人教版初中三年級物理01 教學(xué)設(shè)計-14.2 熱機的效率1

2021-2022學(xué)年人教版物理九年級全一冊第十四章第2節(jié)熱機的效率【教學(xué)目標(biāo)】1.從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值,學(xué)會利用燃料的熱值計算有關(guān)燃料完全燃燒時放出的熱量。2.了解熱機的效率,知道提高熱機效率的途徑?！窘虒W(xué)重難點】1.重點:利用燃料熱值計算燃料完全燃燒放出的熱量。2.難點:對燃料熱值的理解。【課前準(zhǔn)備】教師:多媒體課件、火柴、鐵絲、汽油、坩堝鉗。學(xué)生:課前收集關(guān)于各種熱機效率的資料?！窘虒W(xué)過程】【情境引入】奇思妙想的發(fā)明“六沖程引擎”,在完成四沖程工作后,會把水注入汽缸,使水瞬間變成水蒸氣,從而帶動活塞運動,產(chǎn)生第五沖程,為汽車提供動力,第六沖程讓水蒸氣進入冷凝器,變成可再次注入汽缸的水。該“六沖程引擎”的優(yōu)點是可節(jié)約燃料,提高熱機的效率。從而引入本節(jié)課題?！净有率凇?一)燃料的熱值1.燃料:教師指出:燃燒是生活中一種常見的現(xiàn)象,人類在原始社會就知道燃燒柴薪來取暖、燒飯,在現(xiàn)代社會,人類所用能量絕大部分依然是從燃料的燃燒中獲得的。讓學(xué)生閱讀教材想想議議,結(jié)合生活經(jīng)驗舉例說明常見的常規(guī)燃料并進行分類。固體燃料:木柴、煤等。液體燃料:汽油、柴油、酒精等。氣體燃料:煤氣、天然氣等。引導(dǎo)學(xué)生分析燃燒過程中的能量轉(zhuǎn)化,將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.熱值:提出問題:1kg的煤炭和天然氣,燃燒產(chǎn)生的熱量一樣多嗎?哪個放出的熱量更多?演示實驗:點燃一根火柴和一根與火柴等長等粗的沾滿汽油的鐵絲,觀察燃燒的時間和燃燒程度。學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材內(nèi)容,討論得出:相同質(zhì)量的煤炭和天然氣燃燒時放出的熱量是不同的,從而引入熱值的概念: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。學(xué)生自主學(xué)習(xí)了解熱值的數(shù)值和單位,熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,單位用焦每千克,符號是J/kg。出示一些燃料的熱值表:一些燃料的熱值燃料熱值燃料熱值干木柴約1.2×107J/kg柴油4.3×107J/kg煙煤約2.9×107J/kg煤油4.6×107J/kg無煙煤約3.4×107J/kg汽油4.6×107J/kg焦炭3.0×107J/kg氫1.4×108J/kg木炭3.4×107J/kg煤氣約3.9×107J/m3酒精3.0×107J/kg沼氣約1.9×107J/m3了解一些固體、液體、氣體燃料的熱值,并思考以下幾個問題:(1)表中哪種燃料的熱值最大?哪種燃料的熱值最小?(2)焦炭的熱值是多少?它表示的物理意義是什么?(3)火箭為什么采用液態(tài)氫作燃料?3.熱量的計算:引導(dǎo)學(xué)生:1kg的焦炭完全燃燒放出的熱量是3.0×107J,計算5kg的焦炭完全燃燒放出的熱量是多少?用m表示燃料的質(zhì)量,q表示燃料的熱值,則質(zhì)量是m的燃料完全燃燒放出的熱量是Q=mq。例題:15kg的汽油完全燃燒可放出多少熱量?解:汽油的熱值是q=4.6×107J/kg,Q放=mq=15kg×4.6×107J/kg=6.9×108J。(二)熱機的效率1.燃料的利用率:學(xué)生自主學(xué)習(xí),思考問題:燃料燃燒過程中是否能將所蘊含的化學(xué)能全部釋放出來?當(dāng)用煤燒水時,煤燃燒放出的熱量是否全部被水吸收?教師和學(xué)生共同分析,燃料不能有效利用的原因有:(1)燃料燃燒時很難完全燃燒。(2)燃料燃燒過程中有熱量損失,即有效利用的熱量比放出的熱量小。2.熱機的效率:讓學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗思考:站在正在工作的汽油機或柴油機的排氣口附近時,會聞到汽油或柴油的氣味,或者看見排出的黑煙,還能感覺到熱。師生共同分析,聞到汽油或柴油的氣味或者看到冒出黑煙,是因為汽油或柴油沒有完全燃燒就排放出來,感覺到熱是因為熱機工作時傳熱和排出溫度較高的尾氣產(chǎn)生的,這些熱量散失要帶走很大一部分能量,在熱機工作過程中不可避免地存在摩擦(如活塞和汽缸之間的摩擦、各部件連接處的摩擦等),也會使能量有所損失。教師說明:對于熱機而言,燃料燃燒釋放的能量只有一部分用來做有用功,為了反映燃料的利用率引入了熱機效率的概念: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,叫作熱機的效率。熱機的效率是熱機性能的重要指標(biāo)。學(xué)生閱讀教材內(nèi)容,了解幾種熱機的效率,小組討論總結(jié)熱機使用提高燃料利用率的方法:一是讓燃料盡可能的充分燃燒,二是充分利用各種廢氣,減少熱量的損失?！菊n堂小結(jié)】教師:通過今天的學(xué)習(xí)你學(xué)到了什么,有什么成功的經(jīng)驗和收獲?學(xué)生:1.知道什么是燃料的熱值。2.學(xué)會利用燃料的熱值計算燃料完全燃燒放出的熱量。3.知道什么是熱機的效率,知道提高熱機效率的方法?！景鍟O(shè)計】第2節(jié)熱機的效率一、燃料的熱值1.燃料的種類:固體燃料、液體燃料、氣體燃料。2.燃料的熱值:(1)定義:某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比。(2)大小:熱值在數(shù)值