10.5 调查燃料的利用及其对环境的影响（教学课件）物理新教材北师大版九年级全一册

该初中物理课件围绕燃料的利用及其对环境的影响，系统讲解燃料种类、热值、利用效率及环境影响。通过生活中燃料使用的问题导入，引导学生从认识燃料特性到理解效率计算，再到分析环境影响，构建递进式学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学态度，通过“比较不同物质放热能力”实验、家庭燃料调查等实践活动，结合双碳目标培养环保意识。利用图片、动图及视频辅助教学，典例分析强化科学思维，助力学生提升探究能力，也为教师提供丰富教学资源。

（本课件包含PPT40张；图片：23张；动图：15个；教学视频：4个） 物理九年级全一册 •北师大版 第十章 机械能、内能及其转化 第5节 调查燃料的利用及其对环境的影响 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道燃料的热值并会简单地计算；了解不同燃料的利用率和热机效率；调查燃料的利用及其对环境的影响。 02 科学思维 引导学生运用观察、分析、归纳等方法，调查燃料利用与环境保护的关系，提高跨学科知识整合能力。 03 科学探究 通过调查家用燃料的利用，培养学生提出问题、设计方案、实施调查、分析数据等科学探究能力。 04 科学态度与责任 培养学生关注社会、关注家用燃料使用对环境的影响，提高合理使用燃料和节能减排的环保意识。 教学重难点 教学难点 教学重点 了解燃料的利用效率并会简单地计算。 设计并实施有效的调查燃料的利用对环境的影响，并分析调查结果。 课堂引入 柴草、煤、天然气等都是生活中常用的燃料。不同燃料之间有什么特性差异?燃料的利用对人类社会发展有什么意义?对环境有什么影响呢？ 本节课我们将一起来探究这个问题！ 知识点1 认识常见的燃料 知识点1：认识常见的燃料 1.燃料的概念： 能够燃烧的物质称为燃料，我们通常将燃料分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料。 2.燃料的种类： （1）固体燃料主要有木材、煤、木炭、固体酒精等。 （2）液体燃料主要有汽油、煤油、柴油、酒精等。 （3）气体燃料主要有天然气、液化石油气、沼气、煤气、氢气等。 知识点1：认识常见的燃料 3.燃烧的能量转化： 燃烧是一种化学反应，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 想想议议： 相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？ 【实验】比较不同物质放热能力 （1）实验器材：烧杯、水、干木柴、酒精，铁架台，天平、秒表等。 （2）实验方法： 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。 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。 燃料 温度 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 为了比较燃料的特性了，引入了“热值”这个物理量。 实验数据： 实验结论： 相同质量的不同燃料放出的热量不同。 （质量和初温相同） 知识点1：认识常见的燃料 知识点1：认识常见的燃料 4.燃料的热值： （1）定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示。 （2）单位：焦/千克，符号为 J/kg（固体和液体燃料） 焦/立方米，符号为 J/m3（气体燃料） （3）意义：热值表示燃料的燃烧特性、化学能转化为内能的本领大小。热值大，说明相同质量（或体积）的这种燃料完全燃烧时放出的热量多，即化学能转化成的内能多。 （4）影响因素：热值与燃料的种类有关，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。 知识点1：认识常见的燃料 4.燃料的热值： （5）常见燃料的热值表： 【例】如果给汽车加30kg汽油，完全燃烧放出的热量为 Q放=qm=4.6×107J/kg×30kg=l.38×109J 知识点1：认识常见的燃料 4.燃料的热值： 典例分析 例1 关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　） A．没有燃烧的燃料，其热值等于零 B．燃料的热值与其质量和燃烧状态无关 C．燃料完全燃烧时，它的热值最大 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 【答案】B 【详解】ABC.1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值，热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故AC错误，B正确； D.由Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量与热值和质量有关，与温度无关，故D错误。故选B。 典例分析 例2 甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与质量的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ） A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值 B．完全燃烧甲、乙两种燃料加热同一锅水至沸腾，所需乙燃料的质量更小 C．完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多 D．使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于100% 【答案】C 【详解】AC．由图像可知，当燃料质量 相同时，甲放出的热量大于乙放出的热量。根据热值公式 可知，甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A错误，C正确； B．加热同一锅水至沸腾，水吸收的热量相同，即需要的总热量一定。因为甲的热值大，根据 可知，完全燃烧所需甲燃料的质量更小，故B错误； D．热机效率取决于有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，虽然甲的热值大，但热机做的有用功不一定多，所以效率不一定高，由于存在能量损失，热机效率一定小于 ，故D错误。故选C。 知识点2 了解燃料的利用效率 知识点2：了解燃料的利用效率 1.燃料的有效利用： 用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 知识点2：了解燃料的利用效率 2.锅炉的效率： （1）锅炉是利用燃料或其他能源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径： 一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等； 二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 知识点2：了解燃料的利用效率 3.热机效率： （1）热机的能量流向图：热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。 真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 3.热机效率 （2）定义：热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。 （3）公式： η 或 η 其中W有用表示对外做的有用功，Q放表示燃料完全燃烧所释放的能量。 （4）物理意义： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 知识点2：了解燃料的利用效率 （5）常见的热机的效率： 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~40% 柴油机的效率为30%~45% 喷气式发动机的效率为50%~60% 知识点2：了解燃料的利用效率 知识点2：了解燃料的利用效率 3.热机效率： （6）提高热机效率的主要途径： ①减少燃烧过程中的热量损失。 ②尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少能量损失。 ③设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 汽车发动机添加机油 4.实践活动： 请选择一种热机作为研究对象。查阅资料： （1）了解该热机的发展历程。 （2）热机效率情况和效率提升的途径。 （3）热机的特点和适用的场合。 （4）思考社会生产力水平及科学技术的进步对这种热机发展的影响。 （5）热机的发展对人们生产生活的影响。 完成以上调查报告，并与同学交流。 知识点2：了解燃料的利用效率 典例分析 例1 为了缓解能源紧缺问题，提高热机的效率变得越来越重要。下列有关热机效率的说法中，正确的是（ ） A. 尽量减少热机内部各部伴间的摩擦可提高热机效率 B.使用的燃料热值越高，热机的效率越高 C.目前有些新型燃料汽车实现了“零排放”，它们的热机效率可达到100% D. 柴油机的效率一般低于汽油机的效率    【答案】A 【详解】A．使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可减少热量的损失，提高效率；C.热机在工作过程中不可避免地存在能量的损失，所以热机效率永远要小于100%；D.柴油机的效率一般30--35%.;汽油机的效率一般25-30%。 典例分析 例2 用燃气灶烧水，燃烧2kg的煤气，使200kg的水从20℃升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg。求： （1）2kg煤气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）燃气灶烧水的效率。 【答案】（1）8.4×107J；（2）4.2×107J；（3）50%。 【解析】（1）2kg煤气完全燃烧放出的热量 Q放=mq=2kg×4.2×107J/kg=8.4×107J （2）水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×200kg×（70℃-20℃）=4.2×107J （3）燃气灶烧水的效率 η＝==50% 知识点3调查燃料的利用对环境的影响 知识点3：调查燃料的利用对环境的影响 1.燃料利用的优点： 燃料的利用改善了人类的生活，促进了社会的发展。 2.燃料利用的危害： 煤、石油等燃料往往含有杂质，在燃烧时会产生二氧化硫等有害气体，在燃烧不充分时，还会产生烟尘和一氧化碳。这些烟尘、废气是大气污染的主要来源。 知识点3：调查燃料的利用对环境的影响 3.温室效应： 煤炭、石油和天然气等化石燃料过多燃烧排放出大量的二氧化碳，还会导致温室效应加剧。温室效应会导致全球气候变暖，冰川加速熔化，海平面上升，居住在海岸边的人和动物都会受到威胁。温室效应还会导致气候异常，高温、热浪、热带风暴、龙卷风等自然灾害加重。 知识点3：调查燃料的利用对环境的影响 4.我国能源利用措施： 我们既要有效地利用能源，又要很好地控制和减弱能源的利用对环境的不利影响。节约资源和保护环境是我国的基本国策。 （1）加强立法，控制人为污染. （2）改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。 （3）推广、普及“环保型能源”。 （4）提高燃料利用率。 （5）种植绿色植物，净化空气。 知识点3：调查燃料的利用对环境的影响 5.双碳----碳达峰碳中和： 2020年9月，在第七十五届联合国大会上， 我国首次明确给出碳达峰碳中和时间表，力 争使二氧化碳排放量于2030年前达到峰值， 并争取在2060年前实现碳中和。 知识点3：调查燃料的利用对环境的影响 6.实践活动： （1）分组调查：调查你的家庭在生活中使用燃料的情况，包括燃料的种类和用量等。为减少碳排放，你的家庭有哪些节能减排的装置和行动? （2）查阅的资料调查当地燃料结构近年来的变化，研究和讨论这些变化对环境保护和社会发展的意义。 （3）对当地空气污染的主要污染物的种类、来源及对环境的影响进行论证，并提出减少污染的措施。 完成一篇关于燃料的利用与环境保护的调查报告。 典例分析 例1 下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（　　） A．热机的效率能达到100% B．热机的大量使用不会造成环境污染 C．使用热值更高的燃料，可以有效提高热机的效率 D．改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染 【答案】D 【详解】A．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，效率不可能达到100%，故A错误； B．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故B错误； C．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，与燃料的热值高低无关，而是与燃料是否充分燃烧、克服机械摩擦做的功等因素有关，提高燃料的利用率是提高热机效率的关键，故C错误； D．改进热机性能，可以增大有效利用的能量，减少排放污染，提高热机的效率，故D正确。故选D。 课堂小结 热机效率 燃料 热值 热机的效率 分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料。 燃料燃烧过程中化学能转化为内能。 定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比。 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。 公式： 单位： 焦/千克（J/kg） 焦/立方米，（J/m³） 或 公式： 提高热机效率的方法 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1.下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D．焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量 D 课堂练习 2.用烟煤烧水时，将10kg的水从 加热到 ，燃烧了1.4kg的烟煤，烟煤的热值为 ，则水吸收的热量是 J，烧水的热效率是 。 3.36×107 8% 课堂练习 3.有经验的维修师，通过观、闻等方式，就可以初步判断一台柴油机的效率高低。下列判断方式不可靠的是（　　） A．观察尾气的颜色是否发黑 B．闻尾气中柴油味的浓淡 C．观察柴油机外观是否干净 D．感受排气管附近温度的高低 C 课堂练习 4.小明家有辆排量为1.6L的汽车。 (1)汽油的热值为 ，说明1kg汽油_______燃烧放出的热量为 。 (2)汽车行驶100km油耗约为5kg。若这些汽油完全燃烧，可放出_______J热量，燃油汽车产生的_______对环境会造成污染 【答案】(1)完全 (2) 2.3×108 废气 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“自我检测” 自主安排 完成“拓展阅读” 谢谢聆听 谢谢聆听 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf57.77.100 $