14.3 热机的效率 学案-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

该初中物理学案聚焦“热值”与“热机效率”核心知识点，依据2022版课标设计课时目标，通过概念梳理（定义、单位、计算）和“名师点拨”搭建学习支架，衔接前序内能与热量知识，形成能量观念的递进脉络。 资料特色鲜明，设“跨学科·社会发展”案例（如火箭燃料、AG600飞机）渗透社会责任，“概念辨析”判断题培养科学思维中的质疑创新，分层习题（基础巩固、能力提升）助力物理观念（能量观念）的深化，有效提升教学实用性与学生学习效率。

第十四章 内能的利用 14.3 热机的效率 2022版课程标准 了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 课时学习目标 1. 理解热值的基本概念。 2. 会进行简单的热量计算。 3. 了解热机中的能量转化及损失，知道热机的效率。 概念梳理 1.热值 （1）定义：我们把某种燃料完全燃烧放出的 热量 与其 质量 之比，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：①在国际单位制中，热量的单位是 焦耳 （符号J），质量的单位是 千克 （符号kg），热值的单位是 焦每千克 ，符号J/kg。 ②对于某些气体燃料，热值在竖直上等于在标准状态下1m3燃料完全燃烧放出的热量，单位是焦每立方米，符号是J/m3。 （3）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 。（4）燃料完全燃烧所放出热量的计算：Q= qm （或Q= qV ）。 【名师点拨】（1）热值的大小与燃料的种类有关，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。（2）由可得，热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与质量、放出热量的多少没有关系。不能错误地认为q与Q成正比，与m成反比。 2.热机的效率 （1）定义：热机工作时，用来做 有用功 的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 （2）热机效率的高低：蒸汽机的效率很低，只有6%~15%，汽油机的效率为20%~30%，柴油机的效率为30%~40%。热机效率越高，消耗燃料更少，对环境的污染越少。 （3）热机效率的计算公式：。 （4）在设计和制造热机时，要不断改革和创新，以减少各种能量 损失 ，在热机的能量损失中, 废气 带走的能量最多。 【名师点拨】因为热机工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总是小于1。 3.提高热机效率的方法: （1）让燃料尽可能地 充分燃烧 ； （2）减少各种热量的 损失 ； （3）在热机的设计和制造上，采用先进的技术，设法利用__废气___的能量。 （4）使用时，注意保养，保持良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因摩擦阻力消耗的能量。 【名师点拨】热机的效率与燃料的种类（热值大小）、燃料的质量、热机的工作时间、做功的多少均无关。 【概念辨析】 判断下列说法，正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量。（ × ） （2）燃料的质量越大，它的热值就越大。（ × ） （3）热机做的有用功越多，效率一定越高。（ × ） （4）热机做功越快，效率一定越高。（×） （5）可以用技术提高热机的效率，可以达到100% 。（×） 一阶 新知练基础 知识点1 燃料的热值 典例1.（跨学科·社会发展）火箭喷气发动机自带液态氢燃料和氧化剂，它工作时不需要空气，由燃料燃烧产生的强大动力助推火箭升空。使用液态氢作燃料是利用氢的（　B　） A.含有的热量多 B.热值大 C.比热容大 D.密度大 变式1.下列关于热值的说法正确的是（　D　） A.燃料燃烧时，用的燃料越多，燃料的热值越大 B.燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大 C.相同质量的不同燃料燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大 D.相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大 变式2.煤油的热值为4.6×107J/kg,以下说法中正确的是（ D ） A.煤油的热值与质量的大小有关 B.燃烧1kg煤油一定放出4.6×107J的热量 C.lkg煤油用去一半,煤油的热值减小，比热容不变 D.lkg煤油完全燃烧放出的热量为4.6×107J的热量 【思路点拨】热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况、质量、体积等均无关。 知识点2 热值相关计算 典例2.某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107J/kg，完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量是 　1.26×108　J；若这些热量全部被水吸收，能将 　400　kg的水从25℃加热到100℃。 变式1.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为　1.2×107J/kg　。 变式2.完全燃烧10千克的焦炭所放出的热量相当于完全燃烧多少千克的干木柴放出的热量？ 固体 热值q/（J•kg﹣1） 干木柴 1.2×107 烟煤 2.9×107 焦炭 3.0×107 无烟煤 3.4×107 木炭 3.4×107 解：完全燃烧10kg的焦炭所放出的热量为： Q放＝qm＝3.0×107J/kg×10kg＝3.0×108J； 干木柴完全燃烧放出的热量等于焦炭完全燃烧放出的热量，由Q放＝mq可得： m′＝＝＝25kg。 【思路点拨】只有燃料燃烧时放热，才能用Q放=mq进行计算，不要与物体温度降低时的放热公式Q放=cmΔt混淆；（2）计算时要明确燃料的种类、是否完全燃烧等关键词。 知识点3 热机的效率 典例3.随着社会的发展，人民生活水平的日益提高，汽车走进了千家万户。日前，大部分的传统动力汽车仍然是使用汽油机为汽车提供动力的，对于汽油机，当它的能量转化如图所示， （1）请把能量的名称填写完整。　内　、　机械　。 （2）在某一段较短的时间内，一台汽油机的能量数据如图所示，则在此段时间内，这台热机的效率是　25%　。 变式1.汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高,这说明( C ) A .甲做的有用功多 B .甲比乙用的汽油少 C .完全燃烧相等的汽油,其内能转化为有用功的能量甲比乙多 D .甲比乙做功更快 变式2.（跨学科·社会发展）如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机匀速直线航行20min，需消耗航空燃油1.35t，期间飞机发动机做功为2.7×1010J。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求： （1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？ （2）发动机的效率是多少？ 解：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝1.35×1000kg×4×107J/kg＝5.4×1010J； （2）发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。 知识点4 提高热机效率的方法 典例4.热机的效率较低，下列方法不能提高热机效率的是（　D　） A.尽量使燃料充分燃烧 B.尽量减少各种散热损失 C.尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量 D.利用废气的能量集中供热 二阶 巩固练能力 1.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　C　） A.没有燃烧的燃料，热值等于零 B.燃料完全燃烧时，它的热值最大 C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D.燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 2.（核心素养·活动建议）古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是（　D　） A.增大可燃物物的热值 B.降低可燃物的着火点 C.能使可燃物完全燃烧 D.提高了可燃物的利用率 3.干木柴的热值为1.2×107J/kg，煤油的热值为4.6×107J/kg，若干木柴和煤油放出的热量相等，干本柴完全燃烧，则燃烧干木柴的质量是煤油质量的（　C　） A.2倍 B.3倍 C.3.8倍 D.4倍 4.（跨学科·社会发展）我国科学家首次在南海成功试采“可燃冰”。已知“可燃冰”的热值为8.4×108J/m3，该热值所表示的物理含义是：　完全燃烧1m3的可燃冰能释放出8.4×108J的热量　。 5.（教材素材改编题）某汽车的能量流向图如图所示，该汽车在水平路面上行驶，共消耗了0.5kg汽油。假如汽油完全燃烧，释放的热量 　2.3×107　J；此过程中汽车获得的机械能 　8.05×106　J（汽油热值q＝4.6×107J/kg）。 学科网（北京）股份有限公司 $$