14.3 热机的效率 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

第3节　热机的效率 课前　教材认知 课堂　重难突破 课前　教材认知 情境导学 2025年4月24日,搭载着神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,发射卫星的火箭使用的燃料主要是四氧化二氮/偏二甲肼。 任务一　认识燃料的热值 1.热值:某种燃料__________燃烧放出的热量与其__________之比,用字母 _______表示。  2.大小:在数值上等于_________ 的某种燃料__________燃烧放出的热量。  3.单位: (1)固体燃料:______________, 符号_________。  (2)气体燃料:________________, 符号_________。  　完全　 　质量　 　q　 　1 kg　 　完全　 　焦每千克　 　J/kg　 　焦每立方米　 　J/m3　 任务二　知道热机的效率 1.热机的效率:用来做____________的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的热量 之________。  2.提高热机效率的途径: (1)使燃料__________燃烧;  (2)__________热散失;  (3)__________摩擦;  (4)减少__________带走的能量。  　有用功　 　比　 　充分　 　减少　 　减小　 　废气　 课堂　重难突破 考点一　燃料热值的理解 考点摘要 1.燃烧的实质:将化学能转化为内能。 2.公式:q=或q=。 3.特性:热值和密度、比热容等物理量性质相同,是物质本身的一种特性。热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、燃烧情况无关。 【典题1】(2024·连云港中考)下列关于燃料的热值说法正确的是( ) A.燃料燃烧越充分,其热值越大 B.燃料的热值越小,完全燃烧放出的热量越少 C.一瓶酒精用去三分之一,剩余酒精的热值不变 D.焦炭的热值是3.0×107 J/kg,根据公式q=可知,燃料的质量越大,热值越小 C 考点二　热效率的计算 考点摘要 1.计算热效率 (1)有效利用的能量:Q吸=cmΔt; (2)总能量(燃料完全燃烧放出的热量): Q放=mq或Q放=Vq; (3)热效率计算公式:η= 2.热效率的变形公式 (1)计算放出的热量:Q放= (2)计算吸收的热量:Q吸=ηQ放。 【典题2】(2025·周口期中)“地锅炖”是中国民间的一道古老的传统小吃,有着上千年的历史。最常见的就是小鸡炖蘑菇,如图炖出的汤汁颜色鲜红,是名副其实的中国传统饮食文化的代表。在一个标准大气压下,用炉子将4.5 kg的食材从20 ℃加热至沸腾燃烧了1 kg的干木柴。已知锅内食材平均比热容为4.0×103 J/(kg·℃),干木柴的热值为1.2×107 J/kg,求: (1)食材加热到沸腾时吸收的热量; (2)1 kg的干木柴完全燃烧释放的热量; (3)地锅炖食材烧到沸腾时的效率; (4)如果用效率为60%的天然气灶加热(1)中食材到沸腾, 则需要多少m3天然气。(天然气的热值为4.0×107 J/m3) 解:(1)在一个标准大气压下,食材的沸点为100 ℃,即食材的末温为100 ℃, 食材吸收的热量:Q吸=cm(t-t0) =4.0×103J/(kg·℃)×4.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.44×106 J; (2)1 kg的干木柴完全燃烧放出的热量: Q放=m'q=1 kg×1.2×107 J/kg =1.2×107 J; (3)地锅炖食材烧到沸腾时的效率: η===12%; (4)天然气灶加热效率是60%,天然气放出的热量:Q放'===2.4×106 J, 需要天然气的体积: V===0.06 m3。 技法点拨 (1)计算热效率时,要明确有效利用的能量和总能量,利用公式η=求解。 (2)对应性 ①质量m→Q=qm(q单位:J/kg) ②体积V→Q=qV(q单位:J/m3) 题干中物理量不对应时,由ρ=求出对应的m或V。 考点三　热机效率的计算 考点摘要 1.有用的能量:W有用=Fs或W有用=Pt; 2.总能量(燃料完全燃烧放出的热量): Q放=mq或Q放=Vq; 3.热机效率的计算公式:η=。 【典题3】 如图所示是一款国产无人驾驶汽车图片。汽车自动驾驶时使用雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况。在平直的高速路上匀速行驶4.6 km,若行驶过程中发动机牵引力一直为1 000 N,汽油的热值取q=4.6×107 J/kg,则这段运动过程中: (1)汽车发动机所做的有用功是多少? (2)若这段过程消耗汽油0.25 kg,汽油完全燃烧放出 多少焦热量? (3)这段过程汽车发动机效率为多少? 解:(1)汽车发动机所做的有用功是 W有=Fs=1 000 N×4 600 m =4.6×106 J; (2)汽油完全燃烧放出热量 Q=mq=0.25 kg×4.6×107 J/kg =1.15×107 J; (3)汽车发动机效率为 η===40%。 技法点拨 求解热机效率的方法 本课结束 $