14.3 热机的效率-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件围绕“热机的效率”这一核心知识点，从燃料种类引入，通过探究实验对比酒精与干木柴燃烧放热差异，自然过渡到热值概念的建立，再借助围炉煮茶情境引出能量利用率问题，最终聚焦热机效率公式及其影响因素，形成由现象到本质、由生活到科技的学习支架。 其亮点在于深度融合科学探究与物理观念，以真实情境驱动学生主动建构热值和效率的概念，如用5g酒精与干木柴加热相同质量水的实验数据引导学生推理燃料特性，体现模型建构与科学论证能力。同时，通过汽车行驶中能量损失分析，强化能量观念与科学思维，帮助学生理解热机效率提升的现实意义。此设计既提升学生解决实际问题的能力，又助力教师实现素养导向的教学转型。

热机的效率 YOUR LOGO 第十四章第三节 1 你知道发射火箭上天要用氢做燃料吗？为什么不用汽油或者柴油呢？ 一、燃料的种类 固态 液态 气态 木柴 煤炭 汽油、煤油、 柴油、液化气 天然气 情境引入 妈妈叫小明尽快去烧一壶水，如果你是小明，你会选择哪种燃料来烧水并说一说你选择的原因 质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量是不同的？ 　　选择相同质量的干木柴和酒精，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。 探究实验：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少 实验材料： 两杯水200g（初温28℃）、干木柴5g、酒精5g，铁架台，天平、等。 实验过程： 探究实验：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少 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。 燃料 温度 加热前温度/℃ 燃料燃尽后的温度/℃ 水温的变化/℃ 5g酒精 28 83 55 5g干木柴 28 62 37 为了比较燃料的特性了，引入了“热值”这个物理量。 实验数据： 实验结论： 相同质量的不同燃料放出的热量不同。 （质量和初温相同） 二、燃料的热值 1.定义：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。 2.公式： 4.燃料完全燃烧放出的热量 （抄到P31） Q放=mq 或Q放=qV 3.单位：（固体燃料）焦/千克，符号J/kg （液体燃料） 焦/立方米，符号J/m³ 二、燃料的热值 一些燃料的热值 表示1kg的氢气完全燃烧时放出的热量是1.4×108J 4、热值是物质的一种特性，只与燃料种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等无关。 表示1m3的煤气完全燃烧时放出的热量是1.7×107J （抄到P31） 你知道发射火箭上天要用氢做燃料吗？为什么不用汽油或者柴油呢？ 　　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。 典例分析 例1：关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　） A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大 C．热值是燃料的一种特性，它与燃料的质量和燃烧状态无关 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 C 典例分析 例2：某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出多少热量？ 思考：相当于多少kg干木柴完全燃烧放出的热量？ （q天然气=7.5×107J/m3，q干木柴=107J/kg） 能力提升 如图所示，“围炉煮茶”是一种休闲方式，源自云南的“火塘烤茶”，采用木炭作为燃料。茶壶中装入1kg初温为10℃的山泉水，用围炉加热至100℃消耗了100g木炭。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，木炭的热值为3.4×107J/kg。求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)木炭完全燃烧放出的热量是多少？ 木炭燃烧放出的热量，是否全部被水吸收了？没有被利用的热量去了哪里？ 既然围炉烧水的能量会有损失，那我们更应该关心什么？ 有用能量占总能量的比例 思考：围炉煮茶的有效利用能量是什么？总能量是什么？围炉的的热效率是多少？ 你有什么办法提高围炉的热效率？ 思考：同样热机在工作时能量转化是怎样的，燃料燃烧放出的能量是否全部提供给热机运行？ 小组讨论：以汽车为例回答下列问题： 1.汽车在行驶过程中，有效利用的能量是什么？总能量是什么？ 2.汽车在行驶过程中，在哪些部分造成了能量的损失？ 三、热机的效率 Q放=W有+Q废+Q散+Q摩 1.定义：热机所做有用功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。 热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料————。 三、热机的效率 更少 4.常见的热机的效率 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~40% 柴油机的效率为30%~45% 柴油机的效率为30%~45% 喷气发动机的效率 50～60% 想一想.如果你是设计师，你能想到哪些方法来减小能量的损失，提高热机的效率 5.提高热机的效率的方法 ①使燃料充分燃烧 ②尽量减少各种热量损失 ③设法利用废气的能量 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。 把煤磨成煤粉或煤粒，加大煤与氧气的接触面积，使其燃烧得更充分，从而提高燃料的利用率。 对锅炉进行外部隔热处理，可以避免热能向外丢失。 例1. 下图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是（     ） A．有用机械能所占比例最大 B．废气带走的能量占比为25% C．该汽油机的效率为35% D．减少机械摩擦能提高汽油机效率 D 典例分析 例2. 某品牌的轿车在某段平直公路上进行测试，轿车以18m/s的速度匀速行驶了300s，消耗燃油0.36kg，轿车发动机的牵引力是1000N，燃油的热值为q=4.5X107J/kg。求： (1)消耗的燃油完全燃烧产生的热量； (2)发动机所做的功； (3)发动机的能量转化效率（结果保留小数点后两位）。 课堂检测 1.烧杯中装有酒精，现用去1/4，则剩余酒精的下列物理量中， 没有发生改变的是（ ） A.质量 B.密度 C.比热容 D.热值 BCD 2.关于热机和锅炉的效率，下列说法中正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，效率一定越高 B．热机和锅炉使用的燃料的热值越大，它们的效率越高 C．向锅炉内多加些煤，加大火力可以提高锅炉的效率 D．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 D 自我检测 3.某汽车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5km，发动机 输出的动力是3.0×10³N，消耗燃油1kg（假设燃油完全燃烧）。 若燃油热值q=4×107J/kg，求：该专用车发动机的效率是多少？ 4. 某台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做功______次。若该汽油机的效率为30%，汽油机在某段时间完全燃烧了400g汽油，则汽油完全燃烧放出的热量为______J，汽油机输出的有用机械功为______J。 $