14.3 热机的效率-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦“热机的效率”，核心知识点涵盖燃料的热值（定义、公式、计算）和热机效率（能量走向、公式、提高途径）。课堂导入从生活中固体、液体、气体燃料分类入手，通过“想想议议”活动引导学生对比不同燃料燃烧放热差异，逐步建立热值概念，再延伸至热机能量利用，形成连贯的知识支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过“1kg煤与干木柴燃烧放热比较”等问题链引导思考，结合热值公式推导、热机效率能量分析培养科学思维。课堂训练题如“提高热机效率的意义”渗透科学态度与责任，帮助学生将知识与节能减污结合。教师使用可提升教学逻辑，学生能深化对能量观念的理解，增强应用能力。

第十四章 内能的利用 人教版（2024）九年级全一册 第3节 热机的效率 学习目标 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。 2.知道热值的单位和定义式，能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3.了解热机中能量走向及热量散失的途径，知道什么是热机效率，能提出提高热机效率的方法。 【重点】燃料的热值，热机效率。 【难点】热值、热机效率的相关计算。 新课导入 日常生活中的燃料种类很多，按其物理状态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。 木柴 煤炭 天然气 汽油 酒精 氢气 新知探究 火箭大多用氢作为燃料，你知道这是为什么吗？ 4 新知探究 知识点一 燃料的热值 [想想议议]结合生活经验，思考以下问题： 1.1kg的煤完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？ 2.相同条件下，燃烧1kg的煤和10kg的煤放出的热量是否相同？ 3.相同条件下，1kg煤和1kg干木柴，哪种燃料完全燃烧放出的热量多？ 不相同，完全燃烧时放出的热量较多。 不相同，燃烧10kg的煤放出的热量较多。 1kg煤完全燃烧放出的热量多。 [总结说明]等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比干木柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。 5 新知探究 1.定义：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。 焦每千克；符号：J/kg。 气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。 2.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。 5.单位： q 3.符号： 4.公式： q= Q放 m 6.燃料燃烧放出热量的计算： Q放= qm（或qV） 知识点一 燃料的热值 6 新知探究 知识点一 燃料的热值 7 新知探究 由表可以发现 1. 热值的大小只与燃料种类有关 2. 不同燃料的热值一般不同 3. 氢气的热值最大(所以火箭多用氢做燃料) 知识点一 燃料的热值 8 新知探究 【特别说明】热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量或体积、是否燃烧、是否完全燃烧无关。 知识点一 燃料的热值 9 新知探究 知识点二 热机的效率 1.燃料的利用率 煤炉烧水时燃料的热量走向情况 有效利用 40% 未燃烧 15% 散失 45% 高温的空气带走 很大一部分热量 燃料很难完全燃烧 被水吸收的热量 10 新知探究 1.燃料的利用率 （1）公式： η= Q利用 Q释放 ×100% （2）提高燃料利用率的途径 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： I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量； II. 使用较好的保温材料，减少热损失。 知识点二 热机的效率 11 新知探究 知识点二 热机的效率 2.热机的效率 [想想议议]内燃机中燃料释放的能量都到哪里去了？ （1）燃料未完全燃烧，损失部分能量。 （2）散热消耗部分能量。 （3）废气带走部分能量（废气带走的能量占很大一部分）。 （4）克服摩擦消耗部分能量。 （5）对外做的机械功（有用功）。 新知探究 知识点二 热机的效率 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热量之比，叫作热机的效率。 η= W有用 Q放 ×100% （2）公式： （3） 物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4） 常见热机的效率：蒸汽机的效率为6%~15%；汽油机的效率为20%~40%；柴油机的效率为30%~45%。 新知探究 知识点二 热机的效率 2.热机的效率 [交流讨论]提高燃料的利用率的方法： （1）使燃料充分燃烧。 （2）尽量减少各种热量损失。 （3）在热机的设计和制造上采用先进的技术。 （4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 新知探究 知识点二 热机的效率 2.热机的效率 [交流讨论]热机的效率能否达到100%？ 不能。因为各种热量损失以及燃烧条件的限制，热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，且这部分能量远远小于燃料完全燃烧所放出的总能量，所以与总能量的比值必然小于1，即热机的效率总小于100%。 课堂小结 燃料的热值 热量公式：Q放=mq（固、液），Q放=Vq（气） 燃料的利用率 影响燃料有效利用的因素 提高燃料利用率的方法 热机的效率 公式： ×100% 提高热机效率的途径 课堂训练 1.有人认为，无烟煤的热值比干木柴大，完全燃烧时无烟煤放出的热 量比干木柴多。你认为呢？说说理由。 答：不一定。燃料完全燃烧放出的热量与热值、质量都有关，虽然无烟煤的热值比干木柴大，但是不知道无烟煤和干木柴的质量关系，无法比较完全燃烧时无烟煤放出的热量与完全燃烧时干木柴放出的热量。 2.某人提着一袋质量为5kg的大米，从1层步行至5层，每层楼的层高为 3m，他对这袋大米做了多少功？要使一定量的汽油完全燃烧放出的 热量和他所做的功数值相等，则需要多少汽油？ 解：大米的重力：G=mg=5kg×10N/kg=50N，从1层步行至5层，大米上升的高度h=4×3m=12m，他对这袋大米做功：W=Gh=50N×12m=600J。 由题意知，Q放=W=600J，由Q放=mq得，需要完全燃烧汽油的质量： 课堂训练 3.如果干木柴跟煤油完全燃烧时放出的热量相等，那么干木柴的质量应 该是煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。 答：如果干木柴跟煤油完全燃烧时放出的热量相等，即Q干木材放=Q煤油放， 由Q放=mq得，需要干木柴与煤的质量之比： 课堂训练 4.全球汽车保有量在迅速增长，截至2022年底，我国燃油汽车保有量 约为3亿辆。假设每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值 取30%。如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约多少燃油? 解：每辆汽车做有用功所需燃油：1.8t×30%=0.54t，内燃机的效率提高后为：30%+1%=31%，效率提高后所需燃油： ，每辆车每年节约燃油：1.8t-1.74t=0.06t，3亿辆车每年节约燃油：3×108×0.06t=1.8×107t。 课堂训练 5.提高热机的效率具有哪些积极意义?请列出回答这个问题的提纲。 答：提高热机效率的意义： ①减小有害气体的排放量，降低对空气的污染； ②减少燃料的消耗，节约能源。 课堂训练 $$