第14章 第4节 跨学科：热机效率和环境保护-【木牍中考●名师教案】2025-2026学年新教材九年级上册物理（沪科版2024）

本初中物理教案聚焦“热机效率和环境保护”，以神舟飞船用液态氢燃料为导入，通过阅读课本、小组讨论梳理燃料热值概念、热机能量走向及环保措施，符合学生认知规律。 亮点在于融合核心素养，通过科学探究分析燃料能量分配，科学思维建构热值与效率模型，结合生活实例（如酒精、煤气热值计算）培养环保责任，提升学生解决实际问题能力，便于教师高效教学。

第四节　跨学科：热机效率和环境保护 ◇教学目标◇ 1.建立热值的概念。了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃烧放热的简单计算。 2.了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义。 3.了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能简述热机的使用产生的排放物对环境的不良影响，培养自觉的环保意识。 ◇教学重难点◇ 教学重点 燃料的热值、热机效率。 教学难点 热机燃料燃烧释放的能量的走向、提高热机效率的途径、热机的应用与环境的关系。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 “神舟系列飞船”的发射标志着我国已经成为航天大国。发射飞船的火箭常用液态氢作燃料，你知道为什么要用液态氢作燃料吗？ 二、教学步骤 探究点1　燃料的热值 ［阅读课本］P50~51“燃料的热值”。 ［思考］燃料在燃烧过程中，能量是怎样进行转化的？ ［提示］化学能转化为内能。 ［思考］燃料的热值是什么？其单位是什么？ ［提示］某种燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用字母q表示，单位是“J/kg”或“J/m3”。 ［小组讨论］酒精的热值是3.0×107 J/kg，煤气的热值是1.8×107 J/m3，它们分别表示的意思是什么？ ［分析］1 kg酒精完全燃烧释放的热量是3.0×107 J，1 m3的煤气完全燃烧释放的热量是1.8×107 J。 ［思考］燃料热值的大小等于什么？ ［提示］燃料的热值的大小等于1 kg这种燃料完全燃烧放出的热量的大小。 ［小组讨论］某种燃料的热值是一定的吗？燃料的热值与什么有关？ ［归纳提升］燃料的热值是燃料本身的一种性质，其大小取决于物质的种类，不同燃料热值一般不同。热值与燃料质量及燃烧条件（是否完全燃烧）无关。 ［思考］怎样计算燃料燃烧放出的热量？ ［提示］Q=mq用于计算固体和液体燃料燃烧放出的热量，Q=Vq用于计算气体燃料燃烧放出的热量。 探究点2　热机效率 ［阅读课本］P51~52“热机效率”。 ［小组讨论］根据图14⁃23，燃料燃烧释放的能量有几个走向？从中你有什么发现？ ［分析］（1）燃料燃烧释放的能量有5个走向：①部分燃料未完全燃烧；②克服摩擦消耗能量；③废气排出带走能量；④机械传热损失能量；⑤转化为对外做有用功的能量。 （2）真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 ［思考］什么是热机效率？怎样计算热机效率的大小？ ［提示］（1）热机运转中，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。 （2）热机效率的公式：η=×100%。 ［思考］热机效率的特点是什么？为什么？ ［提示］热机效率的特点是总小于1，原因是热机工作过程中存在能量损失，没办法将全部能量都用来做功。 ［小组讨论］怎样提高热机的效率？ ［分析］减少热机工作中的各种能量损失。首先要减少燃烧过程中的热量损失，其次是要尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少能量损失。 ［思考］观察图14⁃24，你觉得这种“永动机”的设想能够成立吗？它能一直不停地运动下去吗？ ［提示］能量既不会凭空产生，也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式。永动机试图不消耗能量而持续对外做功，违背了能量守恒定律。在实际机械运动中，总是存在能量损耗，如摩擦和空气阻力。这些损耗会导致系统的机械效率低于100%，使得系统无法持续运转。即使在没有明显外部阻力的情况下，系统内部也会因为摩擦和其他因素而逐渐消耗能量，最终停止运动。因此，该“永动机”的设想不能成立，它不能一直运动下去。 探究点3　环境保护 ［阅读课本］P52~53“环境保护”。 ［思考］热机对环境的污染有哪些？ ［提示］（1）烟尘污染。（2）酸雨。（3）噪声污染。（4）温室效应。 ［小组讨论］如何保护我们生存的环境？ ［分析］①改进燃烧设备，加装消烟除尘装置；②集中供热；③改用气体燃料，普及煤气和天然气；④充分开发利用污染少和无污染的新能源；⑤在内燃机排气管上安装消音器，减小噪声污染；⑥大力植树种草；⑦加强立法，加强环卫部门的执法力度。 三、板书设计 第四节　跨学科：热机效率和环境保护 1.燃料的热值 （1）概念 （2）单位：J/kg、J/m3 （3）公式：q= （4）物理意义 2.热机效率 （1）概念 （2）公式：η=×100% （3）特点：η<1 （4）提高热机效率的途径 3.环境保护 ◇教学反思◇ 　　联系生活实际，让学生列举自己知道的燃料，在此基础上比较燃料的优劣，自然渗入比较的思想，建立燃料热值的概念，培养了学生的逻辑推理能力。在原来机械效率的基础上，引入热机效率，自然过渡，符合学生认知规律。 1 立足安徽 精准备考 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$