第14章 第4节 跨学科：热机效率与环境保护-【木牍中考】2026-2027学年九年级上册物理同步教学优质课件（沪科版·新教材）

该初中物理课件围绕燃料的热值、热机效率及环境保护展开，通过烧水做饭、火箭发射等生活实例导入，从燃料燃烧的能量转化提问过渡到热值概念，再结合热机能量损失分析效率，最后关联环境危害与保护措施，构建完整知识支架。 其亮点在于以跨学科视角设计空气质量调研活动，引导学生结合物理与环境知识完成报告，培养科学探究与社会责任。习题解析融入摩托车、乡村天然气灶等实例，通过热值与效率计算强化科学推理和能量观念。学生能联系实际深化理解，教师可借助清晰结构与活动设计提升教学效果。

14.4 跨学科：热机效率 和环境保护 ※ 建议使用WPS2019以上版本打开 木牍中考-教学设计中心 制作 物理 HK 九年级上册 目 录 导入新课 01 讲授新课 02 习题解析 03 课堂小结 04 1. 能从跨学科视角认识燃料的热值、热机效率和环境保护的意义等； 2. 能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 本节要点 烧水做饭、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。 从人类学会用火至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料的燃烧获得的。 导入新课 天然气在空气中燃烧时，外焰温度约为1000℃。 燃料燃烧是化学能转化为内能的过程。 相同质量的不同燃料燃烧，释放的热量相同吗？ 导入新课 燃料的热值 常见的燃料有煤、石油、天然气等，部分地区还用木材等作为燃料。 研究可知，不同燃料燃烧释放的热量是不同的。 煤 天然气 石油 木材 固体 固体 液体 气体 讲授新课 燃料的热值 热值 定义： 某种燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比。 燃料燃烧生成的物质均为二氧化碳、水蒸气等不可燃物。 符号：q 国际单位：J/kg 讲授新课 燃料的热值 热值的定义式 q ：燃料的热值 Q：燃料完全燃烧释放的热量 m：燃料的质量 变形式：Q=mq 讲授新课 燃料的热值 常见燃料的热值 燃料 热值q/（J/kg） 燃料 热值q/（J/kg） 干木柴 1.2×107 酒精 3.0×107 焦炭 3.0×107 柴油 4.3×107 木炭 3.4×107 汽油 4.6×107 氢 1.4×107 煤油 4.6×107 物理意义：1kg干木柴完全燃烧放出1.2×107J的热量 讲授新课 燃料的热值 气体热值的计算 对气体燃料而言，其热值也可以采用在标准状态下某种气体燃料完全燃烧放出的热量与所用该种气体燃料的体积之比。 单位：J/m3 天然气的热值为3.3×107 ~ 4.5×107 J/m3 公式： q ：气体燃料的热值 Q：气体完全燃烧释放的热量 V：气体的体积 讲授新课 热机效率 热机燃料燃烧的能量流动 热机工作时，燃料不能完全燃烧，且燃烧释放的热量也不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消耗掉了。 汽车的尾气是黑色的，说明汽油在气缸内未完全燃烧。 讲授新课 热机效率 热机燃料燃烧的能量流动 有用功 真正转化为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时释放能量的一部分。 讲授新课 热机效率 热机效率 定义： 热机运转中，做有用功与燃料完全燃烧所释放能量的比值称为热机效率。 公式： 讲授新课 热机效率 热机效率 随着时代发展，热机效率不断提升。请上网查询蒸汽机、汽油机、柴油机及喷气式飞机发动机的效率各是多少。 现代蒸汽机的效率约为20% 汽油机的效率在20%~40%之间 柴油机的效率在30%~45%之间 喷气飞机发动机的效率在50%~60% 讲授新课 热机效率 提高热机效率的方式 主要途径： 减少热机中的各种能量损失 减少燃烧过程中的热量损失 内燃机要掌握火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间 蒸汽类热机常将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉燃烧 这些措施都可以使燃烧更充分 讲授新课 热机效率 提高热机效率的方式 主要途径： 减少热机中的各种能量损失 简化机械传动部分 选用优良的润滑材料减小摩擦 燃气机用‌磁悬浮轴承+高速转子‌，省去润滑系统和传动支撑结构 讲授新课 热机效率 拓展一步 “永动机”能实现吗？ 机械工作时，其工作效率能否无限提高？不少人曾经设想出一种不需要消耗能量就可以不断对外做功的机器。但是大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律，即能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。 从能量守恒定律看，机械并不能创生能量，我们无法制造出既不消耗能量又能对外做功的装置。右图是有人设想的一种能永远运动的装置——“永动机”。想一想，它真的能一直不停地运动下去吗？ 讲授新课 热机效率 拓展一步 “永动机”能实现吗？ 讲授新课 环境保护 使用热机带来的环境危害 现代工业大量燃烧煤炭、石油和天然气排放的烟尘使大气十分浑浊。 讲授新课 环境保护 使用热机带来的环境危害 排放的二氧化硫和氮氧化合物会形成酸雨，危害植物，污染环境等。 二氧化硫气体 酸雨腐蚀后的雕像 讲授新课 环境保护 保护环境的措施 （1）改进燃烧设备时，加装消烟除尘装置； （2）低碳出行； （3）改用气体燃料，普及煤气和天然气； （4）充分开发利用污染少和无污染的新能源。 讲授新课 环境保护 保护环境的措施 1992年联合国专门制定了《联合国气候变化框架公约》，并于同年在巴西里约热内卢签署生效。截至2023年7月，该公约共有198个缔约方。我国坚持走绿色、低碳、可持续发展道路，在应对全球气候变化上做出了积极的贡献。 讲授新课 环境保护 学科综合 探究空气质量 空气质量不仅影响人类生存的质量，还影响着地球上其他生物。上网查询，从跨学科的视角了解影响空气质量的因素，认识PM2.5对人体的伤害，了解我国及世界各国治理空气污染的举措，在此基础上，完成一份关于如何净化空气、保护环境的调研报告，提出相关的改进建议。 讲授新课 1．把质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃，水吸收的热量为_____________ J，若用天然气来提供这些热量（不计热量损失），则需要完全燃烧__________ m3的天然气[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.6×107J/m3]。 5.04×105 0.014 习题解析 2.如图所示，在热机的原理实验中，完全燃烧3×10−3kg的酒精可放出________J的热量；加热过程中观察到风车慢慢转动，其能量转化方式与内燃机的________冲程类似。（q酒精=3.0×107J/kg） 3. 张雪机车创造了中国摩托车制造商在WSBK赛事中的历史性突破。该机车大量使用密度较小的碳纤维材料，有助于_________（选填“增大”或“减小”）机车惯性；比赛过程中，油箱内的汽油用去一半，剩余汽油的热值将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 9×104 做功 减小 不变 习题解析 4. 为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气灶。用某品牌燃气灶将4kg、初温为25℃的水加热至沸腾（一个标准大气压下），消耗了0.03m3的天然气，则此天然气灶的热效率为_______%。[水的比热容 c =4.2×103J/（kg⋅°C），天然气的热值 q =7.0×107J/m3] 60 习题解析 5.如图所示，氢燃料电池大巴行驶时可实现CO2的零排放，而柴油动力大巴每燃烧1.25L柴油排放的CO2约3kg。某柴油动力大巴行驶100km耗油25L，这25L柴油完全燃烧可释放热量_________J；如果改用氢燃料电池大巴行驶100km可减少约_________kg的CO2排放。（柴油的热值为3.44×107J/L） 8.6×106 60 习题解析 燃料的热值 热机燃料燃烧的能量流动 跨学科：热机效率和环境保护 热机效率 提高热机效率的方式 定义 简单计算 公式 常见物质热值 热机效率的定义及公式 环境保护 课堂小结 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.1 $