2.2 热机效率（教学课件）物理新教材教科版九年级上册

该初中物理课件聚焦热机效率及改变世界的热机，通过“科学家改进热机的目的是什么”的问题导入，引导学生从分析内燃机能量流向入手，逐步构建热机效率的定义、公式及能量损失分析，形成从概念到应用的知识支架。 其亮点在于结合科学思维与科学态度，通过汽油机能量流向图分析、航空煤油燃烧计算等典例，培养学生推理与模型建构能力，课堂练习融入自制火箭模型探究，渗透能量观念与可持续发展意识。小结系统梳理知识，助力学生高效掌握，教师可直接用于教学，提升课堂效率。

物理九年级上册 •教科版 第八章 改变世界的热机 第2节 热机效率 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解热机效率概念，知晓热机存在能量损耗，掌握热机效率计算公式，树立能量合理利用的观念。 02 科学思维 分析热机能量流向，能完成热机效率相关计算，通过推理探寻减少能量损失、提高热机效率的方法。 03 科学探究 依托实例分析能量损耗情况，合作探讨提升热机效率的途径，提升数据分析与归纳总结能力。 04 科学态度与责任 认识低效热机造成能源浪费与环境污染，树立节能环保意识，关注热机技术的创新发展。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 理解热机效率概念，掌握效率公式 2. 分析热机工作过程中的各类能量损失 3. 掌握提高热机效率常用途径 1. 分析热机能量流向，辨别能量损耗 2. 热机效率相关综合计算 课堂引入 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？ 知识点1 热机效率 知识点1：热机效率 在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了呢？如图表明了某汽车内燃机的能量流向，也表明了有用功在汽车运行中的分配。对照此图，请和同学讨论，描述能量的变化情况。 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。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。 知识点1：热机效率 热机效率 定义：我们把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。 公式： η=×100% 推导式： =η = 物理意义：描述热机的性能 热机在工作过程中有能量损失 η 知识点1：热机效率 一些热机的效率 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：50%—60% 知识点1：热机效率 提高热机效率的方法 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采用先进的技术 4、注意保养，保证良好的润滑 5、设法利用废气的能量，提高燃料的利用率 典例分析 【典例】1.如图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是（     ） A．有用机械能所占比例最大 B．废气带走的能量占比为25% C．该汽油机的效率为35% D．减少机械摩擦能提高汽油机效率 D 【详解】A．根据图乙，机械自身消耗能量占35%，废气带走能量占40%，有用机械能占比为 ,有用机械能所占比例不是最大，故A错误； B．由图乙可知，废气带走的能量占比为40%，不是25%，故B错误； C．汽油机的效率等于有用机械能占燃料完全燃烧放出内能的比例，即25%，不是35%，故C错误； D．减少机械摩擦，可以减少机械自身消耗的能量，使更多内能转化为有用机械能，能提高汽油机效率，故D正确。故选D。 典例分析 【典例】2.我国成功研制出全球首台采用标准航空煤油驱动的斜爆震发动机。若某次试飞中，该发动机消耗500kg航空煤油，航空煤油完全燃烧能释放出_________J的热量；若发动机的效率为40%，则此次试飞中产生的有用机械功为_________J。（航空煤油热值为 ） 2.15×1010 【答案】 【详解】根据燃料完全燃烧放热公式 可知，完全燃烧能释放出热量 根据热机效率公式 可知，有用机械功为 η=×100% 8.6×109 知识点2 改变世界的热机 知识点2：改变世界的热机 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，完成了人类的第一次工业革命。 知识点2：改变世界的热机 水蒸气驱动叶轮转动，这是最简单的轮机。轮机广泛应用在早期的火车、现代大型火力发电厂以及大型舰船上。 知识点2：改变世界的热机 在很多汽车、农业机械、轮船上配备的是汽油机和柴油机。 知识点2：改变世界的热机 在航空航天中，使用的是更加高效的喷气式发动机 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使用的是火箭发动机。 典例分析 【典例】1．下列运输工具的热机工作时不需要空气的是（     ） A．直升机 B．游艇 C．货车 D．火箭 D 【详解】热机工作需要氧气支持燃烧，不同热机的氧气来源不同。直升机、游艇、货车的热机都是内燃机，需要从空气中获取氧气来燃烧燃料；火箭发射自带氧化剂，不需要依靠空气中的氧气，在真空环境也能工作，故选D。 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 探究新知 1.如图所示是小星用饮料瓶自制的火箭模型，从瓶口喷入雾状酒精，并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，瓶内产生电火花，纸筒立即飞出。下列有关分析正确的是（     ） A．纸筒飞出后，瓶内气体的内能增大 B．若瓶内酒精完全燃烧，热机效率将达100% C．酒精不完全燃烧时，其热值不变 D．燃气推动纸筒飞出的过程，相当于内燃机的压缩冲程 C 课堂练习 探究新知 【详解】A．瓶内气体推动纸筒飞出时，气体对纸筒做功，瓶内气体的内能减小，内能转化为纸筒的机械能，故A错误； B．热机工作时，不可避免会有热量散失、克服机械摩擦消耗能量等，因此即使燃料完全燃烧，热机效率也不可能达到，故B错误； C．热值是燃料本身的固有属性，只和燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，因此酒精不完全燃烧时热值不变，故C正确； D．燃气推动纸筒飞出的过程是内能转化为机械能，对应内燃机的做功冲程；压缩冲程是机械能转化为内能，故D错误。 故选 C。 课堂练习 探究新知 2．汽油的热值为 ，燃烧过程中汽油的热值___________（选填“增大”“不变”或“减小”）；某汽车发动机的热效率为40%，在平直公路上匀速行驶时，牵引力为920N，则燃烧0.5kg的汽油最多能让这辆汽车行驶___________km。 不变 【答案】 不变 10 【详解】热值是燃料的固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃料的燃烧状态、质量等因素无关，因此燃烧过程中汽油的热值不变； 完全燃烧0.5kg汽油放出的热量 由热效率公式 得汽车获得的有用功 根据功的公式W=Fs得汽车行驶的距离 η=×100% 10 课堂练习 探究新知 3.我国家用小汽车的普及率越来越高，某次测试，小汽车在一段平直的公路上匀速行驶了10km，受到的阻力是800N，消耗汽油0.7L。汽油的密度 ，热值 ，求： (1)该汽车牵引力做的功； (2)完全燃烧0.7L汽油放出的热量； (3)此次测试汽车发动机的效率。 (4)请根据你所学知识，为提升该汽车发动机效率提供可操作方案。 课堂练习 探究新知 【答案】(1) 8.6×106J (2) 2.254×107J (3)35.5% (4)定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗 【详解】（1）由题意得，小汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，故牵引力 行驶路程 则汽车牵引力做的功 （2）由题意得，消耗汽油的体积 则汽油的质量 完全燃烧汽油放出的热量 （3）汽车发动机的效率 （4）提升发动机效率的可操作方案：定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗；使用清洁高品质燃油，提升燃烧效率；优化发动机结构，减少热量散失等。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $