14.3 热机的效率 课件-2026-2027学年人教版九年级物理全一册

该初中物理课件围绕“热机的效率”展开，涵盖燃料分类与能量转化、热值概念及计算、热机效率定义与应用等核心知识点。课堂导入通过“温故知新”复习机械效率和热机基础知识，搭建新旧知识联系的学习支架。 其亮点在于以探究实验为核心，通过比较酒精和干木柴燃烧加热水的实验，培养科学探究能力，结合数据表格分析强化科学思维。注重物理观念落实，如明确热值是物质属性、效率公式的实际应用，多样化练习帮助学生巩固。教师使用可提升教学效率，学生能提升解决实际问题的能力。

第二节 热机的效率 第14章 内能的利用 主讲人：xx 时 间：2025.10.08 人教版物理九年级全一册 温故知新 机械效率（η）= W有 W总 ×100% 有用功 必须要做且对我们有用的功。 总功 物体所受所有外力做的功之和。 额外功 并非我们需要但不得不做的功。 Q放 废气带走的能量 W1 W有 W2 摩擦、散热等带走的能量 Q放=W有+（W1+W2） 机械效率 η = W有 Q 放 ×100% 蒸汽机效率 6% ~ 15% 汽油机效率 20% ~ 30% 柴油机效率 30% ~ 45% 02.燃料的热值 温故知新 （1）什么样的机械叫热机？ （2）汽油机和柴油机的共同特点有哪些？ （3）用于做功的内能从何而来？ 利用内能做功的机械 4个冲程 ② 燃料在气缸中燃烧，产生高温高压气体，推动活塞运动。 柴油或汽油在气缸中燃烧产生 目录/Contents 01 燃料 02 燃料的热值 03 热机的效率 01 燃料 把能够燃烧，并且放出热量的物质叫做燃料。 01.燃料 古 代 现 代 （1）燃料的分类 固体燃料 液体燃料 气体燃料 （2）能量转化：化学能转化为内能 01.燃料 煤炭 石油 天然气 木柴 汽油、煤油、柴油、液化气 01.燃料 用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，水升高的温度相同吗? 01.燃料 探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少? 用电子秤称出质量相同的酒精和干木柴各 5g 01.燃料 探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少? 用电子秤称出质量相同的水 200g 01.燃料 探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少? 水的初温都是 28℃ 01.燃料 探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少? 01.燃料 探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少? 燃烧干木材加热水末温是 62℃ 燃烧酒精加热水末温是 83℃ 01.燃料 探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少? 加热前的 水温t0 /℃ 燃料燃尽 后的水温t /℃ 水温的 变化t /℃ 5g 酒精 28 83 55 5g 干木柴 28 62 37 实验结论： 用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 温度 燃料 热值 01.燃料 02 燃料的热值 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 02.燃料的热值 1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程 2、表达式： q m Q = 3、单位：焦 / 千克 （J/kg） 热量（J） 质量（kg） 4、热值是物质自身的一种属性，与热量、质量、体积、是否完全燃烧等均无关系 02.燃料的热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 最大 最小 气体的热值单位 物理意义是： 表示1kg的干木柴完全燃烧所放出的热量约为1.2×107J 02.燃料的热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 物理意义是： 表示1m³的煤气完全燃烧所放出的热量约为3.9×107J q V Q = 02.燃料的热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 为什么火箭用液态氢作为燃料？ 热值大 体积小 02.燃料的热值 1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程 2、表达式： q m Q放 = 3、单位： J/kg J kg q V Q放 = J m3 J/m3 当燃料为固态或液态时 当燃料为气态时 练 习 1.下列说法正确的是（ ） A.一杯酒精用掉一半，热值也减少一半。 B.燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关。 C.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小。 D.燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值。 B 练 习 2. 下列关于热值的说法中正确的是( ) A.若采取措施,使燃料燃烧的更充分，则可以提高燃料的热值 B.容易燃烧的燃料的热值一定大 C.燃料燃烧时，随着不断放热,它的热值越来越小 D.煤的热值比干木柴的大，煤燃烧放出的热量比干木柴的多 E.煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧时放出的热量比酒精多 F. 任何燃料实际燃烧放出的热量，都比按热值计算出来的数值小 G.1kg汽油燃烧放出的热量比1kg酒精放热更多，说明汽油含有的热量比酒精多 F 练 习 3. 小星利用如图所示的装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系，实验结果如下: (1)安装实验装置时，应按__________(填“自下而上”或“自上而下”)的顺序。除图中的实验器材外，本实验还需要的测量工具是______。 (2)为了保证实验结论的可靠性，小星和小玉将相同质量的煤油和菜籽油分别放入两个酒精灯中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至燃料燃尽，但对于两杯水的初温他们的看法却不同，请将下列他们的想法补充完整: 自下而上 天平 练 习 3. (2)①小星认为实验中是直接用___________(选填“加热时间”或“升高的温度”)来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。所以，实验中两杯水的初温可以不同。 ②小玉认为因为探究过程中他们采用了控制变量法，所以只有燃料的种类不同，其他因素都必须控制相同。如果两杯水的初温不同，那么水的蒸发快慢以及水与周围环境的温差都不相同，于是两杯水热量损失就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少，水温变化低的情况。所以，实验时必须控制水的初温相同。 你认为_______(选填“小星”或“小玉")的想法更合理。 升高的温度 小玉 练 习 3. (3)实验中使用的物理方法除了控制变量法，还采用了________。 (4)燃烧相同时间后，测得甲图中水温升高10℃，乙图中水温升高4℃，根据此现象_____(选填“能”或“不能”)说明一定是煤油的热值较大。 (5)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_____。 (6)利用此实验方法测出的燃料热值将比真实值______(选填"偏大"或"偏小")，其原因是________________________________________________。 (7)烧杯中用比热容____(选填“大”或“小”)的液体可以使实验现象更明显。 转换法 不能 煤油 偏小 燃料不可能完全被燃烧（燃料释放的热量不可能完全被吸收） 小 练 习 3. (8)小恒用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了。为避免这种情况的出现，请对小恒提出一条改进建议: ______________________________________________。 (9)若将图乙中酒精灯中的菜籽油更换成煤油，并调整火焰大小跟图甲相同；同时将图乙烧杯中的水更换成初温相同，______(选填“质量”或“体积”)相等的菜籽油，再增加实验仪器:_______(选填“天平”，“秒表”或“温度计”)就可以做“比较水和菜籽油的吸热能力”的实验。 质量 其他条件不变，增加烧杯中水的质量（减少燃料的质量） 秒表 02.燃料的热值 利用家用煤气灶，把质量是1kg的水，从室温(25℃)加热至100℃，消耗多少煤气？ 710.971m3 710.9946m3 710.9946m3 − 710.971m3 = 0.0236m3 02.燃料的热值 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焦？水吸收的热量是多少焦？（煤气的热值是3.9×107J/m3） m(𝑡 − 𝑡0) V 解：消耗煤气的体积V：710.9946m3 − 710.971m3 = 0.0236m3 烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ ＝3.9×107 J/m3×0.0236 m3 ＝9.204×105 J ＝4.2×103 J/(kg ⦁℃)×1kg×(100℃−25℃) ＝3.15×105 J 02.燃料的热值 用炉子烧水的效率 烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ 9.204×105 J 3.15×105 J 34.2% 水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做用炉子烧水的效率。 如何提高用炉子烧水的机械效率呢？ (1) 增加供氧 (2) 炉壁选用隔热材料 (3) 增大受热面积 03.热机的效率 燃料未完全燃烧 克服摩擦耗能 机械散热耗能 废气带走的能量 有用的机械能 燃料完全燃烧释放的能量100% 热机工作时，能不能将燃料所放出的热量全部用来对外做功呢？ 03 热机的效率 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的能量之比。 03.热机的效率 1.定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的能量之比。 2.公式： 燃料完全燃烧放出的能量 用来做有用功的能量 Q放 W1 W有 W2 Q总= Q放 = W有+（W1+W2） W额外 34 03.热机的效率 有用功： 总 功： 效 率： 水吸收的热量 Q吸 消耗的电能 W电 ×100% 有用功： 总 功： 效 率： 水吸收的热量 Q吸 消耗的太阳能 E太阳能 ×100% 35 03.热机的效率 有用功： 总 功： 效 率： 水吸收的热量 Q吸 燃料燃烧释放的热量 Q放 ×100% 36 用效率为50%的天然气灶烧水，使200kg的水从20℃升高到70℃，已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107J/m3。求： (1)水吸收的热量 (2)天然气灶完全燃烧释放的热量 (3)此过程消耗了多少m3的天燃气 03.热机的效率 有用功： 总 功： 效 率： 水吸收的热量 Q吸 燃料燃烧释放的热量 Q放 ×100% (1)水吸收的热量： Q吸＝c水m= 4.2×103J/(kg·℃) × 200kg × (70℃-20℃)= 4.2×107J (2)完全燃烧释放的热量： = =8.4×107J η Q吸 Q放= 4.2×107J 50% (3) V煤气＝ = = 2m3 q Q放 8.4×107J 4.2×107J/kg 37 02.燃料的热值 热机真正转变为对外做功的部分 废气带走的能量 机械摩擦、散热等带走的能量 30％ 35％ 此内燃机的热机效率为_______。 35% 100％ 03.热机的效率 蒸汽机的效率为6%~15% 汽油机的效率为20%~30% 柴油机的效率为30%~45% 喷气式发动机的效率为50%~60% 3.热机的效率η 一定小于等于1。 ≤1 03.热机的效率 （1）使燃料充分燃烧。 （2）尽量减少各种热量损失。 （3）在热机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功。 4.提高热机效率的方法： 5.节约能源 提高燃料的利用率： 03.热机的效率 燃料未完全燃烧 克服摩擦耗能 机械散热耗能 废气带走的能量 有用的机械能 燃料完全燃烧释放的能量100% 1.使燃料充分燃烧 2.保证良好的润滑， 减小机械摩擦 3. 采用先进技术，改变机械结构 4.减少废气带走的能量损失 4.提高热机效率的方法： 课堂小结 一、燃料 二、热值 三、用炉子烧水的效率 四、热机的效率 Q总 W有用 η Q总 Q有用 q m Q 燃料的分类 化学能转化为内能 焦/千克（J/kg） 1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量 ≤1 练 习 1. [多选]判断下列关于热机效率的说法正确的是（ ） A.热机效率越高，即热机做的有用功多 B.热机效率越高，即热机的功率越大 C.多燃烧一些热值大的燃料，就能提高热机效率 D.要想提高热机效率，就要使燃料充分燃烧，尽量减少各种能量损失，并且要保证机械良好的润滑 E.做相同的有用功，效率越高的热机损失的能量越少 F.冬天汽车利用废气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率 G.汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得越不充分，热机的效率越小 DEFG 练 习 2. (2018·泸州) 泸州沱江六桥全程长4km，桥面设计为双向8车道，中间预留了轻轨线路，于2018年1月通车。一辆小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为50km/h，受到的阻力恒为60N，通过全程所需的时间为______min，牵引力所做的功为_________J；若通过全程消耗了0.2kg的汽油，汽油机的效率为________。（已知汽油热值 q汽= 4.4×107J/kg） 4.8 2.4×105 27.3% 练 习 3. A、B两种燃料，完全燃烧时能放出热量之比QA:QB=5:3，它们的热值之比qA:qB=2:3，则两种燃料的质量之比是( ) A. 10:9 B. 9:10 C. 5:2 D. 2:5 4.某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功 ______次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油_____kg。（q汽油=4.6×107J/kg） C 0.9 25 汽油机1小时对外所做的功为有用功：W=3600s×25次×115J=1.035×107J Q放 练 习 5.酒精的热值是3×107J/kg，要放出6.0×106J的热量，需完全燃烧多少kg酒精?如果燃气的密度为1.2kg/m3，燃气的热值为4×107J/m3，要放出同样的热量，需完全燃烧多少kg的燃气？ 解：需完全燃烧酒精的质量: m1= = =0.2kg Q放 q酒精 6.0×106J 3×107J/kg 需完全燃烧燃气的体积: V = = =0.15 m3 Q放 q燃气 6.0×106J 4×107J/m3 完全燃烧燃气的质量: m2 = ρV=1.2kg/m3×0.15 m3=0.18kg 答：要放出6.0×106J的热量，需完全燃烧0.2kg酒精，完全燃烧0.18kg的燃气。 练 习 6.一辆汽车在平直公路上匀速行驶了6.9km，受到的阻力为3.0×103N，消耗汽油1.5kg，汽油的热值q= 4.6×107J /kg。 求:（1）牵引力所做的功；（2）热机的效率。 解:（1）牵引力大小为: F=f= 3.0×103N 牵引力所做的功: W有= Fs = 3.0×103N ×6.9×103m = 2.07×107J （2）汽油完全燃烧放出的热量: Q放＝mq = 1.5kg ×4.6×107J /kg= 6.9×107J η= W有 Q放 2.07×107J 6.9×107J 热机的效率: = =30% 课后作业：完成作业本对应章节练习 14.2 热机的效率 人教版·九年级·物理·全一册 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 com.apple.VoiceMemos (iOS 13.6.1) Lavf57.83.100 com.apple.VoiceMemos (iOS 13.6) $