14.4 跨学科：热机效率和环境保护 课件-2025-2026学年沪科版九年级物理全一册

该初中物理课件围绕“热机效率和环境保护”主题，系统呈现燃料的热值（定义、单位、计算）、热机效率（概念、能量损失分析）、能量守恒定律及环境保护等核心知识点。通过生活中热机应用实例导入，以“热值计算—热机能量流向—效率提升—环保联系”为脉络，搭建从基础概念到实际应用的学习支架，帮助学生衔接能量观念与跨学科问题。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过“热机能量走向示意图”建构能量分配模型，结合例题（如汽油燃烧热量计算）和图像分析题（甲、乙燃料放热图像）培养科学推理能力；同时渗透科学态度与责任，链接氢能利用、“永动机”辨析等内容，强化环境保护意识。资料包含多样化习题和生活实例，学生能深化概念理解与应用能力，教师可直接用于课堂教学与分层练习，提升教学效率。

第四节 跨学科:热机效率和环境保护 单击此处添加副标题内容 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。 国际单位:焦每千克;符号:J/kg。 气体燃料的单位:焦每立方米;符号:J/m3。 热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 1.热值的定义 2.物理意义 3.单位 燃料的热值 用Q放表示放出的热量,q代表燃料的热值,m代表燃料的质量 Q放=qm 如果是气体燃料,公式又是什么样的? Q放=qV 5.有关热值的计算 例1:计算5 Kg汽油完全燃烧释放的热量。 (q=4.6 107J/Kg ) 已知: m=5Kg, q=4.6 107J/Kg 求: Q 解: Q = m q =5 Kg 4.6 107J/Kg =2.3 108 J 答:完全燃烧释放的热量为2.3 108 J 热机的效率——燃料燃烧所做的有用功与完全燃烧所释放能量的比值。 由于热机能量损失的原因比较多,所以热机的效率一般都较低。 热机的效率总是小于100%的 如:燃料不完全燃烧、废气、克服摩擦、机械传热等因素都会带走部分能量。 热机效率 1、部分燃料未完全燃烧 2、克服摩擦消耗能量 转变为对外做有用功的能量 4、机械传热损失能量 3、废气排出带走能量 热机中燃料释放能量的主要走向示意图 能量守恒定律——能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而能的总量保持不变。 机械并不能创生能量,我们无法制造出既不消耗能量又对外做功的装置。“永动机”是不能实现的。 一种“永动机”的设想 第四节 跨学科:热机效率和环境保护 D 2.根据下表列出的四种燃料的热值,回答下列问题。 (1)从表格中提供的数据,可获得的信息是_。 (2)酒精的热值是3.0 107 J/kg,表示的物理意义是_ _。那么完全燃烧1 g的酒精可放出的热量是_J。 (3)质量相同的四种表格中的燃料完全燃烧后,放出热量最少的是_。 (4)若质量为5 kg的某种燃料完全燃烧后,放出的热量是6 107 J,则这种燃料可能是_。 不同燃料的热值一般不同 1 kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0 107 J 3.0 104 干木柴 干木柴 3.(教材素材改编)某内燃机的能量流向图如图所示。该内燃机的效率为( ) A.7% B.28% C.31% D.34% 热机效率 D 4.热机的效率是热机性能的重要指标。甲发动机的效率为37%,乙发动机的效率为33%。 如果上述两款发动机工作时汽油均完全燃烧,下列表述正确的是( ) A.甲发动机消耗1 kg汽油获得的有用功更多 B.甲发动机消耗1 kg汽油释放的内能更多 C.甲发动机消耗1 kg汽油散失的内能更多 D.甲发动机工作时消耗的燃料一定更少 A 5.(双选)为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是( ) A.提高燃料的热值 B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失 C.尽量减小热机内部各部件间的摩擦 D.尽量增加热机的工作时间 AD 6.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是( ) A.汽车排出的尾气都是有毒气体 B.所有的热机都用汽油作燃料 C.热机的大量使用会造成环境污染 D.热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除 环境保护 C 7.下列关于热值和热机效率的描述,正确的是( ) A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值 B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率 C.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大 D.热值和热机效率都是定值,与外界条件无关 不能正确理解热值和热机效率的概念 B 8.甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的关系图像如图所示,下列分析正确的是( ) A.甲燃料的热值小于乙燃料的热值 B.使用甲燃料的热机做的有用功一定更多 C.完全燃烧相同质量的两种燃料,甲放出的热量更多 D.使用甲燃料的热机效率一定高,但是热机效率肯定小于100% C 9.(双选)做同样的有用功,甲、乙柴油机用时和消耗柴油的质量对比如下,下列说法正确的是( ) A.甲的功率小,热机效率低 B.甲的有用功大,做功快 C.乙的总功大,热机效率低 D.消耗相同质量的柴油,甲的有用功大 CD 10.某成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6 106 J,相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴放出的能量,则干木柴的热值为_ J/kg。如果将这些干木柴用掉一半,它的热值将_;如果干木柴燃烧不充分,它的热值将_。(后两空均填“变大”“变小”或“不变”) 11.【物理学与社会发展】(2024 广元中考)随着科技发展,人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4 108 J/kg,水的比热容为4.2 103 J/(kg )。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg,这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 _J,若这些热量完全被水吸收,可使_kg水的温度从20 升高到100 。 1.2 107 不变 不变 4.2 109 1.25 104 (1)该车汽油机的热机效率为_;请写出一条能提高热机效率的措施: _。 (2)满箱汽油完全燃烧放出的热量是多少? (3)发动机正常工作时,需要用冷却水在气缸周围循环地流动给汽油机降温。若满箱汽油使用完,冷却水吸收的热量全部用来给水加热,则可以使多少千克的水从20 升高到80 ? (4)满箱汽油完全燃烧,汽车输出的有用功是多少? 32% 减少机械散热和废气带走的热量 1.(2024 连云港中考)下列关于燃料的热值说法正确的是( ) A.燃料燃烧越充分,其热值越大 B.燃料的热值越小,完全燃烧放出的热量越少 C.一瓶酒精用去三分之一,剩余酒精的热值将减小 D.焦炭的热值是3.0 107 J/kg,完全燃烧1 kg焦炭能放出3.0 107 J的热量 15.(2024 南阳期中)小爽学习热机知识后,研究了自家汽车的汽油机的情况(如图所示)。查阅资料得知:自家汽车使用的是92号汽油,油箱可容纳最多42 kg的汽油,q汽油=4.5 107 J/kg,c水=4.2 103 J/(kg• )。请完成下列问题: 解:(1)由图可知,有用功的能量占比:100%-33%-30%-5%=32%,所以热机的效率 =32%。要提高热机的效率就要让燃料充分燃烧,减少热量的损失,即减少机械摩擦损失、减少机械散热和废气带走的热量等。 (2)满箱汽油完全燃烧放出的热量:Q放=m汽油q汽油=42 kg 4.5 107 J/kg=1.89 109 J。 (3)由图可知,冷却水吸收的热量占汽油完全燃烧放出热量的30%,故冷却水吸收的热量:Q吸=30% Q放=30% 1.89 109 J=5.67 108 J,水的质量:m水= eq \f(Q吸,c水 t)= eq \f(5.67 108 J,4.2 103 J/(kg ) (80 -20 ))=2 250 kg。 (4)根据 = eq \f(W,Q放)可得,汽车输出的有用功:W= Q放=32% 1.89 109 J=6.048 108 J。 $$