14.3 热机的效率 课件-2025-2026学年人教版九年级上册物理

该初中物理课件围绕“热机的效率”核心知识点，系统梳理了燃料种类、热值概念及计算方法，并自然过渡到热机效率的定义、公式与提升措施，通过课前预习、教师指导、课堂训练层层递进，构建起从能量转化到实际应用的学习支架。 其亮点在于深度融合物理观念与科学思维，以干木柴与汽油热值对比为例强化能量观念，用煤油与菜籽油实验设计引导学生进行科学推理与论证，借助真实情境如汽车油耗计算和太阳能热水器效率分析，培养学生解决实际问题的能力。教学内容结构清晰，例题典型，小结归纳到位，既帮助学生建立系统的知识体系，又助力教师高效开展探究式教学。

14.3 热机的效率 学习目标 1.掌握燃料的种类及燃料燃烧时的能量转化 2.知道什么是燃料的热值 3.学会计算燃料完全燃烧时放出的热量 自学内容：课本30-31页顺数一段---燃料的热值 课前预习 自学方法：阅读课本、重点标记 自学要求： 1.知道目前人类使用的能量大部分是靠什么获得 2.知道燃料的种类及燃料燃烧时的能量转化； 3.掌握燃料热值的定义、单位； 2、燃料的种类很多，固体燃料有_____、_____等，液体燃料有____、____等，气体燃料有_____、_____等。燃料燃烧是燃料的______能转化成______能。 木材 煤 汽油 酒精 煤气 天然气 化学 内 3、我们把某种燃料_________放出的热量与其质量之比, 叫做这种燃料的_______，用字母 q 表示，单位是_________，符号是_______。 完全燃烧 热值 焦每千克 1、目前人类使用的能量大部分是靠_________获得的。 燃烧燃料 J/kg 一、燃料、燃料燃烧 3、燃料燃烧的能量转化是_______能转化为______能。 常见的燃料有煤、石油(加工炼制成汽油、煤油、柴 油和液化气等)、天燃气等，农村还用草木等植物的 秸杆作燃料。 1、目前人类使用的能量大部分是靠_________获得的。 燃烧燃料 2、燃料可分为三种：固体燃料、气体燃料、液体燃料。 化学 内 教师指导 我们把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（符号：q ）。 （2）定义式： (符号： J/kg) 焦每千克 （1）定义： 二、热值： q＝ Q放 m （3）单位： （气体） 焦每立方米 (符号： J/m3) 例．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（　　） A．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关 B．燃烧2kg某种燃料放出3.6×107J的热量，则这种燃料的热值为1.8×107J/kg C．燃料的质量越大，热值越大 D．燃料燃烧不完全时热值会变小 A （四）热值的物理意义： q=1.2×107 J/kg q=2.9×107 J/kg 表示燃料完全燃烧时______本领大小的物理量。 放热 反应燃料完全燃烧时______转化为____本领大小。 化学能 内能 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107 J/kg 柴油 3.3×107 J/kg 烟煤 约2.9×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg 无烟炭 约3.4×107 J/kg 汽油 4.6×107 J/kg 焦炭 3.0×107 J/kg 氢 1.4×108 J/kg 木炭 3.4×107 J/kg 煤气 约3.9×107 J/m3 酒精 3.0×107 J/kg 沼气 约1.9×107 J/m3 （1）不同燃料热值一般不同。 （2）热值是燃料的一种特性，大小只与燃料的种类有关； 与燃料的质量、体积、是否完全燃烧,放热的多少都 无关。 燃料热值的特点： （3）只有燃料才有热值，氢的热值最大。 三、燃料完全燃烧时的放热计算 Q放＝qm 1、固体和液体： 例 1 酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧5L的酒精 放出多少的热量？（ρ酒精＝0.8×103kg/m3） 解：酒精的质量： m＝ρV＝0.8×103kg/m3×5×10﹣3m3＝4kg Q放＝qm＝3.0×107J/kg×4kg＝1.2×108J 完全燃烧5L的酒精放出的热量是 Q放：热量 q ：热值 m ：质量 单位 J J/kg kg Q放＝qV 2、气体： 例 2 煤气的热值为q＝3.9×107J/m3 ，完全燃烧体积 为10L的煤气放出的热量为多少？ 解：煤气放出的热量： Q放＝qV＝3.9×107J/m3×10×10﹣3m3＝3.9×105J Q放：热量 q ：热值 V ：体积 单位 J J/m3 m3 某种燃料完全燃烧放出的 与其 之比，叫做这种燃料的热值。 （3）单位： J/kg （1）定义： Q放 = qm 公式： 或:Q放 = qV 小结与归纳 一、热值 （2）定义式： q＝ Q放 m （4）物理意义： 表示燃料完全燃烧时______本领大小的物理量。 二、燃料完全燃烧时的放热计算 （5）热值的大小只与 有关； 放热 热量 质量 燃料的种类 课堂训练 C 1．下列关于热值的说法中，正确的是（ ） A．任何物体都有热值 B．燃料燃烧时才有热值 C．燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关 D．燃烧时放出热量多的燃料热值大 2．据中央电视台新闻联播报道，我国发射了全球首颗量子通信卫星。发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（　　） A．热值大 B．比热容大 C．密度大 D．以上说法都不正确 A 3．酒精的热值比干木材大，下列说法中正确的是（ ） A．酒精含有的内能比干木材高 B．燃烧酒精比燃烧干木材放出的热量多 C．燃烧酒精比燃烧干木材产生的温度高 D．要使它们完全燃烧放出同样多的热量，所需酒精比 干木材质量小 D 4.煤气的热值是3.9×107J/m3，它的物理意义是： ______的煤气_________时放出的热量是3.9×107J。 5.据测算，一个成年人参加一次长跑,身体消 耗的能量为 6.6×106 J，这些能量相当于完全燃烧 0.55kg的干木柴所放出的热量，则干木柴的热值为 ________J/kg。如果干木柴用掉了一半，其热值 将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。 1m3 完全燃烧 1.2×107 不变 6.汽车加油站严禁烟火，是为了预防汽油_____(填物态变化)被点燃而引发爆炸；完全燃烧100g汽油可以放出_________J 的热量。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 7.人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们的_______不同，完全燃烧0.28m3的天然气可放出________J的热量。 （天然气的热值为3.0×107J/m3） 汽化 4.6×106 热值 8.4×106 8.小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。他自己设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 （1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套完全相同的装置。在实验中除了控制水的初温相等外，还应控制水的　 　相等，除了图中装置外，还要使用的测量仪器是　 　。 （2）安装实验器材时，应按照　 　（选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序安装。 质量 自下而上 天平 （3）根据记录结果分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是　 　。 （4）他的计算结果是________（选填“可靠”或“不可靠”）的，理由是：_____________________________________。 煤油 8.小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。他自己设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 不可靠 燃料不可能完全燃烧且燃料燃烧放出的热量不能完全被水吸收 9.把5kg 40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收） 解：水吸收的热量： Q吸=cm△t =4.2×103J/(kg·℃)×5kg×（100℃-40℃） =1.26 ×106J 热量全部被水吸收，则Q放＝Q吸=1.26 ×106J 燃烧干木头的质量： 板书设计 某种燃料完全燃烧放出的 与其 之比，叫做这种燃料的热值。 3、单位： J/kg 1、定义： Q放 = qm 1、公式： 或:Q放 = qV 一、热值 2、定义式： q＝ Q放 m 4、物理意义： 表示燃料完全燃烧时______本领大小的物理量。 二、燃料完全燃烧时的放热计算 5、热值的大小只与 有关； 放热 2、影响因素： 燃料的热值和质量 热量 质量 燃料的种类 (燃料的热值和体积) 14.3 热机的效率 学习目标 1.会计算燃料完全燃烧时放出的热量 2.知道热机效率的含义及提高热机效率的措施 3.能够计算并应用热机的效率 自学内容： 课本23～24页--热机的效率 课前预习 自学方法：阅读课本 自学要求： 1、理解燃料燃烧放出的热量与利用公式Q放=qm按 热值计算放出的热量一样？ 2、思考燃料燃烧放出的热量能不能被全部有效利用？ 能量去哪里了？ 3、知道如何提高燃料的利用率 1.燃料燃烧放出的热量往往比按热值计算放出的热量要 . 小 2、燃料燃烧放出的热量 （“能”或“不能”）被全部有效利用。有相当一部分热量被 带走，还有一部分热量直接散失到 中 不能 高温烟气 空气 3、提高燃料的利用率，可以使燃料更 燃烧，设法利用 带走的能量，尽量 热量损失。 充分 烟气 减少 一、能流图分析热机效率(易错) 燃料的化学能 有用机械能 废气带走的能量 未完全燃烧、散热、克服摩擦损失 内燃机中燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？ 注：在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。 教师指导 二、热机的效率： 2、公式： （1）热机的效率总小于1，无单位 （2）热机的效率不可能达到100﹪ （3）热机效率是内能转化为有用功的百分比 1、概念：在热机里用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧放出的能量之比 3、理解： 4、警示： 热机效率的高低与热机做功的多少、做功的快慢、热值的大小都无关。 例1：如图为内燃机的能流图，则内燃机的效率为（ ） A、E1/E； B、E2/E； C、E3/E； D、E4/E。 E1 E2 E3 E4 E D ①W有为热机输出的有用功， 即W有＝____或W有＝____； ②Q放为燃料完全燃烧放出的热量， 即Q放＝_____，或Q放＝_____。 ①Q吸为水吸收的热量，即Q吸＝_______； Fs Pt cm△t qm qV 1、烧水的效率：（炉子效率） 2、汽车热机的效率： η＝ Q吸 Q放 η＝ W有 Q放 ②Q放为燃料完全燃烧放出的热量， 即Q放＝_____，或Q放＝_____。 qm qV 三、效率的计算 例2. 某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活 用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。 已知煤气的热值q＝4.2×107J/kg，求： (1)50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量； (2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热量； (3)煤气灶烧水的效率。 解： (1)水吸收的热量为 Q 吸＝cm水(t－t0) ＝4.2×103J/(kg•℃)×50kg×(60℃－20℃) ＝8.4×106J (2)燃料完全燃烧放出的热量为 Q放＝qm气＝4.2×107J/kg×0.8kg＝3.36×107J (3)煤气灶烧水的效率是 ＝ 8.4×106J 3.36×107J ＝25% η＝ Q吸 Q放 例3.一辆汽车的发动机输出功率为66kW，每小时消耗 汽油 20 kg，请计算这辆汽车发动机的效率(汽油的 热值为4.6×107J/kg)。 ＝ 解：发动机每小时做功 W有＝Pt＝66×103W×3600s＝2.376×108J 完全燃烧20kg汽油放出的热量 Q放＝qm＝ 4.6×107J/kg×20kg＝9.2×108J ＝0.258＝25.8% 所以，发动机的效率为 η＝ W有 Q放 2.376×108J 9.2×108J 小结与归纳 1、定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧 放出的能量之比。 2、计算公式: 热机的效率： 3、提高效率措施： ①使燃料充分燃烧 ②尽量减少各种热量损失 ③保持良好的润滑，减小摩擦。 ④减少废气带走的能量。 4、效率的计算： η＝ Q吸 Q放 η＝ W有 Q放 ①烧水的效率：（炉子效率） ②汽车热机的效率： 课堂训练 1.甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，表明（ ） A、甲的功率小 B、甲做的功少 C、甲消耗的柴油多 D、甲柴油机内能转化为机械能的百分比小 2.关于提高热机效率的途径，下列错误的是（ ） A、尽量使燃料完全燃烧 B、尽量减少输出功率 C、尽量减小摩擦 D、尽量减少热量损失 D B 3.某热机的效率为20％，这表明做100J的有用功时（ ） A、要消耗20J的燃料内能 B、要向外散失80J的热量 C、要消耗燃烧后能放出500J内能的燃料 D、要消耗80J的燃料内能 4．家庭中常用电热水壶（主要发热部件为发热板，相当 于一个定值电阻）烧水，烧水时发热板是通过_______ （选填“做功”或“热传递”）的方式增加水的内能； 若发热板放出4.2×105J的热量，其中80%的热量被水吸收，则在1个标准大气压下，能将2kg、20℃的水加热到_____ 　℃[c＝4.2×103J/（kg•℃）]。 C 热传递 60 5．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的机械效率为_____。已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2kg柴油能放热_______J，这些热通过该柴油机的转化，能对外做有用功__________J．（柴油的热值为3.3×107J/kg） 6．全世界石油、煤炭消耗量的迅速增长，导致全球能源危机加剧。开发和利用新能源，成为全世界最关注的问题之一。张浩家的太阳能热水器内装有100kg、25℃的水，经过一天照射，温度升高了50℃，则水升温吸收的热量为_________J；若用煤烧水，需耗费煤____kg． （假设煤烧水时有效利用的热量占煤燃烧放出热量的10%，且已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤的热值是3.0×107J/kg） 35% 6.6×107 1.98×107 2.1×107 7 7.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）6min内煤炉烧水时的热效率。 解：（1）煤完全燃烧产生的热量： Q放＝m煤q＝2kg×3×107J/kg＝6×107J η＝ ＝ ＝ 4.2% （3）6min内煤炉烧水时的热效率： （2）由图可知，经过6min时间加热后水温由20℃达到80℃，则水吸收的热量： Q吸＝cm水（t﹣t0） ＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（80℃﹣20℃） ＝2.52×106J 8.小天收集了一些数据填在下表中，如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100km，货车受到的阻力是车重的0.1倍，那么在此过程中：（g取10N/kg） 品牌型号 东风×× 外形尺寸 5×1.9×2.3（m） 变速箱 A85 空车质量 1.5吨 最高车速 120km/h 满载时载货量 2.5吨 空载百公里油耗 12L 燃油密度 0.8×103kg/m3 满载百公里油耗 20L 燃油热值 5×107J/kg （1）该货车牵引力是多少？牵引力所做的功是多少？ （2）燃油完全燃烧放出的热量是多少？ （3）该货车发动机的效率是多少？ 解：（1）满载货物时货车的总质量： m＝m车+m货＝1.5t+2.5t＝4t＝4×103kg 货车的总重力： G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N 由题意知，货车受到的阻力： f＝0.1G＝0.1×4×104N＝4×103N 因为该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶 所以，根据二力平衡条件可知，该货车受到的牵引力： F＝f＝4×103N 匀速行驶100km，牵引力所做的功： W＝Fs＝4×103N×100×103m＝4×108J 解：（2）由表格数据可知，货车满载百公里油耗为20L， 即货车行驶100km消耗燃油的体积： V燃油＝20L＝20dm3＝0.02m3 由ρ＝得，消耗燃油的质量： m燃油＝ρ燃油V燃油＝0.8×103kg/m3×0.02m3＝16kg 燃油完全燃烧放出的热量： Q放＝m燃油q燃油＝16kg×5×107J/kg＝8×108J （3）该货车发动机的效率： ＝ ＝50% η＝ 板书设计 1、定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧 放出的能量之比。 2、计算公式: 热机的效率： 3、提高效率措施： ①使燃料充分燃烧 ②尽量减少各种热量损失 ③保持良好的润滑，减小摩擦。 ④减少废气带走的能量。 4、效率的计算： η＝ Q吸 Q放 η＝ W有 Q放 ①烧水的效率：（炉子效率） ②汽车热机的效率： $