14.3 热机的效率 课件-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦“燃料的热值”和“热机的效率”，通过“生活中还有哪些燃料”等问题导入，以任务链串联燃料分类、热值定义及公式推导，结合煤烧水、天然气利用等实例类比机械效率构建热机效率概念，形成递进式学习支架。 其亮点在于以问题链驱动科学探究，通过类比迁移培养科学思维，课堂评价融入生活实例强化能量观念。学生能在探究中深化概念理解，教师可借助结构化任务与评价提升教学实效。

第十四章　内能的利用 第3节 热机的效率 1 预习清单 1.我们把某种燃料＿＿＿＿＿放出的热量与其＿＿＿之比,叫作这种燃料的热值。 2.热值在数值上等于＿＿＿某种燃料＿＿＿＿＿放出的热量。热值的单位由＿＿＿的单位和＿＿＿的单位组合而成。在国际单位制中,热值的单位是＿＿＿＿＿,符号是＿＿＿。对某种气体燃料,其热值在数值上等于在标准状态下＿＿＿燃料＿＿＿＿＿放出的热量,单位是＿＿＿＿＿＿,符号是＿＿＿。 完全燃烧 质量 1 kg 完全燃烧 热量 质量 焦每千克 J/kg 1 m3 完全燃烧 焦每立方米 J/m3 预习清单 3.对于热机而言,燃料燃烧释放的热量只有一部分用来做＿＿＿＿,还有相当一部分能量＿＿＿了。用来做＿＿＿＿的这部分能量,与燃料＿＿＿＿＿放出的热量之比,叫作热机的效率。 4.热机的效率是热机＿＿＿的重要指标。在做功同样多的情况下,效率＿＿的热机消耗的能量少,从而＿＿＿能源、＿＿＿污染。在设计和制造热机时,要不断＿＿＿和＿＿＿,以减少各种＿＿＿＿＿,提高效率。 有用功 散失 完全燃烧 性能 高 节约 减少 有用功 改进 创新 能量损失 预习清单 5.在热机的能量损失中, ＿＿＿带走的能量最多。设法利用＿＿＿的能量, 是提高燃料＿＿＿＿的重要措施。 废气 利用率 废气 导入新课 热机工作时要消耗煤、汽油、柴油等燃料。你知道还有哪些燃料吗? 在利用燃料的过程中,应关注哪些问题呢? 任务一：燃料的热值 问题1: 你还知道哪些燃料呢? 固体燃料： 干木柴、煤、焦炭、垃圾等。 液体燃料： 酒精、柴油、煤油、汽油等。 气体燃料： 煤气、天然气、氢气等。 任务一：燃料的热值 问题2:相同质量的不同燃料在燃烧过程中放出的热量相同吗? 你能找出哪些事实来支持你的观点? 从木柴、到煤炭、到煤气、再到天然气,每一次燃料使用的更新换代都与新的燃料在质量相同的时候能够提供更多的热量有很大关系。 使用木柴 使用煤炭 使用煤气 使用天然气 任务一：燃料的热值 问题3:我们知道燃料提供热量的多少与燃料的种类有关, 那它还与什么因素有关呢? 可能与燃料的质量、燃烧是否充分有关。 问题4:怎么描述燃料提供热量不同的能力呢? 要明确条件, 如是不是单位质量、是否充分燃烧等。可以采用定义密度的方法, 采用比值定义一个新的描述燃料特性的物理量。 任务一：燃料的热值 热值的定义: 某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比, 叫作这种燃料的热值。热值的单位是J/kg。 任务一：燃料的热值 问题5: 阅读教材“小资料”中的“一些燃料的热值”表格, 可知汽油的热值为 4.6×107 J/kg, 若汽车加 30 kg 汽油, 这些汽油完全燃烧放出的热量为多少? 这些汽油完全燃烧放出的热量为 4.6×107 J/kg × 30 kg = 1.38×109 J。 任务一：燃料的热值 问题6:你能总结出一个计算燃料完全燃烧时放出的热量的公式吗? 公式为 Q = mq, 其中 m 表示燃料的质量, q 表示燃料的热值。 可将该公式变形为 , 这就是热值的定义式。 任务一：燃料的热值 问题7:在阅读热值表的时候, 你还有什么发现? 有些物质的热值单位用的是 J/kg, 有些物质的热值单位用的是 J/m3。 相应的计算燃料完全燃烧放出的热量的公式还有Q = Vq, 其中 V 表示燃料的体积。 任务二：热机的效率 问题1:可能有同学听说过,在老一辈人用煤烧水的时候,煤燃烧不充分,留下的煤渣还要捡回来再使用。大家想一想,把煤渣再燃烧一次,煤就一定燃烧充分了吗? 现在家庭中大多使用天然气烧水,使用时天然气能完全燃烧吗? 天然气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗? 煤和天然气都不能完全燃烧。天然气燃烧放出的热量会被装水的容器吸收一部分,燃气灶本身也会吸收一部分,高温的烟气还会带走一部分,还有一部分能量直接散失掉了,剩下的才会被水吸收。 任务二：热机的效率 问题2:怎么描述燃料被利用的情况呢? 类比机械效率的含义可知,水吸收的热量只占燃料完全燃烧放出热量的一部分,只有水吸收的热量才是有效利用的,有效利用的热量占燃料完全燃烧放出热量的比值可以描述燃料的利用率,因此,可以用这两个量的比表示燃料的效率。 任务二：热机的效率 问题3:效率的概念是否也可以拓展到热机呢? 以汽油机为例,汽油在气缸内不能完全燃烧损失了一部分能量,气缸本身吸收了一部分能量,排出去的废气带走了一部分能量,由于克服摩擦消耗了一部分能量,等等,因此,真正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,而对外做有用功的能量是有效利用的。 任务二：热机的效率 燃料化学能的转化 热机效率的定义:用来做有用功的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的热量之比,叫作热机的效率。 任务二：热机的效率 问题4:类比其他比值定义物理量的方法,能否写出热机效率的定义式呢? 热机效率的定义式为 蒸汽机的效率很低, 只有 6% ~ 15%。 汽油机的效率为 20% ~ 40%。 柴油机的效率为 30% ~ 45%。 任务二：热机的效率 问题5:如何提高热机的效率? 尽可能使燃料充分燃烧; 尽量减少各种热量损失; 机件间保持良好的润滑以减小摩擦； ……。 核心总结 1.燃料的热值: (1)定义:某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比,叫这种燃料的热值。 (2)热值的单位: J/kg。 (3)计算燃料完全燃烧放出热量的公式:Q=mq。 核心总结 2.热机的效率: (1)定义:用来做有用功的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫作热机的效率。 (2)公式: (3)提高热机效率的途径:使燃料充分燃烧;减少各种热量损失;保持良好的润滑。 课堂评价 1.家用天然气灶在使用过程中, 天然气的热值将 ( ) A.保持不变 B.逐渐变小 C.逐渐变大 D.先小后大 A 课堂评价 A. B. C. D. 2.如图所示为内燃机的能量流向图, 热机效率 η 等于 ( ) A 做有用功的能量 E4 燃料完全燃烧放出的能量 E1 废气带走的能量 E2 机械损失的能量 E3   散热损失的能量 E5   课堂评价 3.有一箱木炭, 质量为 10 kg, 若用掉一半, 剩下的木炭的热值为多少? 半箱木炭燃烧最多放出的热量是多少? (已知木炭的热值为 3.4 ×107 J/kg) 3.4 ×107 J/kg 1.7 ×108 J 4.用煤气炉烧水, 如果将 2 kg、20 ℃ 的水加热到 100 ℃, 消耗煤气 0.04 m3, 该煤气炉烧水的效率是多少? (已知煤气的热值为 4.0 ×107 J/m3) 42% $$