14.3热机的效率 导学案 2025-2026学年人教版（2024）九年级全一册物理

 

第十四章 内能的利用 第3节 热机的效率

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【学习目标】

1.理解燃料的热值概念，知道热值是燃料的特性，能进行燃料完全燃烧放热的计算。

2.理解热机效率的概念，能分析热机效率低的原因，了解提高热机效率的方法。

3.能结合生活实际，说明提高热机效率的积极意义，增强节能意识。

【学习重点】

1.燃料热值的概念及燃料完全燃烧放热的计算(Q = qm 或 Q = qV）。

2.热机效率的概念及影响热机效率的因素。

【学习难点】

1.热机效率的实际分析（能量损失的环节与效率计算的逻辑）。

2.运用热值和热机效率知识解决实际问题。

【学习过程】

一、情景导入

展示汽车、轮船等热机工作的图片，提问：“热机工作时，燃料中的化学能是否能全部转化为机械能？为什么燃料燃烧后，热机并不能把所有能量都用来做有用功？” 引发对 “能量利用效率” 的思考，引入本节课。

二、自主学习・快乐感知（填空题）

请阅读教材内容，完成下列填空：

1.燃料的种类很多，分为固体燃料（如木柴、煤）、液体燃料（如汽油、酒精）和______燃料（如煤气、天然气）。

2.某种燃料______燃烧放出的热量与其______之比，叫做这种燃料的热值。热值的单位是______（或 J/m)，气体燃料常用）。

3.汽油的热值为 4.6×10J/kg，其物理意义是：______的汽油______燃烧放出的热量为 4.6×10J。

4.燃料完全燃烧放热的计算公式：固体、液体燃料用 Q =______；气体燃料用 Q =______（q 为热值，m 为质量，V 为体积）。

5.热机中，用来做______的那部分能量，与燃料______放出的能量之比，叫做热机的效率。热机效率的公式为              。

6.热机效率低的原因：燃料很难______燃烧；排出的______带走大量热量；热机部件散热；克服______做功等。

三、合作探究・快乐学习（具体活动任务）

活动一：探究燃料的热值特性

任务：结合教材 “想想议议” 和 “小资料”，小组讨论：

① 从 “小资料” 的热值表中，找出木柴、无烟煤、汽油的热值，比较数值大小，说明热值是燃料的______（选填 “特性” 或 “属性”）。

② 计算：完全燃烧 2kg 汽油，能放出多少热量？（汽油热值 q=4.6×10J/kg）③ 思考：燃料燃烧时，实际放出的热量往往比按热值计算的少，为什么？

结论：热值是燃料的特性，与质量无关；燃料实际燃烧时，常因燃烧不充分，放热少于理论值。

活动二：分析热机的效率

任务：结合教材图 14.3-2 “燃料化学能的转化”，小组讨论：

① 热机工作时，燃料化学能的流向：一部分转化为______能（有用功），一部分因______（如废气、散热、摩擦）损失。

② 以蒸汽机、汽油机、柴油机为例，说出它们的效率范围，并分析 “内燃机效率比蒸汽机高” 的原因。

③ 思考：提高热机效率的方法有哪些？（提示：从 “减少能量损失” 角度分析，如让燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减小摩擦等）

结论：热机效率反映能量利用程度，效率越高，能量浪费越少；提高效率可通过优化燃烧、减少散热和摩擦、利用废气能量等方式。

活动三：解决实际问题 —— 热值与热机效率的综合应用

任务：小组合作完成教材 “练习与应用” 第 2 题（某人提 5kg 大米从 1 楼到 5 楼，求做功；再求汽油完全燃烧放热等于该功时的汽油质量），步骤如