14.3 热机的效率 课件-2026-2027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”展开，涵盖燃料分类、热值概念及计算、热机效率定义与提高方法。课堂导入通过拖拉机、飞机等不同燃料实例提问，引导学生从生活经验感知燃料放热差异，建立热值概念，再过渡到热机能量损失分析，形成连贯知识支架。 其亮点在于结合生活实例（如烧水对比燃料用量）、数据图表（能量损失饼图）及对比表格（热值与比热容），培养科学探究与科学思维。通过热电站实例体现能量梯级利用，渗透科学态度与责任。学生能将物理概念与实际结合，教师可借助结构化流程提升教学效率。

3. 热机的效率 人教版（2024）物理（九年级 全一册） 第十四章 内能的利用 目录 素养目标 01 课程导入 02 新课讲解 03 总结归纳 04 课堂练习 05 正确教育 素养目标 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。 2.从能量转化的角度认识燃料的热值，知道热值的单位和定义，能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3.了解热机中能量走向及热散失的途径，知道什么是热机效率，了解提高热机效率的方法。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 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。热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗? 拖拉机燃料 柴油 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 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 燃料的热值 人类在原始社会时就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用能量的很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。 甲烷 石油 柴草 蜂窝煤 核燃料 煤油 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 木柴 煤 酒精 汽油 煤气 天然气 固体燃料 液体燃料 气体燃料 燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等。根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？ 怎样比较燃料放热本领的强弱？ 燃料的分类 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 用木柴烧水 用煤烧水 用天然气烧水 在生活中，我们会发现，同样是将一壶水烧开，需要干木柴、煤和天然气的质量不一样多（干木柴最多，天然气最少）。 相同质量的干木柴、煤和天然气燃烧，天然气放出的热量比煤和干木柴多。 燃料燃烧，放出热量的多少与燃料的种类有关。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 燃烧质量相等的不同燃料，放出的热量通常是不同的。例如，燃烧 1 kg 煤放出的热量，是燃烧 1 kg 干木柴放出热量的两倍多。 煤 干木柴 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 公式 燃料完全燃烧放出的热量， 单位：焦耳(J) 燃烧燃料的质量，单位：千克(kg) 燃料的热值 单位：焦每千克(J/kg) 我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。热值用字母 q 表示。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 焦 J 立方米 m3 焦每立方米(J/m3) 热值在数值上等于 1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量。热值的单位由热量的单位和质量的单位组合而成。在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是焦每千克，符号是 J/kg。 气体燃料的热值单位 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 根据燃料的热值，我们就能计算出燃料完全燃烧放出的热量。 例如，从表14.3-1中可以查到汽油的热值为 4.6×107 Jg，所以如果给汽车加 30 kg 汽油，完全燃烧放出的热量为 4.6×107J/kg×30 kg ＝ 1.38×109J 如果完全燃烧质量相等的柴油，能放出多少热量? 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 表14.3-1 一些燃料的热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107 J/kg 柴油 4.3×107 J/kg 烟煤 约2.9×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg 无烟煤 约3.4×107 J/kg 汽油 4.6×107 J/kg 焦炭 3.0×107 J/kg 氢气 1.4×108 J/kg 木炭 3.4×107 J/kg 焦炉煤气 约1.7×107 J/m3 酒精 3.0×107 J/kg 沼气 约1.9×107 J/m3 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 热值与比热容的对比 项目 热值 比热容 定义 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 某种物质温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比 单位 J/kg (或 J/m3) J/(kg·℃) 对象 燃料 所有物质 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 热机的效率 热值定义中要求燃料“完全燃烧”，真的可以实现吗？ 热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、形态、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少无关。 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 烧水时，燃料能被完全利用吗？ 有效利用 60% 高温的烟气带走相当一部分热量， 未燃烧 15% 散失 25% 燃料很难完全燃烧 被水吸收的热量 一部分热量直接散失掉 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。 （2）减少各种热量损失。 ①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量； ②使用较好的保温材料，减少热损失。 将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧。 提高锅炉效率的措施: 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 燃料不能完全燃烧损失能量 废气排出带走能量 机械传动克服摩擦做功 机械传热损失能量 转化为对外做有用功的能量 最多 原来各类热机中有效被利用的能量只占燃料燃烧总能量的少部分。 对于热机而言，燃料燃烧释放的热量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了 图14.3-2 燃料化学能的转化 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。 转化为机械能，用来做有用功的能量，单位是 J 燃料完全燃烧放出的能量，单位是 J 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫作热机的效率。 公式： W有 Q放 η＝ 单位：焦耳（J） 单位：千克（kg） 常用百分数表示 热机的效率 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 蒸汽机 汽油机 柴油机 蒸汽机的效率很低，只有6%~15%。 内燃机中，燃料是在气缸内部燃烧的，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较充分，所以内燃机的效率比蒸汽机高。 汽油机的效率为 20%~40%，柴油机的效率为30%~45%。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 热机的效率是热机性能的重要指标。 在做功同样多的情况下，效率高的热机消耗的燃料少，从而节约能源、减少污染。 在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。 ①使燃料尽可能充分燃烧。 ②在设计和制造热机时，要不断改进和创新，减少各种能量损失。 ③使用时注意保养，使机器保持良好的润滑，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 思考：如何提高热机效率，节约能源，减少污染？ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 热电站 在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。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，这就是热电站。 普通火电站：燃料化学能转化为电能，大量热能随废气、冷却水流失，燃料利用率通常在 30% - 40%。 热电站：二次利用废气的余热，实现了能量的梯级利用，将燃料利用率大幅提升至 60% - 80%。 我国北方地区的一些大型热电站，在冬季供暖季，不仅能保障城市居民温暖过冬，还能稳定供应工业生产所需的蒸汽，同时满足了发电和供热的双重需求，极大地提高了能源利用效率。​ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 从火车到火箭 往复式蒸汽机 内燃机（汽油、柴油机） 空气喷气发动机 1782年 1883年 1892年 20世纪40年代 火箭喷气发动机 （自带燃料和氧化剂） 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 总结+练习 热机的效率 ③提高热机效率的方法：利用废气的能量、减少机械摩擦、尽量使燃料充分燃烧等。 燃 料 热 值 热机的效率 ①分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料. ②燃料燃烧过程中化学能转化为内能. ①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。是燃料的一种特性。 ②公式：固体q 气体q ③单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/m3 ） ①热机的效率：用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比. ② 公式：η 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 关于热值，下列说法正确的是（ ） A.某种燃料燃烧时放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值 B.1kg的某种燃料燃烧一半后，其热值减少一半 C.热值大的燃料燃烧时放出的热量多 D.1kg不同的燃料完全燃烧时放出热量多的热值大 √ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 答案：D 解析：某种燃料完全燃烧时放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值，故选项A错误；热值是燃料本身的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料燃烧多少无关，故选项B错误；相同质量的不同燃料，热值大的燃料完全燃烧放出的热量多，故C错误，D正确。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 在一次车辆保养中，维修师通过电脑检测并生成了一份当前发动机的能量流向分析报告，报告以扇形统计图的形式呈现，如图所示。可知其热机效率是( ) A.8% B.29% C.30% D.33% √ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 答案：C 解析：结合图可知热机效率是30%。故选：C。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 甲、乙两台柴油机做同样多的有用功，甲柴油机消耗柴油3kg，乙柴油机消耗柴油4kg，则两台柴油机热机效率较大的是__________（选填“甲”或“乙”）。 甲 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 答案：甲 解析：甲、乙两台热机消耗的总能量分别为： ， ，由于 ，所以 ；利用能量的利用效率的计算公式 可知，在有用功相同的情况下，消耗的总能量越少，效率就越高，所以甲柴油机的效率高。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 谢谢观看 $