14.3 热机的效率 课件-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

该初中物理课件围绕“燃料的热值”和“热机效率”核心知识点，通过生活情景（如烧水用木柴与煤气的差异）和实验（相同质量碎纸片与酒精加热水比较温度变化）导入，从燃料燃烧放热现象到热值概念建构，再过渡到热机效率的定义、计算及提高途径，搭建“现象-实验-概念-应用”的学习支架，帮助学生建立能量观念。 其亮点在于以科学探究为主线，通过控制变量法实验（10g碎纸片和酒精加热200g初温28℃水，记录温度变化）引导学生自主得出热值概念，培养科学探究能力。结合热电站实例、不同热机效率对比，渗透科学态度与责任，体现科技与社会联系。采用“实验探究+实例分析+公式应用”的教学方法，学生能深化物理观念和科学思维，教师可直接用于课堂，提升教学效率。

第十四章 内能的利用 第3节 热 机效率 学习目标 1.①理解热机效率的概念。②学会计算热机效率，并能运用公式进行实际问题的分析。③了解影响热机效率的因素。④掌握提高热机效率的方法。 2.通过学习热机效率的相关知识，培养学生运用科学思维分析问题、解决问题的能力。 3.引导学生运用所学知识计算热机效率，并通过实例分析，让学生体会科学探究的过程，培养学生提出问题、将理论应用于实际问题的能力。 4.引导学生关注科技进步和社会发展，了解热机效率在现实生活中的应用，增强学生的社会责任感和使命感。培养学生尊重事实、严谨求实的科学态度，克服困难，勇于探索真理。 火箭发射所需的推进剂燃料，可以换成拖拉机或飞机采用的柴油或汽油吗？ 一、创设情景，引入新课 蒸汽机、汽油机、柴油机、飞机等等，它们使用的燃料有的是煤、汽油、柴油、航空燃油，它们为什么要用不同的燃料？ 拖拉机燃料柴油 汽车燃料汽油 飞机发动机燃料 航空汽油和航空煤油 火箭助推器燃料 液氢液氧 二、燃料的热值 1.燃料 生物颗粒燃料 燃料燃烧时能量的转化 燃 料 种 类 化学能 内能 固体燃料 气体燃料 液体燃料 说一说： 你所知道的固体燃料、液体燃料、气体燃料各有哪一些？ 我们平时在生产中、生活中使用了哪一些燃料？你认为这一些燃料中，哪一种燃料比较好？ 想想议议：相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？要找出事实来支持你的观点，并进行分析。 在家中烧水时，烧开同样一壶水需要的木柴质量多，而需要的煤气质量却较少。 现象： 结论： 木柴和煤气燃烧放出相同的热量时，所用木柴的质量比所用煤气的质量大。 相同质量的木柴和煤气燃烧时，放出的热量是不同的。 你还有其它比较不同燃料的放热本领的方法吗？ 【实验】比较不同物质放热能力 实验材料： 两杯水200g（初温28℃）、碎纸片10g、酒精10g，铁架台，天平、秒表等 实验过程： 选择相同质量的碎纸片和酒精，分别对相同质量，初温相同的水进行加热，观察实验现象，收集实验数据，并分析。 实验数据： 实验结论： 加热前温度 ℃ 燃料燃烧尽后温度℃ 水温的变化 ℃ 温度 燃料 10g酒精 10g碎纸片 28 28 83 62 55 37 相同质量的酒精和木柴加热完全相同的水，水升高的温度不同，酒精加热的水升高的温度更多。 相同质量的不同燃料放出的热量不同。 为了比较燃料的特性了，引入了“热值”这个物理量。 （质量和初温相同） 交流与合作： 2.通过观察燃料燃尽（相同时间内）时 来判断燃料放热能力的强弱，还需要的测量工具： 、 。 实验当中应注意的问题： 1.应控制水的 和 相等；两种燃料的质量（加热时间）相等。 质量 初温 温度计示数变化 天平 秒表 2.燃料的热值 ①定义： 某种燃料 放出的热量与其质量之 ，叫作这种燃料的热值，用符号 q 表示。 ❶完全燃烧： 指燃料燃烧后，全部变成 燃烧物的过程。 ❷气体燃料的热值： 对某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下1m3燃料 放出的热量。 ❸由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在 时放出的热量 ，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时 的大小。 完全燃烧 比 完全燃烧 不同 放热本领 完全燃烧 不可 ②公式： q= Q放/m ③单位： 焦/千克，符号J/kg 焦/立方米，符号J/m³ ④热值的物理意义： 热值在数值上等于 某种燃料 放出的热量。 同种燃料的热值 ，不同种燃料的热值一般 。 一些燃料的热值 1kg 完全燃烧 相同 不同 q= Q放/V 从表中可以查到汽油的热值为4.6×107J/kg，表示： ⑤热值的影响因素 燃料的热值是燃料的一种 。 其与燃料的 有关，‌而与燃料的 、‌ 、‌ 完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌ 。‌ ⑥热值的相关计算 燃料燃烧放出热量的计算： 你能解释为什么发射火箭上天要用氢做燃料吗？ 在发射火箭中用氢做燃料，原因是液态氢具有较高的 ， 相同质量的氢时，可以释放出 的热量。 1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 特性 种类 质量 体积 完全燃烧 Q放=qm 更多 是否 无关 热值 科学家/工程师对热机不断进行这改进和升级的目的是什么呢？ 拉力赛车进站维修 提高热机的工作效率 三、热机效率 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。然而燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要少，而且有效利用的热量又比放出的热量要少。 为了提高热机的工作效率，就需要对热机进行改进和升级，以减少各种能量损失，提高效率。 热机效率 1.定义：热机所做 与燃料完全燃烧释放的 之比，叫做热机的效率。 2.公式： η =W有用/Q放×100% 3.物理意义：热机的效率是热机 的重要指标。 热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的 ，热机的效率高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料更 。 4.常见的热机的效率 有用功 能量 性能 高低 少 5. 提高热机效率的主要途径 ①使燃料充分燃烧 ②尽量减少各种热量损失 ③尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量 热电站：大型发电机常常由蒸汽轮机推动 ，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般的火电站，燃料的利用率大大提高。 ④热机设计制造，提高技术和使用新材料。 ⑤保证良好润滑，减少摩擦额外消耗的功。 汽车发动机添加机油 润滑油减少汽车摩擦 科学·技术·社会·环境 从火车到火箭 17世纪人类发明了蒸汽机。 1782年瓦特发明了往复式蒸汽机 蒸汽拖拉机 斯蒂芬森以此为基础最先研制了“火箭号”蒸汽机车。 内燃机的出现和不断改进，对交通运输事业的现代化起到了决定性的作用。 在一代代航天人不断努力下，宇宙飞船、空间站被送入太空，我国也成为太空强国。 课堂总结 1.关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多 B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C．热机的效率越高说明做功越快 D．热机损失的能量中，只有废气带走的能量 课堂练习： B 2.如图所示是一款新型无人驾驶汽车，该款车在一段平直公路上匀速行驶36km的过程中受到的平均阻力为1.5×103N，消耗汽油4kg。该汽车的汽油机获得动力的冲程是 冲程，汽油完全燃烧放出的热量为 J，发动机的热机效率为_____（汽油的热值q=4.5×107J/kg） 1.8×108 做功 30% $