14.3 热机的效率 讲义 --2025-2026学年人教版物理九年级全一册

本讲义围绕“热机的效率”核心知识点，通过“比较不同燃料的热值”实验解析（转换法比较液体升温）引入热值概念及公式（Q放=qm/qv），梳理热机效率公式（η=W有用/Q放）及提高效率的方法，结合提大米、汽车燃油等生活实例题目，构建从实验探究到公式应用的知识支架。 资料以科学探究为导向，通过实验设计培养问题分析与证据获取能力，结合太阳能热水器、货车行驶等真实场景题目渗透科学态度，计算题分步解析强化科学推理。课中辅助教师实验教学与例题讲解，课后助力学生通过实例巩固公式应用，弥补知识盲点。

第三节 热机的效率 1、教材基础实验解析 比较不同燃料的热值 如图，用两种相同质量的燃料a和b，给初温相同，且相同质量的相同液体加热，如何比较燃料放出热量的多少？ 解析： 本实验是用来探究不同燃料热值大小的，因此需要燃料完全燃烧（剩余物质中没有可燃物）。 ①通过比较两种液体升高的温度来反应燃料放出热量的多少。（转换法） ②热值是燃料的一种特性，与种类有关，与燃烧情况、体积、质量无关。 ③热值的公式：Q放=qm （适用于固体和液体燃料，q单位J/kg） Q放=qv （适用于气体燃料，q单位J/m3） 燃料燃烧时能量的转化情况 热机的效率 即η= 热效率η= 注： ①若以汽车为载体的热机效率，则W有用=Fs或W有用=Pt ②使燃料充分燃烧可以提高热机效率。 减小机械摩擦消耗的能量可以提高热机效率。 2、 教材重点题目解析 1、某人提着一袋质量为5kg的大米，从1层步行到5层，每层楼的层高为3m，他对这袋大米做了多少功？要使一定量的汽油完全燃烧放出的热量和他所做的功数值相等，则需要多少汽油？ 解析： 提大米的力等于大米的重力（二力平衡） 上升的高度h=（5-1）×3m=12m 则做功W=Gh=mgh=5kg×10N/kg×12m=600J 由题可得：Q放=W=qm m==≈1.3×10-5kg 2、全球汽车保有量在迅速上升，截止到2024年底，我国燃油车保有量约为3.2亿。假设每辆车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约多少燃油？ 解析： 提高前每辆车消耗质量：1.8t=1.8×103kg 提高前每年消耗汽油：m前=1.8×103kg×3.2×108=5.76×1011kg 其中有用的汽油质量为：m有=m前η前=5.76×1011kg×30%≈1.73×1011kg 则当提升效率后需要汽油量为：m后==≈5.58×1011kg 所以节约了m=m前-m后=5.76×1011kg-5.58×1011kg=1.8×1010kg 3、典型题目解析 1、太阳能是 21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万户。某家庭太阳能热水器接收太阳能的有效面积为2m2,1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J。假设阳光照射该热水器5h,可以使质量为80kg的水温度升高30℃。c水=4.2×103J/(kg·℃),q干木柴=1.2×107J/kg。 （1）1kg干木柴完全燃烧能释放多少热量? （2）水吸收的热量是多少? （3）若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供,则需要完全燃烧多少千克干木柴? 假设干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收。 （4）该太阳能热水器的效率是多少？ 解析： （1）1kg干木柴完全燃烧放出的热量 Q=q干木柴m1=1.2×107J/kg×1kg=1.2×107J （2） 水吸收的热量 Q吸=c水m水△t水=4.2×103J/（kg·℃）×80kg×30℃=1.008×107J （3） 由题意知，干木柴完全燃烧放出的热量 Q放=Q吸=1.008×107J 所以需要完全燃烧干木柴的质量为 m0.84kg （4）5h获得的太阳能 E=5×2×2.52×106J=2.52×107J 太阳能热水器的效率 η 2、（绥化）用煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4kg的煤，煤的热值为3×107J/kg，则水吸收的热量是 J，烧水的热效率是 。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）] 解析： 水吸收的热量： Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg·℃）×10kg×（100℃-20℃）=3.36×106J 煤完全燃烧放出的总热量为： Q放=qm=3×107J/kg×1.4kg=4.2×107J 所以热效率为： η==×100%=8% 3、货车在平直公路上匀速行驶1000m，用时50s，此过程受到的牵引力为6×103N，货车的输出功率为 W。若货车发动机的效率为40%，则需要消耗柴油 kg。（保留两位小数，柴油的热值约为4.3×107J/kg） 解析： 货车行驶1000m做的功为 W=FS=6×103N×1000m=6×106J 则功率 P===1.2×105W 又因为效率为40%，所以柴油需要放出热量 Q放===1.5×107J 需要柴油 m==≈0.35kg 学科网（北京）股份有限公司 $