料燃燒放出的熱量與什么因素有關(guān)?、燃料的熱值:1 概念：2. 熱值的單位：3. 燃料燃燒的放熱計(jì)算公式：三、熱機(jī)的效率1、熱效率2、熱機(jī)的效率3、 提高熱機(jī)效率的途徑【創(chuàng)設(shè)情境，引入新課】無論是燒菜做飯，還是奔馳的汽車與火車，乃至直入蒼穹的火箭等都離不開 燃料。即從原始人類學(xué)會(huì)用火的那天起， 至今，人們使用的能量絕大部分還是通 過燃料燃燒獲得的，火的利用給人類社會(huì)帶來了進(jìn)步。時(shí)至今日，我們的日常生活都離不開燃料的幫助。例舉一下生活中我們可以使用哪些燃料燒開一壺水？這 些燃料可以如何分類？交流總結(jié)：燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、柴油等 氣體

3、燃料有煤氣、天然氣等。生活中的燃料很多，我們?cè)谌粘Ｉ钪杏脕砣∨椭箫埖娜剂弦苍诎l(fā)生巨大 的變化，木柴、煤炭、液化石油氣、煤氣、天然氣等，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的變化 呢？ 思考：1、5kg的木材和10kg的木材燃燒時(shí)放出的熱量是否相同？這說明什么？2、根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)判斷相同條件下，1kg木柴和1kg煤，哪一種燃料能燒開更多 的水？3、燒開同一壺水，用干木柴和天然氣所需的燃料多少一樣嗎?4、5kg的木材完全燃燒和未完全燃燒時(shí)放出的熱量是否相同？小結(jié)：1、燃料燃燒放出的熱量跟什么因素有關(guān)？（ 1）燃料的質(zhì)量（2）燃料的種類3）燃料燃燒的狀況（是否完全燃燒）【體驗(yàn)探究，獲取新知】提出問題：相同條件下，1k

4、g木柴和1kg煤，1kg煤能燒開更多的水，這說明不 同的燃料燃燒放出的熱量不相同，我們?cè)撛鯓颖容^不同燃料燃燒時(shí)這種放熱性能 優(yōu)劣？設(shè)計(jì)意圖：現(xiàn)象學(xué)生有生活經(jīng)驗(yàn)，能產(chǎn)生共鳴。拋出矛盾，使學(xué)生有認(rèn)知欲 望。類比復(fù)習(xí)：如何比較不同的物質(zhì)吸熱能力的不同呢？課本中引入比熱容：即1kg的某種物質(zhì)溫度升高 C,所吸收的熱量就是這種物質(zhì)的比熱容。那么把所有的 燃料都取1kg，讓他們完全燃燒，比較它們放出的熱量的多少。定義：我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱 值。熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量?！窘涣鹘饣蟆康臒嶂导sJ kg*柴釉J kg1煙煤107 Jkg 14,6

5、*10 J kg 1無煙煤約WTJ fcg 1汽釉4.6J也t3,0x J0T JIO1 JJc-1煤TIOT J-m_J3.0*107 J kg1天熱弋 取助“(f Jun課本P23 “小資料”部分，你有哪些發(fā)現(xiàn)？ 結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勀銓?duì)熱值的理解。交流總結(jié)：(1) 熱值反映了燃料本身的一種 特性，只與燃料的種類 有關(guān)，與燃 料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完 全燃燒均無關(guān)系。(2) 熱值的單位：J/kg(3) 不同燃料的熱值一般不同； 不同燃料的熱值有時(shí)還可能相 同。(4) 氫氣的熱值最大。(5) 氣體的熱值單位：J/m3 延伸拓展：推導(dǎo)燃料完全燃燒放熱的計(jì)算公式：1、 酒精的熱值是3.0 x

6、107J/kg，它的物理意義是什么? 1kg的酒精完全燃燒放出的熱量是 3.0 x 107J2、2kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？2kg x 3.0x10 7J/kg=6.0 x 107J3、質(zhì)量為3kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦? 3kg x 3.0 x 107J/kg=9.0 x 107J4、質(zhì)量為mkg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦?Q= mq其中m表示質(zhì)量，單位是kg，q表示熱值，單位是J/kg，Q表示燃料燃燒放 出的熱量，單位是J。同樣的原理，體積為V的某種燃料完全燃燒放出的熱量是多少焦？Q= Vq設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)熱值的物理意義，去推倒燃料燃燒放熱的公式，符合學(xué)生的 認(rèn)知

7、規(guī)律，學(xué)生在理解熱值的基礎(chǔ)上，很容易推導(dǎo)燃料燃燒的放熱公式?！揪氁痪殹?00g汽油完全燃燒時(shí)可以放出多少熱量?解：查表可知，汽油的熱值 q=4.6 x 107J/kgn=500g=0.5kgQ=qn=4.6 x 107J/kg x 0.5kg=2.3 x 107J【想一想】提出問題：用煤氣灶燒水時(shí)，煤氣能完全燃燒嗎？煤氣燃燒放出的熱量能全部被 水吸收嗎？分析討論：煤氣燃燒放出的熱量：1、煤氣不能完全燃燒，損失了一部分能量2、煤氣灶本身也會(huì)吸收一部分能量3、高溫的煙氣帶走了一部分能量4、還有一部分直接損失掉了5、水吸收的熱量只占煤氣放出熱量的一部分所以，在燒水的過程中，被水吸收的熱量與燃料完全燃

8、燒放出能量的比值，稱 為熱效率。n = = Q吸二 c叫Q啟Q放qm2熱機(jī)也有類似的情況：在內(nèi)燃機(jī)中，燃料燃燒產(chǎn)生的能量到哪里去了呢?熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置， 在這個(gè)情景中，真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有用 功的能量只占燃料燃燒時(shí)所釋放能量的一部分。所以：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱 機(jī)的效率。理解熱機(jī)的效率：1)熱機(jī)效率是指熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所擇放的能量的比 值，它反映了能量的利用率，熱機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志.(2)由于熱機(jī)在工作過程中，總有能量損失，所以熱機(jī)的效率總小于1。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在機(jī)械效率的基礎(chǔ)上建立熱效率的概念，進(jìn)而建立熱機(jī)的效率，可

9、以使學(xué)生認(rèn)知更有條理性，更深刻，加深對(duì)熱機(jī)效率的理解?！揪氁痪殹磕持袑W(xué)為學(xué)生供應(yīng)開水，用鍋爐將 200kg的水從25 C加熱到100 C，燃燒了 6kg 的無煙煤。試求（1）鍋爐內(nèi) 200kg 的水吸收了多少熱量？（2）6kg 無煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？ 此鍋爐的效率是多少？（無煙煤的熱值是 3.4 xl07J/kg 【議一議】為了合理利用能源，人們一直都在努力提高熱機(jī)的效率，汽油機(jī)的效率：20 30%柴油機(jī)的效率：3045%都比蒸汽機(jī)的效率高， 那么怎樣提高熱機(jī)的效率？引導(dǎo)學(xué)生從節(jié)能和環(huán)保角度分析有效利用燃料的方法，探討提高熱機(jī)效率的 途徑?？偨Y(jié)：1 、使燃料充分燃燒2、盡量減少各種熱

10、量損失；3、在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)； 注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量設(shè)計(jì)意圖： 增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)， 增強(qiáng)學(xué)生為提高熱機(jī)效率， 加強(qiáng)環(huán)保的責(zé) 任心和使命感。也體現(xiàn)了從物理到生活的理念。 燃料的利用使人類得到大量內(nèi)能 ,但同時(shí)造成環(huán)境污染 ,尤其是熱機(jī)的使用 .因此, 保護(hù)環(huán)境 ,控制和消除大氣污染是必須重視的問題 , 請(qǐng)同學(xué)們課下收集如何控制 和消除大氣污染。知識(shí)梳理 回顧本節(jié)課的探究過程。 設(shè)計(jì)意圖： 小結(jié)不僅要總結(jié)知識(shí)， 更重要的是將本節(jié)課研究問題的方法及思維程 序提煉出來， 學(xué)生學(xué)會(huì)這些方法并體會(huì)到它們?cè)诮鉀Q問題中的作用， 從而實(shí)現(xiàn)教 學(xué)的真正目

11、的。課堂檢測布置作業(yè)板書設(shè)計(jì)】第十四章 第二節(jié) 熱機(jī)的效率（ 一） 燃料的熱值1、定義：某種燃料完全燃燒放出的熱 量與燃料的質(zhì)量的比值叫做這種燃料 的熱值。用 q 表示。2、單位 ： J/kg （ 固體 、液 體）J/ m3 （氣體）3、公式：Q= mq （或 Q= Vq）4、計(jì)算（二）熱機(jī)效率1、定義：熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c 燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱 為熱機(jī)效率。用n表示。2、公式：n= W有/Q 放 x 100%3、提高熱機(jī)效率的主要途徑：減少熱機(jī)各種能量損失【教學(xué)反思】通過教學(xué)，使學(xué)生從生活中體會(huì)不同燃料完全燃燒釋放熱能的特征，建構(gòu) 起燃料的熱值概念。依據(jù)燃料熱值表中資料數(shù)據(jù)和

12、燃料燃燒放熱與燃料質(zhì)量和 熱值的關(guān)系進(jìn)行簡單計(jì)算。了解熱機(jī)工作時(shí)釋放熱量的主要流向，初步認(rèn)識(shí)熱 機(jī)效率，大致了解提高熱機(jī)效率的途徑。了解熱機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)中的廣泛應(yīng)用， 及造成的環(huán)保問題。本節(jié)課熱值的比值定義的建立類比了比熱容的概念建立， 熱效率及熱機(jī)的效 率是在類比機(jī)械效率的基礎(chǔ)上建立的， 這種利用類比的方法建立概念，有利于學(xué) 生對(duì)新概念的理解，同時(shí)也加深了對(duì)原有概念的理解和掌握。不足：在教學(xué)過程中也暴露了很多問題，比如，學(xué)生現(xiàn)在大都是獨(dú)生子女， 生活自理能力有待提高。對(duì)于燃料的認(rèn)識(shí)很少，生活經(jīng)驗(yàn)太少。課堂練習(xí)1、實(shí)驗(yàn)表明：質(zhì)量相等的不同燃料,完全燃燒所放出的熱量一般是_L相同/ 不相同）。2、

13、現(xiàn)代火箭用液態(tài)氫作燃料，是因?yàn)樗哂?（）A. 較大的比熱B .較低的沸點(diǎn)C .較大的熱值D .較高的凝固點(diǎn)3、 煤油的熱值大于酒精的熱值，下列說法中正確的是（）A煤油比酒精含有的熱量多B. 燃燒相同質(zhì)量的煤油和酒精，煤油放出的熱量要多些C. 完全燃燒相同質(zhì)量的煤油和酒精，禾I用煤油剛好能燒開一壺水，那么利用 酒精則不能燒開這壺水（熱效率相同的條件下）D. 通風(fēng)條件好，供氧越充足，兩種燃料的熱值就越大4、下列說法中正確的是（）A. 燃料的熱值越大，燃燒時(shí)放出的熱量就越多B. 燃料的熱值越小，完全燃燒單位質(zhì)量的該燃料放出的熱量越少C. 燃料的熱值越小，放出相等的熱量時(shí)，燃料用量越少D. 燃料燃燒的越充分，其熱值就越大5、 要提高熱機(jī)的效率，下列做法不可行的是（）A. 盡量減少廢氣帶走的熱量。B. 盡量保持機(jī)械部件之間有良好的潤滑。C. 盡量減少曲軸傳遞給飛輪的機(jī)械能。D. 盡量減少散熱損失。6、一個(gè)含0.6 kg無煙煤的蜂窩煤，能燒開5瓶水，而0.6 kg的液化氣可以供普通人家一天做飯、燒開水、洗澡用