14.3 热机的效率 2025-2026学年人教版九年级全一册物理

该初中物理课件围绕“内能的利用”主题，系统讲解燃料燃烧释放能量、热值概念及热机效率等核心知识，通过生活实例导入燃料种类认知，再以实验探究酒精与矿物油燃烧放热差异，自然过渡到热值定义和计算，最后引出热机效率与环保责任，形成由现象到本质、由知识到应用的学习支架。 其亮点在于融合物理观念、科学思维与科学探究三大素养，如在实验设计环节引导学生基于证据进行科学推理，通过对比水吸热与燃料放热数据培养质疑精神，进而理解能量转化效率问题。课件中穿插真实数据表格、规范公式推导和典型例题解析，强化模型建构能力，同时结合酸雨危害案例落实科学态度与责任教育，既提升学生解决实际问题的能力，又助力教师高效开展情境化教学。

第十四章 内能的利用 第三节 热机效率 1 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。 它们都离不开燃料。 说一说：日常生活中常用到的燃料有哪些？ 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。 固体燃料 液体燃料 气体燃料 酒精 天然气 煤炭 木柴 汽油 氢气 说一说：日常生活中常用到的燃料有哪些？ 　　给同学们提供以下实验器材：酒精、矿物油、电子秤、烧杯、水、温度计和铁架台等。请利用器材设计实验验证猜想，并简述实验思路。 酒精和矿物油 质量、初温相同的水 测量水的末温 升高温度不同，证明两种燃料放出热量不同。 实验设计 5 进行实验： 6 燃料种类 酒精 矿物油 燃料质量 m/g 5 5 水的质量 m水/g 100 100 水的初温 t0/°C 32 32 水的末温 t/°C 80 70 水升高的温度 ∆t/°C 48 38 　　相等质量的不同燃料，燃烧时放出的热量不同。 数据分析 7 一、燃料的热值： 把某种燃料在完全燃烧时所放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 3、单位：J/kg （注意： 热值是物质的一种属性，同种燃料的热值与燃料的质量无关。） 1、定义： 2、公式： q = Q m 质量m为的燃料完全燃烧释放的能量是： Q=mq (q= ) Q V （J/m3） （符号：q ） 无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示： 焦炉煤气的热值为1.7×107J/m3，表示： 1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。 1m3的焦炉煤气在完全燃烧时所放出的热量为1.7×107J。 常见燃料的热值(p31) 9 例：如果给汽车加 30 kg 汽油，完全燃烧放出的热量为多少？(汽油的热值是 4.6×107 J/kg。) 　　 解：Q放＝qm油 ＝4.6×107 J/kg×30 kg ＝1.38×109 J。 10 　　回顾酒精烧水过程，水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量是否相同？请你利用实验视频中的数据，计算说明。[已知：水的比热容c=4.2×103 J/(kg·°C) ，酒精的热值约为 q=3×107 J/kg。 ] 11 　　酒精完全燃烧放出的热量： 　　Q放＝qm酒＝3×107J/kg×5×10－3kg＝1.5×105J 　　水吸收的热量: 　　Q吸＝cm水∆t ＝4.2×103J/(kg·℃)×0.1 kg×48℃ 　　　 ＝2.016×104 J 　　 Q吸 小于 Q放 思考：为什么水吸收的热量远远小于酒精完全燃烧 放出的热量？ 由于机械传动等，克服摩 擦力做功所消耗的能量 热机真正转变为 对外做功的部分 燃料燃烧放 出的热量 废气排出带走 的热量 机械传热损失 的能量 讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴 藏的化学能全部用来对外做有用功呢？ 13 由上图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量的之比，叫做热机的效率。 　　　　　　 η = Q有 Q放 二、热机的效率： 1、定义： 2、公式： 注意：热机效率永远小于100% 议一议： 怎样提高热机的效率？ 使燃料充分燃烧; 尽量减少各种热量损失； 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 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。 各种热机的效率: 蒸汽机:6﹪~15﹪ 汽油机：20﹪~30﹪ 柴油机：30﹪~40﹪ 喷气式发动机：50﹪~60﹪ 环境保护 热机、燃料为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题： 1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性 比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺 水肿等疾病而使人致死. 2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物 的生长. 3.破坏土壤、植被、森林. 4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料. 5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地 下水中高很多倍. 酸雨的危害 讨论交流 如何保护我们的环境？ 改进燃烧设备，加装消烟除尘装置; 集中供热； 改用气体燃料，普及煤气和天然气； 充分开发利用污染少和无污染的新能源。 当堂检测反馈 1、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分 别为：木柴约200千克，烟煤约80千克，液化石油气约30 千克，煤气约60千克。这四种燃料中的热值最高的是（ ） A、液化石油气　 　B、煤气 C、烟煤　　　　 　D、木柴 A 2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态 氢具有（　 ） A、较小的质量　 B、较小的密度　 C、较大的比热容　 D、较大的热值 D 3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴 油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2千克柴 油能放热 J，这些热通过柴油机的转化 能对外做有用功 J。 （柴油的热值为4.3×107J/kg） 8.6×107 2.58×107 Q放＝qm柴油＝4.3×107J/kg×2kg＝8.6×107J 由η = 得： Q有 Q放 Q有＝Q放η ＝8.6×107J×30%= 2.58×107J 23 4、完全燃烧2m3天然气（天然气的热值为3.6×107J/m3 能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则 能使500kg 、20℃的水温度升高到多少摄氏度？ 解：Q放＝qV柴油 ＝3.6×107J/m3 ×2m3＝7.2×107J 由η = 得： Q有 Q放 Q吸＝Q放η ＝7.2×107J×30%= 2.16×107J 由Ｑ吸=cｍ△t得： △t = Q吸 cｍ = 2.16×107J 4.2×103J/(kg•℃)×500kg ≈ 10℃ t=t0+△t= 20℃+10℃ =30℃ $