14.3热机的效率　课件　2025-2026学年人教版物理九年级上册

初中物理鹿老师 第3节 热机的效率 第十四章 内能的利用 初中物理鹿老师 素养目标 物理观念：建立热值概念，知道热值是燃料的一种特性；能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向；理解热机效率的概念，能简单计算热机的效率。 科学思维：知道如何提高热机效率，了解提高热机效率的意义所在；能简单计算燃料燃烧放出的热量；能运用公式对实际问题进行分析和解决。 科学探究：引导学生运用所学知识计算热机效率；通过实例分析，体会科学探究的过程，培养提出问题、分析问题、解决问题的能力。 科学态度与责任：引导学生关注科技进步和社会发展，增强社会责任感和使命感，培养尊重事实、实事求是的科学态度。 初中物理鹿老师 重、难点 教学重点：燃料的热值和热机的效率。 教学难点：①影响热机效率的因素，提高热机效率的方法；②运用相关知识解决生产生活中的实际问题。 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。 热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 燃料的热值 酒精汽油 煤气 天然气 木柴 煤炭 燃料 根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？ 燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量通常是不同的。 例如，燃烧1kg煤放出的热量，是燃烧1kg干木柴放出热量的两倍多。 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 【实验】比较相同质量的花生和酒精燃烧时放出的热量 【实验过程】 ①称取相同质量的花生和酒精； ②量取相同体积（80ml）的水（初温相同）； ③组装实验器材； ④分别用花生和酒精同时对水加热，记录花生和酒精燃尽时，水的末温。 燃料的热值 根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？要找出事实来支持你的观点。 燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量通常是不同的。 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 燃料的热值 1.定义：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。 2.符号：q 3.公式： 4.单位：焦每千克，符号为J/kg。 焦每立方米，符号为J/m3。 比值定义法 J kg J/kg J m3 J/m3 燃料的热值与燃料的质量、放出的热量、是否完全燃烧均无关！ 初中物理鹿老师 燃料的热值 5.物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 汽油的热值是 物理意义：1kg的汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107J。 14.3 热机的效率 初中物理鹿老师 燃料的热值 6.如果给汽车加30kg汽油，完全燃烧放出的热量为 如果完全燃烧同样质量的柴油，能放出多少热量呢？ 7.如果让干木柴放出的热量，需要多少千克？ 14.3 热机的效率 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。 热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 【提出问题】用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 煤未完全燃烧 加热水壶 高温烟气 加热空气 加热灶 烧水 热机的效率 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 燃料的 内能 1.定义：用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。 2.符号：η 3.公式： 4.热机的效率总小于1。 5.热机的效率是热机性能的重要指标。 蒸汽机的效率 6%~15% 汽油机的效率 20%~40% 柴油机的效率 30%~45% 喷气发动机的效率 50%~60% 热机的效率 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 热机的效率 6.提高热机效率的主要途径 ①设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 燃料的 内能 供电 供热 蒸汽轮机 14.3 初中物理鹿老师 热机的效率 热机的效率 6.提高热机效率的主要途径 ①设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ②注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙。 ③尽量减少各种热量损失。 ④在设计和制造热机时，不断改进和创新。 燃料的 内能 初中物理鹿老师 14.3 热机的效率 从火车到火箭 生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在汽缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用，后来许多人对它不断改进，其中贡献更大的是英国人瓦特，他在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起了极其重要的作用。斯蒂芬森以此为基础最先研制了“火箭号”蒸汽机车。 电力工业的发展需要功率巨大的热机来带动大型发电机。1884年出现的蒸汽轮机满足了这个需要。大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到蒸汽轮机的叶片上，使蒸汽轮机转动。 交通运输的发展迫切需要比较轻便的热机，于是内燃机应运而生。内燃机有汽油机和柴油机两大类。汽油机是1883年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机运行时不需要携带很多水和煤，不但轻便，效率也提高了很多。内燃机的出现和不断改进，对交通运输事业的现代化起到了决定性的作用。 早期的飞机是由内燃机提供动力的。从20世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用空气喷气发动机，它需要用大气中的氧气来助燃，向后喷出高速气体，从而获得前进的动力。火箭上使用的喷气发动机自带燃料和氧化剂，工作时不需要空气，可以在大气层外工作。 在“中国航天之父”钱学森的带领下，一代代中国航天人不断发展火箭技术，将人造卫星、宇宙飞船、空间站等送入太空，使我国成为航天强国。 初中物理鹿老师 课堂小结 14.3 热机的效率 热机的效率 ①分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料. ②燃料燃烧过程中化学能转化为内能. ①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比. 是燃料的一种特性. ②公式：固体q 气体q ③单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/m3 ） ①热机的效率：用来做有用功的这部分能量， 与燃料完全燃烧放出的热量之比. ② 公式：η ③提高热机效率的方法：利用废气的能量、 减少机械摩擦、尽量使燃料充分燃烧等. 燃 料 热 值 热机的效率 初中物理鹿老师 练习与应用 解： 燃料燃烧放出的热量为，可见燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值有关，还有燃料的质量有关。 所以，在不确定无烟煤与干木柴的质量关系的情况下，无法比较它们完全燃烧时放出的热量谁多谁少。 14.3 热机的效率 1.有人认为，无烟煤的热值比干木柴大，完全燃烧时无烟煤放出的热量比干木柴多。你认为呢？说说理由。 初中物理鹿老师 练习与应用 2.某人提着一袋质量为5kg的大米，从1层步行至5层，每层楼的层高为3m，他对这袋大米做了多少功？要使一定量的汽油完全燃烧放出的热量和他所做的功数值相等，则需要多少汽油？ 解： 这袋大米的重力 人对这袋大米做的功 根据热值表可知，汽油的热值为 要使一定量的汽油完全燃烧放出的热量和他所做的功数值相等，则需要汽油的质量为 14.3 热机的效率 初中物理鹿老师 练习与应用 3.如果干木柴跟煤油完全燃烧时放出的热量相等，那么干木柴的质量应该是煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。 14.3 热机的效率 解： 根据热值表可知，煤油的热值为，干木柴的热值为。 因为干木柴跟煤油完全燃烧时放出的热量相等，即 也就是说。 那么干木柴的质量应该是煤油质量的倍。 初中物理鹿老师 练习与应用 4.全球汽车保有量在迅速增长，截至2022年底，我国燃油汽车保有量约为3亿辆。假设每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约多少燃油？ 解： 每辆汽车每年做有用功所需燃油 内燃机效率提高后，效率变为 效率提高后每年所需燃油量为 每辆车每年节约燃油 3亿辆车每年节约燃油 14.3 热机的效率 初中物理鹿老师 练习与应用 5.提高热机的效率具有哪些积极意义？请列出回答这个问题的提纲。 14.3 热机的效率 解： （1）减少有害气体的排放量； （2）降低对空气的污染； （3）减少燃料的消耗，节约能源。 初中物理鹿老师 谢 谢 $$