14.3热机的效率讲义 2025-2026学年人教版九年级全一册物理

14.3 热机的效率 学习目标 1. 理解燃料热值的概念及单位，能用公式Q = mq计算燃料放热。 2. 掌握热机效率的定义式 ，会分析能量流向。 3. 列举提高热机效率的途径，认识节能环保的重要性。 4. 区分热值、热量、效率的概念，能解决综合计算问题。 重点知识点与典型例题 知识点1：燃料的热值 定义：1kg燃料完全燃烧放出的热量（单位：J/kg）； 公式：Q放 ＝qm（固/液）或 Q放 ＝Vq（气体）； 特性：热值是燃料本身的属性，与质量无关。 例题1： 题目：干木柴的热值为1.2x107 J/kg，完全燃烧0.5kg干木柴放出的热量为（ ） A. 6x106J B. 2.4 x107 J C. 6 x107 J D. 1.2 x 107 J 变式题1： 题目：汽油热值 ( 4.6 x107 J/kg )，2kg汽油完全燃烧，放热______J；若燃烧不充分，实际放热______（填“大于”“等于”或“小于”）此值。 变式题2： 题目：氢的热值为1.4 x 108 J/kg，是汽油的3倍，说明相同质量的氢和汽油完全燃烧，氢放热是汽油的______倍。 知识点2：热机效率 公式：（Q放为燃料完全燃烧放热）； 能量流向：燃料化学能 → 内能 → 机械能（有用功） + 损耗（废气、摩擦等）； 提高途径：减少散热、减小摩擦、使燃料充分燃烧。 例题2:某汽油机工作时，燃料放出2.3X107 J热量，对外做功6.9 X 106J，其效率为（ ） A. 20% B. 30% C. 40% D. 70% 变式题1：一台柴油机效率为35%，消耗2kg柴油( q = 4.3X 107 J/kg )，输出的有用功为______J。 变式题2：改进后热机效率从25%提高到30%，若输出相同有用功，改进后消耗的燃料______（填“增加”或“减少”），请说明理由。 知识点3：综合应用与节能 计算流程：燃料放热 Q放 = mq → 有用功W =ƞQ放 ； 环保意义：提高效率可减少燃料消耗和废气排放。 例题3：一辆汽车发动机效率为30%，以60kW的功率工作1h，需消耗汽油______kg。( q汽油 = 4.6X 107 J/kg ) 变式题1： 某电厂总效率40%，若发电 1.2 X 1012 J，需燃烧热值 3.0 X107 J/kg的煤______t。 变式题2：氢能源车效率为50%，汽油车效率为30%。若输出相同有用功，氢的热值 1.4 X108 J/kg，汽油热值4.6 X107 J/kg，消耗的氢与汽油质量比为______。 课堂练习 一、填空题 1. 热值是燃料______燃烧放出的热量，酒精的热值3.0 X 107J/kg表示______。 2. 热机效率是指______与______的比值，普通汽油机的效率约为______%。 3. 某柴油机消耗2kg柴油( q = 4.3 X107J/kg )，放热______J；若效率为40%，有用功为______J。 4. 提高热机效率的途径： （1）________________________； （2）________________________； （3）采用新材料减小摩擦。 二、选择题 5. 关于热值，下列说法正确的是（ ） A. 热值与燃料质量成正比 B. 燃料不完全燃烧时热值减小 C. 热值是燃料的特性，与质量无关 D. 热值越大，效率一定越高 6. 下列措施不能提高热机效率的是（ ） A. 使用热值更高的燃料 B. 减少气缸散热损失 C. 优化设计减小摩擦 D. 利用废气加热水 7. 如图为热机能流图，图中“？”部分表示（ ） A. 有用机械能 B. 废气带走的能量 C. 散热损失 D. 摩擦损失 8. 两台热机，甲的效率为30%，乙的效率为25%，下列说法正确的是（ ） A. 甲做功更快 B. 甲消耗燃料更少 C. 相同时间甲输出功更多 D. 输出相同功甲耗油少 三、计算题 9. 用天然气灶烧水，已知燃气灶的效率为60%，完全燃烧0.5m3的天然气(C水= 4.2x 10³J|kg . ℃，q天 = 7.0 x 10J/m3)求:(1)0.5m3天然气完全燃烧放出热量? (2)水吸收的热量? (3)可以将100kg20℃水升高到多少摄氏度? 12. 一辆汽车发动机功率为 6 X104 W，效率为25%，以72km/h匀速行驶100km，需消耗汽油多少kg？( q汽油 = 4.6 X107 J/kg ) 解题步骤： 13. 【创新题】氢能源车效率为50%，百公里耗氢1kg ( q氢 = 1.4 X108 J/kg )。传统汽油车效率25%，百公里耗油8L (油的密度为0.7 X103 kg/m3 )，( q油 = 4.6 X107 J/kg )。 （1）氢能源车百公里有用功是多少？ （2）相同有用功下，汽油车需耗油多少kg？ 解题步骤： ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.3 热机的效率 学习目标 1. 理解燃料热值的概念及单位，能用公式Q = mq计算燃料放热。 2. 掌握热机效率的定义式 ，会分析能量流向。 3. 列举提高热机效率的途径，认识节能环保的重要性。 4. 区分热值、热量、效率的概念，能解决综合计算问题。 重点知识点与典型例题 知识点1：燃料的热值 定义：1kg燃料完全燃烧放出的热量（单位：J/kg）； 公式：Q放 ＝qm（固/液）或 Q放 ＝Vq（气体）； 特性：热值是燃料本身的属性，与质量无关。 例题1： 题目：干木柴的热值为1.2x107 J/kg，完全燃烧0.5kg干木柴放出的热量为（ ） A. 6x106J B. 2.4 x107 J C. 6 x107 J D. 1.2 x 107 J 答案：A 变式题1： 题目：汽油热值 ( 4.6 x107 J/kg )，2kg汽油完全燃烧，放热______J；若燃烧不充分，实际放热______（填“大于”“等于”或“小于”）此值。 答案：9.2x 107 ；小于 变式题2： 题目：氢的热值为1.4 x 108 J/kg，是汽油的3倍，说明相同质量的氢和汽油完全燃烧，氢放热是汽油的______倍。 答案：3 知识点2：热机效率 公式：（Q放为燃料完全燃烧放热）； 能量流向：燃料化学能 → 内能 → 机械能（有用功） + 损耗（废气、摩擦等）； 提高途径：减少散热、减小摩擦、使燃料充分燃烧。 例题2:某汽油机工作时，燃料放出2.3X107 J热量，对外做功6.9 X 106J，其效率为（ ） A. 20% B. 30% C. 40% D. 70% 答案：B 变式题1：一台柴油机效率为35%，消耗2kg柴油( q = 4.3X 107 J/kg )，输出的有用功为______J。 答案： 3.01 X 107 变式题2：改进后热机效率从25%提高到30%，若输出相同有用功，改进后消耗的燃料______（填“增加”或“减少”），请说明理由。 答案：减少；效率提高意味着做相同有用功消耗的燃料减少。 知识点3：综合应用与节能 计算流程：燃料放热 Q放 = mq → 有用功W =ƞQ放 ； 环保意义：提高效率可减少燃料消耗和废气排放。 例题3：一辆汽车发动机效率为30%，以60kW的功率工作1h，需消耗汽油______kg。( q汽油 = 4.6X 107 J/kg ) 答案：15.7 变式题1： 某电厂总效率40%，若发电 1.2 X 1012 J，需燃烧热值 3.0 X107 J/kg的煤______t。 答案：100 变式题2：氢能源车效率为50%，汽油车效率为30%。若输出相同有用功，氢的热值 1.4 X108 J/kg，汽油热值4.6 X107 J/kg，消耗的氢与汽油质量比为______。 答案：3:14 课堂练习 一、填空题 1. 热值是燃料______燃烧放出的热量，酒精的热值3.0 X 107J/kg表示______。 答案：完全；1kg酒精完全燃烧放出 3.0 X 107 J热量 2. 热机效率是指______与______的比值，普通汽油机的效率约为______%。 答案：有用功；燃料完全燃烧放出的热量；20~30 3. 某柴油机消耗2kg柴油( q = 4.3 X107J/kg )，放热______J；若效率为40%，有用功为______J。 答案： 8.6 X107 ； 3.44 X107 4. 提高热机效率的途径： （1）________________________； （2）________________________； （3）采用新材料减小摩擦。 答案：使燃料充分燃烧；减少热量散失 二、选择题 5. 关于热值，下列说法正确的是（ ） A. 热值与燃料质量成正比 B. 燃料不完全燃烧时热值减小 C. 热值是燃料的特性，与质量无关 D. 热值越大，效率一定越高 答案：C 6. 下列措施不能提高热机效率的是（ ） A. 使用热值更高的燃料 B. 减少气缸散热损失 C. 优化设计减小摩擦 D. 利用废气加热水 答案：A（热值高不等于效率高） 7. 如图为热机能流图，图中“？”部分表示（ ） A. 有用机械能 B. 废气带走的能量 C. 散热损失 D. 摩擦损失 答案：B（典型占比约40%） 8. 两台热机，甲的效率为30%，乙的效率为25%，下列说法正确的是（ ） A. 甲做功更快 B. 甲消耗燃料更少 C. 相同时间甲输出功更多 D. 输出相同功甲耗油少 答案：D 三、计算题 9. 用天然气灶烧水，已知燃气灶的效率为60%，完全燃烧0.5m3的天然气(C水= 4.2x 10³J|kg . ℃，q天 = 7.0 x 10J/m3)求:(1)0.5m3天然气完全燃烧放出热量? (2)水吸收的热量? (3)可以将100kg20℃水升高到多少摄氏度? 解：(1)天然气完全燃烧放出热量: Q放 = Vq = 0.5m3 x 7.0 x 107J/m3 = 3.5 x 107J; (2)水吸收的热量: Q吸 = ηQ放= 60% x 3.5 x 107J = 2.1 x 107J; (3) 温度变化量:t=t0+=20+=70 12. 一辆汽车发动机功率为 6 X104 W，效率为25%，以72km/h匀速行驶100km，需消耗汽油多少kg？( q汽油 = 4.6 X107 J/kg ) 解题步骤： 13. 【创新题】氢能源车效率为50%，百公里耗氢1kg ( q氢 = 1.4 X108 J/kg )。传统汽油车效率25%，百公里耗油8L (油的密度为0.7 X103 kg/m3 )，( q油 = 4.6 X107 J/kg )。 （1）氢能源车百公里有用功是多少？ （2）相同有用功下，汽油车需耗油多少kg？ 解题步骤： ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$