14.4 跨学科：热机效率和环境保护 学案-- 2025-2026学年物理沪科版（2024）九年级全一册

14.4 跨学科：热机效率和环境保护 学习目标 1. 知道热值、机械效率的概念，会查燃料的热值表，会利用热值及热机效率的公式进行简单的计算和应用。 2. 能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向，能大致说出提高热机效率的途径。 3. 能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 重点难点 重点：从能量转化和转移的角度认识热值和热机效率，及其简单应用 难点：提高对热机效率跟环境保护之间的辩证关系的认识 导学过程 自主学习 1.不同燃料燃烧释放能量的能力 不同 (相同或不同)，物理学中，用 热值 来描述燃料燃烧释放能量的能力。 2.人们把某种燃料 完全燃烧 放出的热量与其 质量 之比，叫作这种燃料的热值，用字母q来表示，其单位为 J/kg 。质量为m的燃料完全燃烧放出热量公式为 Q=mq 。 3.由于气体燃料常以体积来计量，所以说对于气体燃料而言，它的热值就是气体燃料完全燃烧释放的热量与其 体积 之比，对应的单位就是 J/m3 ，在数值上等于在标准状态下1m3的燃料完全燃烧所放出的热量。其放出热量公式相应变为 Q=qV 。 4.查常见燃料的热值表，酒精的热值为 3.0×107J/kg ，其物理意义是： 1kg酒精在完全燃烧时放出的热量是3.0×107J 。 5.热机燃料的能量走向示意图 （1）复述能量走向： ( ③ ) ( ① ) ( ⑤ ) ( ④ ) ( ② ) （2）讨论上图中有用的走向是 ⑤ ，没有用而浪费的是 ①②③④ 。 6.热机效率定义：热机运转中所做 有用功 与 燃料完全燃烧所释放能量 的比值称为热机效率。它反映了能量的利用率,热机性能的一个重要标志。定义式：。 合作探究 1.探究点：省油跟热机效率的关系 （1）同学之间交流讨论：平常所说的汽车“省油”的意义是什么？汽车省油能不能提高汽油或柴油的热值？能不能提高汽车发动机的热机效率？ （2）社会调研：调研有经验的司机或到交通主管部门了解，有助于省油的好的驾驶习惯有哪些？ 2. 探究点：尾气检测跟环保 （1）上网查阅我们国家对于汽油机和柴油机尾气排放限值标准。 附：中国国三至国六标准下汽油机和柴油机部分尾气排放限值： 标准 汽油机限值（g/km） 柴油机限值（g/km） 国三 CO：2.3 HC：0.2 NOx：0.15 CO：0.64 NOx：0.5 PM：0.05 国四 CO：1.0 HC：0.1 NOx：0.08 CO：0.5 NOx：0.25 PM：0.025 国五 CO：1.0 HC：0.1 NOx：0.06 PM：0.0045 CO：0.5 NOx：0.18 PM：0.0045 国六 CO：0.7 THC：0.07 NMHC：0.06 NOx：0.03 PM：0.003 CO：0.3 NMHC：/ NOx：0.02 PM：0.0025 （2）到交通主管部门调研汽油机或柴油机的尾气排放物及其危害。 附：参考调研结果： ①一氧化碳（CO），这是燃油不完全燃烧的产物。过高的一氧化碳排放，不仅会污染环境，还会对人体健康产生危害，比如会降低血液的输氧能力。 ②碳氢化合物（HC），它主要是由未燃烧的燃料形成。碳氢化合物在阳光等条件下，会发生光化学反应，产生臭氧等有害污染物。 ③氮氧化物（NOx），是在高温燃烧的条件下产生的。氮氧化物会形成酸雨、化学烟雾等危害环境，也会刺激人体呼吸道。 ④此外，还有颗粒物（PM）指标，尤其对于柴油车较为重要，这些微小颗粒可以深入人体肺部，引发呼吸道疾病等健康问题。 自我评价 1． 2024年10月10日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。火箭使用燃料必须具备的特点是（　A　） A．较大的热值 B．较低的沸点 C．较大的比热容 D．较高的凝固点 2．食物也是一种“燃料”，营养成分在细胞里与氧结合，提供所需的能量。一袋饼干的营养成分表上标有“2361kJ/100g”，该标识的含义与以下物理量的含义类似的是（　B　） A．热量 B．热值 C．比热容 D．内能 3．如图所示是某内燃机工作时能量流向图，该内燃机的热机效率是（　B　） A．15% B．25% C．45% D．75% 4．关于热机效率，下列说法正确的是（　C　） A．热机效率越高，热机消耗燃料越少 B．热机效率越高，热机做的有用功越大 C．热机效率越高，消耗相同的燃料，获得的有用功就越多 D．热机效率越高，获得相同的有用功，消耗燃料就越多 5．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率 降低 （选填“升高”“降低”或“不变”），燃油的热值 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 6．四冲程内燃机在一个工作循环中消耗了0.02kg汽油，则一个工作循环中汽油完全燃烧释放出的热量为 （）。 我的收获 附答案： 自主导学 1. 不同 热值 2. 完全燃烧 质量 J/kg Q=mq 3. 体积 J/m3 Q=qV 4. 3.0×107J/kg 1kg酒精在完全燃烧时放出的热量是3.0×107J 5. （2） ⑤ ①②③④ 6. 有用功 燃料完全燃烧所释放能量 自我评价 1.A 2.B 3.B 4.C 5.降低 不变 6. 学科网（北京）股份有限公司 $$