第14章第3节 热机的效率2025-2026学年人教版九年级全一册

该初中物理课件围绕“热机的效率”这一核心知识点展开，从燃料种类与放热本领的比较入手，通过实验探究引出热值概念，再过渡到热效率的计算与提升方法，层层递进构建知识体系，形成清晰的学习支架。 其亮点在于深度融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，以“火箭为何用氢燃料”为真实情境问题驱动学习，引导学生通过对比实验数据进行科学推理，理解热值差异的本质，并在分析煤气灶能量流向时建立能量转化模型。例如，表格呈现不同燃料热值并结合实例计算，强化能量观念；设计“提高热机效率”的讨论环节，培养质疑创新意识。此教学设计既帮助学生建立系统认知，又提升教师课堂组织与深度教学能力。

第十四章 内能的利用 第3节 热机的效率 24005 24005 24005 24005 思考：火箭发动机中为什么采用氢做燃料呢？ 课堂导入 24005 24005 24005 24005 ①燃料的种类： 固体燃料有木柴、煤炭等； 液体燃料有汽油、柴油、酒精灯； 气体燃料有煤气、天然气等。 1. 燃料 用天然气燃烧炒菜 家用汽车用汽油做燃料 思考一下 你见过的燃料有哪些？ 新知探究 24005 24005 24005 24005 木材 石油原油 煤炭 汽油、煤油、柴油、液化气 【常见燃料】 天然气 新知探究 24005 24005 24005 24005 轴 怎么比较不同燃料的放热本领呢？ 将同样一壶水从20℃加热到100℃ 木柴 煤炭 汽油 需要完全燃烧多少千克不同燃料？ 　　还可以如何比较不同燃料的放热本领？ 新知探究 24005 24005 24005 24005 1、0.5kg的木材和1kg的木材燃烧时放出的热量是否相 同？这说明什么？ 燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关 2、用1kg的木材和1kg的炭烧水， 水升高的温度不相同，这说明什么？ 燃料燃烧时放出的热量跟燃料的种类有关 3、1kg的木材完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？这说明什么？ 燃料燃烧时放出的热量与燃烧程度有关 新知探究 24005 24005 24005 24005 要比较不同燃料燃烧释放能量的能力不同，首先必须保证哪些量相同才能进行比较？ （1）燃料的质量要相同 （2）都要完全燃烧 通过什么比较燃料放出的热量 加热初温相同，质量相等的水，比较燃料完全燃烧后水的温度 新知探究 24005 24005 24005 24005 　①分别称取 的酒精（装入酒精灯中）和木柴。 　②取两个相同的烧杯，分别倒入 的水。 　③组装实验器材。 　④点燃酒精和木柴给水加热。 　⑤待酒精或木柴燃尽时，记录水的末温。 比较相同质量的酒精和木柴燃烧时放出的热量 设计实验 质量相同 初温相等、质量相同 新知探究 24005 24005 24005 24005 轴 初温：28℃ 燃料质量：5g 燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较他们放出热量的多少？ 水的质量：200g 末温83℃ 末温62℃ 新知探究 24005 24005 24005 24005 燃料 初温 t0/℃ 末温 t/℃ 水温的变化 Δt/℃ 5 g 酒精 28 83 55 5 g 木柴 28 62 34 用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 记录数据 实验结论 为了比较燃料的特性了，引入了“热值”这个物理量。 24005 24005 24005 24005 1.燃料的热值 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。 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，用字母q表示。 指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程 ③单位：焦/千克（J/kg） ②公式：q= 或 q= 完全燃烧：燃料全部变成不可燃烧物，实际中很难达到。 新知探究 24005 24005 24005 24005 ④热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧 放出的热量。 【例如】木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃 烧时放出的热量是3.4×107J。 同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。 ⑥气体燃料的热值： q= 焦/立方米（J/ｍ³） ⑤燃料燃烧放出热量的计算： 新知学习 24005 24005 24005 24005 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 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。 一些燃料的热值 1 kg 的干木柴完全燃烧，放出的热量是 1.2×107 J 物理意义： 24005 24005 24005 24005 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 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 对于气体燃料： 单位：焦每立方米（J/m3） 一些燃料的热值 新知探究 24005 24005 24005 24005 【解释】为什么发射火箭上天要用氢做燃料？ 　　发射火箭中用氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 新知学习 24005 24005 24005 24005 练一练 1．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．热量燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 D 随堂练习 24005 24005 24005 24005 我们一起来练一道题目 1．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．热量燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 聪明的你们在屏幕前 想出来了吗？ 答案选D，热值只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系 利用家用煤气灶，把质量是1kg的水，从25℃加热至100℃，消耗多少煤气？ 生活情境 随堂练习 24005 24005 24005 24005 710.9946m3 − 710.971m3 = 0.0236m3 710.971m3 710.9946m3 这些煤气能放出多少热量？它们都被水吸收了吗？ 利用家用煤气灶，把质量是1kg的水，从25℃加热至100℃，消耗多少煤气？ 随堂练习 24005 24005 24005 24005 Q放=qV=3.9×107J/m3×0.0236m3=9.204×105J Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg.℃)×1kg×(100℃-25℃)=3.15×105J 思考为什么Q吸≠Q放。原因：有热散失 随堂练习 24005 24005 24005 24005 二、热效率 燃料燃烧的热量都去哪里啦？ 新知探究 24005 24005 24005 24005 机械效率 烧水的热效率 有用功 额外功 总功 水吸收的热量 燃料没有完全燃烧损失的能量、被容器等吸收的热量、散失到空气中的热量 燃料完全燃烧放出的热量 （　　 　　或　　 　　） 效率的计算 新知学习 24005 24005 24005 24005 1.用炉子烧水的效率 （1）定义：水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比， 叫作用炉子烧水的效率。 （3）提高效率的方法： · 增加供氧 · 炉壁选用隔热材料 · 增大受热面积 （2）公式： η 新知探究 24005 24005 24005 24005 （1）热机能量流向示意图 2.热机的效率 由于机械传动等,克服摩擦所消耗的能量 燃料不能完全燃烧 废气排出带走的能量 废气排出带机械传热损失的能量 热机真正转变为对外做功的部分 新知探究 24005 24005 24005 24005 ①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的 能量之比，叫做热机的效率。 ②公式：η ③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。 （2）热机的效率 热机的效率η一般用百分数表示，总小于1，无单位。 热机效率会大于1吗？为什么？ 新知探究 24005 24005 24005 24005 24 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~30% 柴油机的效率为30%~45% 喷气式发动机的效率为50%~60% 常见的热机的效率 所有的机械效率都小于1 新知探究 24005 24005 24005 24005 25 如何提高热机效率？ （1）尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量 热电站：大型发电机常由蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率， 蒸汽轮机排出的废气可以用来供热。 新知探究 24005 24005 24005 24005 （2）使燃料充分燃烧。 （3）在热机的设计和制造上提高技术水平和使用新材料。 （4）保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的能量。 新知探究 24005 24005 24005 24005 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值。 热值 定义： 定义式： 固体、液体燃料： 。 气体燃料： 。 单位： 或 。 J/kg J/m3 热机的效率 热机的效率η总小于1，无单位。 课堂小结 24005 24005 24005 24005 长度的测量 长度的单位 ①国际单位： m（米） 常用单位：千米（km）、分米（dm）、厘米（cm）、 毫米（mm）、微米（μm）、纳米（nm） ①使用刻度尺前“三看”：看量程、看分度值、看零刻度。 ③测量结果：包括数值（准确值和一位估计值）、单位。 ②单位换算：1km＝103m 1dm＝10-1m 1cm＝10-2m 1mm＝10-3m 1μm＝10-6m 1nm＝10-9m 长度的测量 ②使用刻度尺时“五会”：会选、会放、会看、会读、会记。 ④比较精密的测量工具：游标卡尺、螺旋测微器等。 ⑤长度测量的特殊方法：累积法、平移法、化曲为直等。 课堂小结 24005 24005 24005 24005 1．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　） A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高 B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多 C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大 D．燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关 D 2.甲、乙两台内燃机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示（　　） A．内燃机甲做的功比内燃机乙做得多 B．内燃机甲的功率比内燃机乙的功率大 C．在相同时间内内燃机甲燃烧的燃油比内燃机乙多 D．在消耗相同的燃油时，内燃机甲做的有用功比内燃机乙做的有用功多 D 随堂练习 24005 24005 24005 24005 一小汽车在平直的高速路上匀速行驶2.3km,用时100s,若行驶过程中发动机牵引力一直为1000N（汽油的热值q汽=4.6×107J/kg），求： （1）汽车匀速行驶的速度；（2）汽车发动机所做的功； （3）若这段过程消耗汽油0.25kg,则发动机效率为多少？ 随堂练习 24005 24005 24005 24005 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.83.100 $