14.3 热机的效率 -2025-2026学年人教版九年级物理全一册

人教版（2024）九年级全一册物理上册 第十四章 内能的利用 14.3 热机的效率 重点难点 教学重点 教学难点 深刻理解热机效率的定义及其计算方法并能够应用于实际问题中。 ①影响热机效率的因素，以及如何提高热机效率； ②将理论知识与实际应用相结合，解决实际问题 燃烧1 kg煤放出的热量，是燃烧1 kg干木柴放出热量的两倍多。 煤 干木柴 把不同的燃料质量都取1 kg，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少 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，用符号q表示。 1.定义： 指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程 2.表达式： q= 3.单位：焦每千克（J/kg） 气体燃料的热值单位：焦每立方米（J/m3） 一些燃料的热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢气 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约1.7×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 1 kg的干木柴完全燃烧，放出热量是1.2×107 J 热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 1 m3的沼气完全燃烧，放出热量是1.9×107 J 例 下列关于热值的说法正确的是（ ） A. 2 kg 煤的热值大于 1 kg 煤的热值 B. 燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C. 0.5 kg 酒精完全燃烧时放出的热量为1.5×107 J， 则此酒精的热值是 0.75×107 J/ kg D. 燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 D 课堂导入 拖拉机燃料 柴油 飞机发动机燃料 航空汽油和航空煤油 火箭助推器燃料 液氢液氧 火箭发射所需的推进剂燃料，可以换成拖拉机或飞机采用的柴油或汽油吗？ 不可以 你知道为什么？ 燃料完全燃烧放出的热量： Q放=qm 或 Q放=qV（适用于气体燃料） 物理量 Q放 q m V 单位 J J/kg或J/m3 kg m3 利用思维导图整合零散知识。物理思维的培养需要长期积累。针对中考物理的备考策略，通过测量实践掌握仪器使用，将物理知识编成记忆口诀。建立物理量之间的关联，将知识应用于生活才是真掌握。保持好奇心是学习的动力源泉。尝试用多种方法验证答案。通过测量实践掌握仪器使用，培养观察能力至关重要。物理规律的美在于其普适性。物理概念的认知重构关注科技新闻中的物理应用，收集典型例题归纳解题方法，包括电路图的绘制与分析。 课堂小结 热机 燃料的热值： 热机的效率： 指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量 热值是一种属性，与燃料的质量、体积等无关 热机的效率非常低：燃料很难完全燃烧，释放的热量很大一部分会散失在空气中。 改进方法：减少燃烧过程中的热量损失、减少机械摩擦损失、利用废气带走的能量。 （1）认识热值定义时，不要漏掉“完全”这一条件。 （2）热值反映了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。 （3）热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。 热值的理解要点 种类 化学能转化为内能 燃料 固体燃料 燃料燃烧时能量的转化 液体燃料 气体燃料 木柴、煤炭等 柴油、酒精等 煤气、 天然气等 燃料的热值 1.燃料 探究新知 探究新知 　　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，并进行分析。 想想议议 在家中烧水时，烧开同样一壶水需要的木柴质量多，而需要的煤气质量却较少。 现象： 结论： 木柴和煤气燃烧放出相同的热量时，所用木柴的质量比所用煤气的质量大。 相同质量的木柴和煤气燃烧时，放出的热量是不同的。 你还有其它比较不同燃料的放热本领的方法吗？ 知识点二：热机的效率 高温烟气 加热水 加热空气 未完全燃烧 加热水管 加热灶头 燃气热水器烧水时的能量走向 说明：水吸收的热量只占燃气完全燃烧放出热量的一部分， 只有水吸收的热量才是被有效利用的。 思考：烧水时，水能否吸收燃气燃烧放出的全部热量？ 探究新知 燃料的热值 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，用符号 q 表示。 ①定义： ②公式： q= q= ③单位： 焦/千克，符号J/kg ①完全燃烧： 指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程。 ②由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 焦/立方米，符号J/m³ ②气体燃料的热值： 对某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下lm3燃料完全燃烧放出的热量。 探究新知 　　选择相同质量的干木柴和酒精，分别对相同质量，初温相同的水进行加热，观察实验现象，收集实验数据，并分析。 【实验】比较不同物质放热能力 演示实验 实验材料： 两杯水200g（初温28℃）、干木柴5g、酒精5g，铁架台，天平、秒表等。 实验过程： 探究新知 相同质量的酒精和木柴加热完全相同的水，水升高的温度不同，酒精加热的水升高的温度更多。 燃料 温度 加热前温度/℃ 燃料燃尽后的温度/℃ 水温的变化/℃ 5g酒精 28 83 55 5g干木柴 28 62 37 为了比较燃料的特性了，引入了“热值”这个物理量。 实验数据： 实验结论： 相同质量的不同燃料放出的热量不同。 （质量和初温相同） 热机的效率 煤气灶的效率 我们在日常生活中用煤气烧水时，煤气燃烧释放的热量能否被水完全吸收？ 若不能，燃烧过程中又有哪些能量损失呢？ 提出问题： 探究新知 交流与合作： 实验当中应注意的问题： 1.应控制水的 和 相等；两种燃料的质量（加热时间）相等。 2.通过观察燃料燃尽（相同时间内）时 来判断燃料放热能力的强弱，还需要的测量工具： 。 质量 初温 温度计示数变化 天平、秒表 热机的效率 3．北京国际汽车展览会于4月21-29日在北京“中国国际展览中心”新、老展馆同时拉开序幕.某人为了测试汽车发动机的效率,开车以60km/h的平均速度行驶了120km,用去汽油25L,已知汽油的密度为0.7×kg/,热值为4.6×J/kg,发动机的功率为32.2kW,则该汽车发动机的效率为( ) A．28.8％ B．36.5％ C．23.6％ D．38％ A 探究新知 燃料的概念 下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 解：A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故5kg煤和1kg煤的热值一样大，故A错误； B、燃料的热值越大，只有在相同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，质量少、燃烧不完全放出的热量就少，故B错误； C、热值的大小与燃料是否完全燃烧无关，故C错误； D、热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与其他因素无关，故D正确。 D 利用思维导图整合零散知识。物理思维的培养需要长期积累。针对中考物理的备考策略，通过测量实践掌握仪器使用，将物理知识编成记忆口诀。建立物理量之间的关联，将知识应用于生活才是真掌握。保持好奇心是学习的动力源泉。尝试用多种方法验证答案。通过测量实践掌握仪器使用，培养观察能力至关重要。物理规律的美在于其普适性。物理概念的认知重构关注科技新闻中的物理应用，收集典型例题归纳解题方法，包括电路图的绘制与分析。 1.有关热值的概念,下列说法中正确的是( ) A．燃料燃烧时,随着不断放热,它的热值越来越小 B．采取措施使燃料燃烧得更充分,就可以提高燃料热值 C．任何燃料实际燃烧时放出的热量,都比按热值计算出来的数值小 D．煤油的热值比酒精大,就是说煤油完全燃烧时放出的热量比酒精多 C 课后习题 1.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．让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全 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．尽量减少热机内部各部件间的摩擦 D．尽量增加热机的工作时间 D 提高锅炉效率的措施: （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。 （2）减少各种热量损失。 ①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量； ②使用较好的保温材料，减少热损失。 将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧。 热机的效率 锅炉烧水时，燃料能被完全利用吗？ 有效利用 60% 高温的烟气带走相当一部分热量， 未燃烧 15% 散失 25% 燃料很难完全燃烧 被水吸收的热量 一部分热量直接散失掉 提出问题： (1)热机在工作过程中的能量损失有哪些？ (2)怎样用公式表示热机的效率？ 汽车燃料燃烧的能流图： 观察： 1.汽油机一个工作循环有４个冲程,如图所示汽油机处于_______冲程;某型号小汽车油箱容积为50L.已知汽油密度为0.7×kg/,热 值为4.6×J/kg,求: (１)油箱装满汽油质量为_____kg; (２)当汽车以30m/s的速度在高速公路上匀速直线行驶时受到的阻力为1050N,此时牵引力的功率为___________W; (３)若该车效率为30％,加满一箱汽油,以上述速度最多可以直线行驶的距离为_______km. 做功 35 3.15× 460 2. 如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。 【答案】燃烧干木柴与燃烧煤油放出的热量相等，则Q干木柴＝Q煤油；所以，由Q放＝mq得：m干木柴q干木柴＝m煤油q煤油， ＝ ＝ ≈3.8倍。 3.提高热机的效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述。 【解析】解答本题可从节约能源及减少环境污染等方面来考虑，例如：减少有害气体的排放量，降低空气的污染，减少燃料的消耗等。 【答案】节约能源、减少环境污染等。 $$