14.3 热机的效率 导学案 2026-2027学年物理人教版九年级全一册

该初中物理导学案聚焦“热机的效率”，核心涵盖燃料热值（定义、单位、公式）与热机效率（能量流向、定义、提高方法）。通过KWL预习法引导学生从已知燃料实例出发，结合烧水实验数据与比热容旧知，搭建从生活到物理概念的学习支架。 资料以探究活动（烧水实验数据分析、热机能量流向）、对比归纳表（热值与比热容、不同热机效率）及自我评价表为特色，强化科学探究与科学思维，助力学生自主建构能量观念，习题设计注重概念辨析与实际应用，便于教师评估教学效果。

14.3 热机的效率 学案 班级：________ 姓名：________ 学号：________ 一、学习目标 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。 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。 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。 二、KWL预习法 K——我已经知道 关于燃料燃烧，我已经知道的：________ 生活中用的燃料有________ ________ W——我想知道 关于燃料的热值，我想知道的：________ 热机的效率是什么？________ ________ L——我学到了（课后填写） 学完本课后，我学到了：________ ________ ________ 预习思考题： 什么是燃料的热值？它的单位是什么？ 热机工作时能量有哪些"去处"？哪个去处能量损失最多？ 什么是热机效率？有哪些提高热机效率的方法？ 三、探究活动记录表 探究一：不同燃料的烧水实验（数据分析） 实验目的：分析三种燃料烧开同样一壶水时用量不同的数据，认识燃料的热值 实验器材：课件表14.3-1中的热值数据 实验步骤： 1. 阅读课件中“用木柴、煤、天然气烧水”的生活实例 2. 观察表14.3-1中各种燃料的热值数据 3. 比较不同燃料热值的大小 4. 分析热值与“完全燃烧”的关系 实验现象记录：烧开同样一壶水：用木柴最多，用煤次之，用________最少。这说明相同质量的不同燃料，________燃烧放出的热量不同，即不同燃料的________不同。 定义：把某种燃料________燃烧放出的热量与其________之比，叫作这种燃料的热值，符号为________。 热值的单位：________（符号________），气体燃料的热值单位是________。 公式：________；变形：固体/液体燃料放热Q=________；气体燃料放热Q=________。 实验结论：热值是燃料本身的一种________，只与燃料的________有关，与燃料的质量、形态、体积、是否完全燃烧及实际放出热量的多少均________。 探究二：热机能量流向分析 实验目的：分析热机工作时燃料燃烧释放热量的去向，建立热机效率的概念 实验器材：课件中热机能量流向图 实验步骤： 1. 观察课件中热机能量流向的分区示意图 2. 区分四条能量路径：废气带走、冷却损失、摩擦消耗、有用功 3. 对比各去向的能量占比 4. 归纳能量损失最大的是哪个去向 实验现象记录：热机工作时能量去向主要有： （1）燃料不能________燃烧，损失部分能量； （2）________带走相当一部分热量（这一项最________）； （3）机械传动克服________做功，消耗能量； （4）冷却系统和机件________损失能量； （5）转化为对外做________的能量（真正被利用的部分）。 效率定义：用来做________的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的________之比，叫作热机的效率。 效率公式：η=________/________×100%。 效率总是________100%（填大于等于或小于）。 实验结论：为提高燃料的利用率，应该：①改善________条件，使燃料尽可能________燃烧；②________受热面积，减少________带走的热量；③使用较好的________材料，减少热损失；④保证机器良好的________，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 四、知识对比归纳表 热值与比热容的对比 比较项目 热值 比热容 定义 某种燃料________燃烧放出的热量与其________之比 某种物质温度升高时________的热量与它的质量和升高的温度乘积之比 符号 ________ ________ 单位 ________（气体：________） ________ 对象 ________（只有燃料有热值） ________物质 相关公式 Q=________ (固体/液体) Q=________ (气体) Q=________ 不同热机的效率 热机类型 效率范围 特点 蒸汽机 ________~15% 效率最________，历史上最早的热机 汽油机 20%~________ 内燃机，点燃式，应用最广 柴油机 30%~________ 内燃机，压燃式，效率较________ 热电站 60%~________% 能量________利用，先发电再供热 五、课堂练习 练习1 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 练习2 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% 练习3 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）。 （写出判断依据，在横线上填写答案） 判断依据：________ 六、课堂小结 燃料的热值（________）是某种燃料________燃烧放出的热量与其________之比。热值是燃料本身的________，只与燃料的________有关。热值公式________，单位________。固体/液体燃料放热Q=________，气体燃料放热Q=________。热机工作时能量损失主要包括：燃料不完全燃烧、________带走能量（最________）、冷却损失、摩擦损失等。热机效率η=________/________×100%，η总小于________。提高热机效率的途径：________、________、________。热电站实现了能量的________利用，将燃料利用率从30%~40%提升至________。 七、自我评价表 评价标准 自我评分 目标 能说出热值的定义、公式和单位 ________ ☆☆☆☆☆ 能用Q=mq或Q=Vq进行简单计算 ________ ☆☆☆☆☆ 能辨析热值与比热容的区别 ________ ☆☆☆☆☆ 能分析热机能量流向（废气、冷却、摩擦、有用功） ________ ☆☆☆☆☆ 能计算热机效率并比较不同情况下的效率大小 ________ ☆☆☆☆☆ 能列举提高热机效率的方法并了解热电站原理 ________ ☆☆☆☆☆ 本节课我学得最好的部分是：________ 我还不太理解的部分是：________ 我打算通过________方式来加强薄弱环节 八、课后作业 完成课本第十四章第三节课后练习题。 查阅表14.3-1，计算：完全燃烧0.5kg的氢气能放出多少热量？与完全燃烧0.5kg汽油放出的热量比较，哪个更多？ 调查：你的家庭每月大约使用多少天然气？根据天然气的热值（约1.7×10⁷ J/m³），估算每月天然气完全燃烧放出的总热量。 九、参考答案 知识对比归纳表答案 热值与比热容对比：完全 | 质量 | 吸收 | q | c | J/kg | J/m³ | J/(kg·℃) | 燃料 | 所有 | mq | Vq | cmΔt 不同热机效率：6% | 低 | 40% | 45% | 高 | 80% | 梯级 课堂小结答案 q | 完全 | 质量 | 特性 | 种类 | q=Q/m | J/kg | mq | Vq | 废气 | 多 | W有用 | Q总 | 100% | 充分燃烧 | 减少损失 | 良好润滑 | 梯级 | 60%~80% 课堂练习答案 练习1：D 练习2：C 练习3：甲 学科网（北京）股份有限公司 $