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“燃料的热值”和“热机效率”核心知识点展开，以神州二十号发射新闻导入提问火箭燃料选择，从原始到现代燃料使用过渡，通过实验探究不同燃料放热本领，引出热值概念，再结合热机能量损失分析效率公式及应用，构建完整知识脉络。 其亮点在于通过科学探究（控制变量法、转换法设计燃料放热实验）和科学思维（比值定义法建立热值概念），结合火箭用液氢、汽车节能等实例，落实能量观念与科学态度。采用实验与计算结合的教学方法，小结清晰列公式，助学生构建知识体系，教师可提升教学效率。

神州二十号发射 思考：火箭发动机中为什么采用氢做燃料呢？ 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。（烧水做饭、现代科技的汽车、飞机、火箭等） 想想议议 想一想，你见过的燃料有哪些？ 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？ 固体燃料 液体燃料 气体燃料 木柴 煤 汽油 柴油 酒精 煤气 天然气 沼气 　　现代生活中，我们常用煤气烧水煮饭，而不再使用木柴；汽车选择汽油、柴油作为燃料，火箭选择液氢作为主要燃料。 　　在不同领域使用不同的燃料，这是为什么呢？和燃料自身某种性质有关吗？ 　　相同质量（或相同体积）的不同燃料，通过燃烧释放的热量不同。 提出问题 提出猜想 设计实验 实验设计：选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。 实验方法：控制变量法和转换法　 干木柴 实验过程： 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。 温度 燃料 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 实验数据： 实验结论： 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。 比值定义法——放出的热量与质量之比。 为了比较燃料的特性,引入了“热值”这一物理量。 燃烧相同质量的不同材料，放出的热量是不同的。 同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。 物理意义： q汽油=4.6×107J/kg表示： 1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6x107J。 为什么火箭大多用液氢作为原料？ 因为氢的热值大 关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ） A. 热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量 B. 10kg木炭比1kg木炭的热值大 C. 热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多 D. 燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关 D 下列关于热值的说法正确的是（ ） A. 2 kg 煤的热值大于 1 kg 煤的热值 B. 燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C. 0.5 kg 酒精完全燃烧时放出的热量为1.5×107 J， 则此酒精的热值是 0.75×107 J/ kg D. 燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 D 用煤气将1kg的水烧开（从25℃加热到100℃），这些煤气完全燃烧放出热量是多少J？水吸收的热量是多少J？ （煤气的热值是3.9×107J/m3） Q放 = qV煤气 = 9.204×105 J = 3.9×107 J/m3×0.0236m3 Q吸= cm水Δt = 3.15×105 J = 4.2×103 J/(kg · ℃)×1 kg×(100℃-25 ℃） 克服机械摩擦所消耗的能量 机械传热损失的能量 燃料不能完全燃烧 汽车排出的废气有汽油味，说明燃料不能完全燃烧。 在汽车行驶过程中，内燃机中的燃料能够完全燃烧吗？ 燃料燃烧释放的能量到哪里去了？ 燃烧的化学能 废气带走的能量 做有用功的能量 二、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能量之比，叫作热机的效率。 机械效率 烧水的效率 热机的效率 　 有用功 水吸收的热量 有用功 总功 燃料完全燃烧放出的热量 燃料完全燃烧放出的热量 表示符号： （η总小于1） 常见热机的效率 蒸汽机 6%~15% 柴油机 30%~45% 汽油机 20%~40% ①使燃料充分燃烧。 ②尽量减少各种热量损失。 ③在热机的设计和制造上提高技术水平和使用新材料。 ④保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的能量。 如何提高热机的效率？ 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。 对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 ) 　　A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 　　B．燃料没燃烧时就没有热值 　　C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值， 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 　　D．容易燃烧的燃料热值一定大 C 　　已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。 解：Q = mq = 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J m = Q c (t -t0) 8.4×106 J 4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃) 　　 = 　　 = 40 kg 完全燃烧15kg热值是 3.4×107J/kg的木炭，能产生多少热量？想要获得这些热量，需要完全燃烧多少千克氢气？(q氢=1.4 ×108J/kg) 解：Q = qm = 3.4×107J/kg×15kg= 5.1×108J 　　m = Q q氢 5.1×108 J 1.4×108 J/kg = ≈ 3.64 kg 　　一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。 35% 1．燃料的热值 2．烧水的效率： 3．热机的效率： （完全燃烧放出的热量与质量之比） 单位：焦每千克（J/kg） 对某些气体燃料： ，焦每立方米（J/m3） 1.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 ) A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B.燃料没燃烧时就没有热值 C.就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 D.容易燃烧的燃料热值一定大 C 5.用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。天然气热值3.2×107J/m3。求： （1）天然气完全燃烧放出热量 （2）水吸收的热量 （3）天然气灶的效率 （见教材P34 练习与应用） 1. 有人认为，无烟煤的热值比干木柴大，完全燃烧时无烟煤放出的热量比干木柴多。你认为呢？说说理由。 燃料完全燃烧时放出的热量，除了与燃料种类(热值)有关外，还与燃料的质量有关，题中未给出两种燃料的质量信息，所以此观点不正确. 2. 某人提着一袋质量为 5 kg 的大米，从 1 层步行至 5 层，每层楼的层高为 3 m，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: g 取 10 N/ kg，汽油的热值 q ＝4.6×107 J/kg. 人对大米做的功W ＝Gh ＝mgh ＝5 kg×10N/kg×(5－1)×3m＝600 J 汽油完全燃烧放出的热量 Q放＝W ＝ 600 J， 由 Q放＝mq 得 需要汽油的质量 3. 如果干木柴跟煤油放出的热量相等，那么干木柴的质量应 该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。 解：因为Q放=m木柴q木柴=m煤油q煤油，查出q木柴=1.2×107J/kg，q煤油=4.6×107J/kg，所以 即干木柴的质量等于煤油质量的 3.83 倍。 4. 全球汽车保有量在迅速增长，截至2024年底，我国燃油汽车保有量约为 3.2 亿辆。假设每辆汽车每年耗油 1.8 t，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: 设燃油的热值为 q，则每辆汽车每年所做的有用功 W有用＝ηQ ＝ηmq ＝30％×1.8 t×q ＝ 0.54 t×q，内燃机提高效率后，做同样多的有用功，消耗的燃料完全燃烧放出的热量 所需燃料的质量 每辆车每年节约燃油 1.8 t－1.742 t = 0.058 t， 3.2亿辆车每年节约燃油 3.2×108×0.058 t = 1.86×107 t. 5. 提高热机的效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答 问题的提纲，不必展开陈述。 解：减少有害气体的排放量，降低对空气的污染。减少燃料的消耗，节约能源。 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $