2.2 热机效率 课件-2026-2027学年教科版物理九年级上学期

该初中物理课件聚焦“热机效率”核心知识点，涵盖燃料热值概念、热机能量流向分析、效率计算公式及提高措施。课堂导入从烧水时燃料热量去向的生活现象切入，通过分析有效利用与散失比例，引出热机能量损耗问题，搭建从生活到物理的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点是以核心素养为导向，结合生活场景（如汽车内燃机能量分配）和航天实例（长征火箭原理），培养科学思维（定量计算燃料放热与效率、归纳能量损耗因素）和科学态度（节能环保意识）。采用数据化能量流向分析与分层练习，学生能直观理解知识应用，教师可依托清晰结构高效开展教学。

2. 热机效率 教科版（2024）物理（九年级 上册） 第2章 改变世界的热机 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 物理观念： 从生活现象入手感知不同燃料的放热本领差异，建立热值物理概念；掌握燃料放热公式与热机效率定义，明确热机能量流向，理解燃料燃烧能量转化规律，构建清晰的热学能量认知观念。 科学思维： 通过对比不同燃料的放热能力、分析热机的能量损耗途径，学会归纳与对比物理规律；结合公式完成燃料放热、热机效率的定量计算，依托实际数据推理分析问题，提升物理计算与逻辑推理的科学思维能力。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 科学探究： 结合生活中燃料燃烧、热机工作的真实场景，观察分析燃料放热差异与热机能量损耗情况，依托情境探究热值意义与热机效率影响因素，体会物理知识在能源利用中的实际价值。 科学态度与责任： 了解当前能源危机与环境问题，认识提升热机效率、节约能源的重要意义，树立节能环保意识，主动关注能源利用与生态环境，培养以物理知识服务社会的责任感。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 教学难点： 1.理解燃料热值的概念，掌握燃料燃烧放热计算公式及简单计算。 2.掌握热机能量流向，理解热机效率的概念，会用公式计算热机效率。 教学重点： 1.结合实际情境分析热机的能量损耗原因，理解影响热机效率的因素。 2.熟练结合热值、热机效率公式进行综合计算题的分析与运算。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 发现可以利用内能做功并制造出热机，是了不起的历史大事。热机促使了工业化社会的出现。科学家、工程师们不断对热机进行改进，他们的目的是什么？ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 热机效率 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 对热机中的能量转化进行研究，可以改进热机性能、有效利用资源，减少排放污染。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 （1）废气带走很大一部分能量 四冲程内燃机的一个工作循环中， 排气冲程将汽缸中的废气排放掉，但此时废气的温度仍很高，内能损失较大。 在内燃机里，燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？ 【分析】 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 （2）一部分能量消耗在散热上 热机大部分是由金属制成的，金属是热的良导体，传递了燃料燃烧所释放的部分能量，所以散热也是能量损失的一个方面。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 （3）克服摩擦做功 活塞和曲轴在运动时要克服摩擦做功，这部分能量也要靠燃料燃烧产生的内能来提供。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 （4）输出有用功 输出的有用功，是指对我们有用的那部分机械能。 【结论】 热机中燃料燃烧放出的热量只有一部分用来做有用功。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 热机一般是通过燃料的燃烧来做功的。燃料燃烧放出的能量，并不能全部用来做有用功。汽油在热机汽缸内燃烧释放的能量，只能有一部分能转变为对外做有用功的能量。 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 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫作热机的效率（efficiency），用来描述热机的性能。 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 公式： W有 Q放 η＝ 单位：焦耳（J） 单位：千克（kg） 常用百分数表示 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%~30%，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 改变世界的热机 18世纪中后期，蒸汽机的应用，实现了纺织工业机械化。 18世纪末，蒸汽机广泛应用在采矿业上。 用蒸汽轮机发电的火电站 从18世纪60年代开始，蒸汽机在纺织、采矿、冶炼和交通运输等方面得到了广泛应用，结束了以人力、畜力为主要动力的漫长历史。机械化的工厂，使世界进入了以“火”为动力的“蒸汽机时代”，完成了人类的第一次工业革命。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 提高生产力 改变交通方式 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 大部分农业机械是靠柴油机工作的 用蒸汽轮机发电的火力发电厂 最简单的轮机 为了获得更强大的动力、更高的效率，人们以极大的热情去探索，设计出种类繁多、构造各异的现代热机。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 在航空航天中，使用的是更加高效的喷气式发动机。 热机使登天揽月、日行万里的梦想成为现实，世界因此而改变。 以热机为基础的各种交通工具正在将地球变成“地球村” 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 飞向太空 人类很早就梦想着飞向太空。14世纪末，我国有一位官吏叫万户，精心制作了一个以47支火箭作动力的装置，进行了“飞天”尝试，成为人类飞行史上的先驱。 中国古代的火箭 　　竹筒内装上火药，点燃火药，火药燃烧后产生的气体体积膨胀，从竹筒的尾端向后高速喷出，推动箭筒向前飞行。这和现代火箭发动机的原理是一样的。 工作原理： 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 　　我国不仅是火箭的发源地，还是一个航天大国，我国的长征系列运载火箭，有着极佳的性能。 中国长征系列运载火箭 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 　　常用的火箭是多级火箭。如右图所示是一枚三级火箭的运行过程。火箭的第一级燃料用完以后就自动脱落，以减少质量 ；随后第二级点火发动，燃料用完后也将自动脱落，再点燃第三级，飞船进入预定轨道。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 2012年6月18日，“神舟九号”飞船与“天宫一号”交会对接成功，将三位航天员送入“天宫一号”实验舱。 2021年6月至2023年5月，“长征二号F”运载火箭托举“神舟”飞船，先后将5批航天员送上中国空间站。 中国已跨入“太空文明”新时代 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 中国空间站问天实验舱发射过程 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 总结+练习 热机 效率 热机效率 改变世界的热机 定义：有用功与燃料完全燃烧放热之比 意义：衡量热机性能关键指标 飞向太空 原理：燃料燃烧喷气，内能转机械能（与现代火箭发动机同源） 应用：我国长征火箭，助力航天事业 蒸汽机时代：推动第一次工业革命，实现机械化 现代热机：种类多样，应用广泛（汽车、发电、航天等） 能量流向分析（以汽车内燃机为例） 损耗：废气、冷却水、摩擦辐射等 有用功分配：克服各类阻力等 计算公式： 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明( ) A.汽油机甲做的有用功多 B.汽油机甲比乙用的汽油少 C.完全燃烧等量的汽油，汽油机甲比乙转化为有用功的能量多 D.相同的时间内，汽油机甲比乙所用的汽油少一些 √ 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：汽油机甲的效率比乙的高，说明汽油机甲的有用功占燃料燃烧放出热量的比例高，即燃烧相同的汽油，甲做的有用功多；或者是做相同的有用功，甲消耗的燃料少。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是(      ) A.甲图为压缩冲程 B.该汽油机的效率为30% C.甲图曲轴的转动靠惯性完成 D.汽油的热值不随汽油机效率的升高而增大 √ 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：A.由图甲可知，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故A错误； B.由图乙能量流向图可知，该汽油机的效率为 ，故B错误； C.汽油机的工作冲程中，吸气、压缩、排气冲程均是由飞轮惯性完成，做功冲程靠燃料内能做功完成，故C错误； D.热值是燃料的属性，与热机的效率无关，因此汽油机效率的升高，热值不变，故D正确。故选D。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43%；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有(      ) A.尽量使用热值大的燃料 B.优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 C.使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D.车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重 √ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 答案：A 解析：增大热机效率的方法：1.尽量减少各种热损失；2.使燃料完全燃烧，保持良好的润滑；3.减少摩擦损失的能量。 A.使用热值大的燃料，只是相同质量的燃料可以放出更多的能量，但是不能改变能量的转化率，不能提高热机的效率，故A符合题意； B.使燃料燃烧的更充分，可以提高能量的利用率，即提高热机效率，故B不符合题意； C.热机内部的摩擦是额外功产生的最主要的原因，减少摩擦可以提高热机效率，故C不符合题意； D.减少车本身的自重，可以减少轮胎与地面的摩擦，可以提高热机效率，故D不符合题意。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 元旦假期，小晋一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车发动机全程的平均功率为11.5kW。（汽油的热值 ）求： (1)汽车通过隧道的平均速度； (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； (3)汽车通过隧道发动机的效率。 （1）20m/s （2）4.6×106J （3）30% 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 答案：(1)20m/s (2)4.6×106J (3)30% 解析：(1)由题意得，汽车行驶路程 ，行驶时间 故汽车通过隧道的平均速度 (2)由题意得，消耗汽油的质量 ，汽油的热值 故完全燃烧汽油放出的热量 (3)由题意得，发动机平均功率 ，行驶时间 计算牵引力做的有用功 故汽车通过隧道发动机的效率 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 谢谢观看 $