14.2 熱機的效率（導(dǎo)學(xué)案）-九年級物理全一冊同步備課系列（人教版）【學(xué)生版】

第2節(jié)熱機的效率（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.從生活中體會不同燃料燃燒釋放熱量的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。2.能簡單計算燃料燃燒放出的熱量。3.能說出熱機工作時燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機的效率?！緦W(xué)習(xí)重點】燃料的熱值和熱機的效率都是本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)重點?！緦W(xué)習(xí)難點】難點是對熱機效率的理解?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1．燃料燃燒過程中，燃料儲存的能轉(zhuǎn)化為。2.我們把某種燃料放出的熱量與其之比，叫做這種燃料的熱值。計算公式：_______，單位是，符號是。它是燃料的一種熱性，與燃料的有關(guān)。3．對于氣體燃料，計算公式為_________，單位是。4．對于熱機，燃料釋放的能量只有一部分做有用功，有相當(dāng)一部分能量散失了，用來做的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之叫做熱機的效率，計算公式為或。5.熱機的效率是熱機性能的重要指標(biāo)，熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更（選填“多”或“少”）的燃料，從而節(jié)約能源，減少污染。【合作探究】探究一、燃料的熱值1.燃料【想一想】你能說出常用的一些燃料嗎？燃料燃燒時能量發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)化？【分析總結(jié)】（1）燃料的種類：固體燃料有木柴、等；液體燃料有、柴油、酒精燈；氣體燃料有煤氣、等。（2）燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，在燃燒過程中，燃料的能轉(zhuǎn)化為能。2.燃料的熱值（1）研究相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時放出的熱量是否相同？【交流討論】根據(jù)你的經(jīng)驗，相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時放出的熱量是不是相同？有哪些事實來支持你的觀點，進(jìn)行交流列舉?！痉治觥咳粘Ｉ钪?，常見的燃料有煤、木柴、天然氣、液化氣、酒精、汽油、柴油，在農(nóng)村還有農(nóng)作物的秸稈，有些地區(qū)還用牛糞作為燃料。若一個四口之家使用不同的燃料供家庭使用，如燒水、做飯等，請同學(xué)們估計，一個月如果使用木柴需要多少千克？如果使用煤（蜂窩煤）需要多少千克？如果使用液化氣需要多少千克？如果使用秸稈需要多少千克？分析討論得出：約需要木柴kg，煤kg，液化氣kg，秸稈400kg。使用不同的燃料，消耗量是不同的，這是什么道理呢？【分析論證】①不同的燃料燃燒釋放熱量的能力是（選填“一樣”或“不一樣”）的。根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)1kg的煤燃燒釋放出的熱量是1kg木柴燃燒釋放出的熱量的兩倍多。②怎么比較燃料燃燒放出熱量的能力呢？可以采取比較物體密度大小的方法：所有物體都取，比較它們質(zhì)量的多少。把所有燃料都取______，讓它們完全燃燒，比較它們放出熱量的多少。由于燃料的成分不同，相同質(zhì)量的不同燃料在完全燃燒時放出的熱量不同，在物理學(xué)中用熱值來表示燃料完全燃燒時放熱本領(lǐng)的大小。（2）燃料的熱值①熱值的定義：某種燃料放出的熱量與其之比，叫做這種燃料的熱值，用字母q表示。②熱值的計算公式：_______Q表示放出的熱量，單位是焦（J）；m表示固、液體燃料的質(zhì)量，單位是千克（kg）；q表示熱值，單位是。③熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。如木炭的熱值為3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4×107J。同種燃料的熱值，不同種燃料的熱值一般（相同/不相同）。④燃料燃燒放出熱量的計算：___________.⑤氣體燃料的熱值：___________.V表示氣體燃料的體積，單位是米3（m3）；Q表示放出的熱量，單位是焦（J）；q表示氣體燃料的熱值，單位使用。（3）觀察常見燃料的熱值表【思考】①熱值表中，熱值最大的是哪種燃料？熱值最小的是哪種燃料？②火箭上為什么用液態(tài)氫作燃料？③熱值反映了燃料的什么性質(zhì)？不同燃料的熱值一定不同嗎？【回答】①表中熱值最大的是，熱值，熱值最小的是，熱值1.2×107J/kg.②火箭上用液態(tài)氫作燃料是因為.③熱值是燃料的一種屬性，不同燃料的熱值（相同/不同）.【例題1】關(guān)于燃料的熱值，下列說法正確的是（）A.熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料燃燒放出的熱量B.10kg木炭比1kg木炭的熱值大C.熱值大的燃料比熱值小的燃料燃燒時放出的熱量多D.燃料燃燒時放出熱量的多少與是否完全燃燒有關(guān)探究二、熱機的效率=___________________.燃料的燃料的內(nèi)能（2）在熱機的設(shè)計和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù).（3）使用時，注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整各零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的能量.4.閱讀教材《科學(xué)技術(shù)社會》）——從火車到火箭了解熱機的發(fā)展歷程?！纠}2】2022年11月，神舟十五號載人火箭將了名航天員送入中國空間站。下列關(guān)于神舟十升空過程中分析正確的是（）A．神舟十五號火箭的發(fā)動機不是熱機B．神舟十五號火箭利用氫做燃料是因為氫的熱值大C．神舟十五號火箭對氫能的利用效率可以達(dá)到100%D．神舟十五號火箭加速升空過程中機械能守恒【例題3】用煙煤燒水時，將10kg的水從20℃加熱到100℃，燃燒了1.4kg的煙煤。水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），煙煤的熱值約為3×107J/kg。試求：（1）水吸收的熱量是多少？（2）1.4kg的煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？（3）熱效率是多少?（4）分析熱效率不高的兩種原因?！揪v點撥】1.熱值只與燃料的種類有關(guān)，與燃料是否充分燃燒，燃料的質(zhì)量、體積均無關(guān)系。2．固體燃料的計算公式：q=EQ\F(Q,m)，單位為焦/千克（J/kg）；氣體燃料的計算公式：q=EQ\F(Q,V)，單位為焦/米3（J/m3）.3.計算熱機效率的兩個公式=EQ\F(Q有用,Q總)或=EQ\F(W有用,Q總)，其本質(zhì)是相同的，有用熱量就是有用能量。一般先利用公式Q放=qm或Q放=qV計算出燃料完全燃燒放出的熱量Q放，再根據(jù)有用能量計算熱機的效率。4．功率和效率是兩個完全不同的概念，也沒有聯(lián)系，功率反映機械做功的快慢，熱機效率是熱機性能的一個重要指標(biāo)，熱機效率高的機械功率不一定大。【歸納整理】第2節(jié)熱機的效率熱機的效率熱機的效率①分類：固體燃料、液體燃料、氣體燃料.②燃料燃燒過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.①定義：燃料完全燃燒時放出的熱量與燃料質(zhì)量之比。是燃料的一種特性.②公式：固體燃料：q=EQ\F(Q,m)氣體燃料：q=EQ\F(Q,V)③單位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/m3）①熱機的效率：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.②公式：=EQ\F(W有用,Q總)③提高熱機效率的方法：利用廢氣的能量、減少機械摩擦、盡量使燃料充分燃燒.燃料熱值【課堂練習(xí)】1.長征五號火箭為我國載人航天工程作出卓著貢獻(xiàn)。長征五號火箭發(fā)動機使用液氫作燃料，是利用液氫的（）A．密度大 B．比熱容大C．熱值高 D．熱效率高2.關(guān)于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（）A．沒有燃燒的燃料，其熱值等于零B．燃料的熱值與其質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無關(guān)C．燃料完全燃燒時，它的熱值最大D．燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多3.小越參加一次長跑，身體消耗的能量為6.6×106J，這些能量相當(dāng)于完全燃燒0.55kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的熱值將_______（選填“變大”“變小”或“不變”）。4.有一臺汽油機在一個工作循環(huán)中消耗了10g汽油（熱值為4.6×107J/kg），這些汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是________J。若這臺汽油機的效率為30%，則一個工作循環(huán)中輸出的有用機械能為_______J。5.中國南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍，說明“可燃冰”的________很大，以10倍的關(guān)系粗略計算，1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為_________J，水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃），意義是_______。（煤氣的熱值q煤氣＝4.2×107J/kg）6.如圖所示，是汽車能量轉(zhuǎn)化示意圖，關(guān)于汽車的效率其中正確的是（）A．33% B．30% C．37% D．40%7.下列關(guān)于熱機效率的說法中正確的是（）A．熱機的功率越大，效率越高B．熱機所用燃料的熱值越大，效率越高C．減少燃燒過程中的熱量損失可以提高熱機效率D．通過技術(shù)改進(jìn)，熱機效率可達(dá)100%8.熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為_____能的機器；有經(jīng)驗的柴油機維修師，不用