14.3 热机的效率 导学案 -2026-2027学年人教版物理九年级全一册

该初中物理导学案围绕“热机的效率”展开，核心知识点包括燃料热值的概念、单位及特性，热机效率的意义、计算及提高方法。课堂导入通过“火箭为什么能够飞上天空？”的情境问题激发兴趣，引导学生从燃料分类入手，经实验探究不同燃料放热能力构建热值概念，再分析热机能量流向，形成从燃料燃烧到能量利用的完整学习支架。 该资料以核心素养为导向，科学探究环节设计“质量相同的酒精和干木柴加热相同水”的实验，培养学生动手操作与数据分析能力。科学思维通过对比能量流向图区分有用与损耗能量，构建效率计算模型。分层习题结合火箭燃料、公交车天然气等生活实例，既巩固基础又提升应用能力，同时渗透节约能源的科学态度与责任，助力学生全面发展。

14.3 热机的效率 导学案 班级 姓名 小组___________ 【学习内容】 教材P30-33， 14.3《热机的效率》 【学习目标】 1.物理观念：了解燃料热值的概念、单位与特性；明确热机效率的物理意义；清晰认识热机工作的能量流向与能量损耗，建立完整的内能转化与利用的能量观念。 2.科学思维：通过分析热机能量流向图，区分有用机械能、损耗内能、燃料燃烧放出的热量；构建热机效率计算模型，掌握比值类物理量的分析方法，提升定量计算与逻辑辨析能力。 3.科学探究：能结合生活现象对比不同燃料的放热能力，通过数据分析归纳热值特点；能根据能量损耗途径，推理得出提高热机效率的可行措施。 4.科学态度与责任：认识热机效率偏低的现实问题，了解内燃机对环境的影响，养成节约能源、低碳环保、可持续发展的科学意识与社会责任。 【重难点】 重点：燃料热值的理解与简单计算；热机效率的定义、公式与简单计算；提高热机效率的方法。​ 难点：辨析燃料热值是燃料的固有属性；准确区分热机工作中的有用能量、损耗能量、总能量；结合实际情景分析效率偏低的原因。 情境引入・激趣探疑： 问题：火箭为什么能够飞上天空？ 合作研学 模型构建 任务一：燃料 阅读课本“想想议议”，尝试对燃料进行分类： 任务二：探究不同燃料放热能力 思考：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？ 实验过程： 1. 称取质量相同的酒精和干木柴各5g 2.称取两杯质量相同和初温相同的水2000g 3.在相同环境中，使用酒精和干木柴给水加热，直至燃料燃尽，用温度计分别测出两杯水的末温，计算出升高的温度，并记录数据。 结合上面数据，完成以下问题： 问题1 实验中的测量工具有那些？ 问题2 实验中所采用的实验方法有那些？请简单叙述。 任务三：热值 实际上，物质的吸热能力我们用________表示，燃料燃烧的放热能力我们用________表示。请自行阅读课本P30-P31页及一些燃料的热值表，熟悉热值的内容并归纳在下面： 分层练习、当堂达标 基础：1.对于燃料的热值，下列说法中正确的是( ）　 A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B．燃料没燃烧时就没有热值 C．燃料的热值跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 D．容易燃烧的燃料热值一定大 2.关于燃料及其热值,下列说法正确的是( ) A.没有燃烧的燃料,热值等于零 B.燃料完全燃烧时,它的热值最大 C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D.燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多 3.小明用5kg某种燃料完全燃烧放出热量为6×107J，该燃料的热值是多少J/kg？ 提升：4.火箭发射时要选用热值_______(选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料消耗了一部分后,剩下的燃料热值_____(选填“变小”或“不变”)。某公交车在一段时间内消耗了200 g天然气,若这些天然气完全燃烧,可放出热量____J。(天然气的热值取4×107 J/kg)  5.“可燃冰”作为新型能源,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的_____很大。以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为_____J。(q煤气=4.2×107 J/kg) 任务四：热机的效率 1.锅炉效率表达式：________2.热机效率表达式：_______3.太阳能集热器效率表达式：_______ 分层练习、当堂达标 基础：锅炉效率：用炉灶烧水，燃烧0.5kg的燃料，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水比热容为c=4 .2×103J/（kg•℃），燃料的热值为q=7.0×107J/kg。求： （1）0.5kg燃料完全燃烧放出的热量Q放；（2）水吸收的热量Q吸；（3）炉灶的效率η。 提升： 热机效率：一辆汽车，在平直公路上速度行驶2.3×103m，牵引力为2×103N，需消耗汽油0.5kg，汽油的热值为4.6×107J/ kg，求: (1)汽油完全燃烧放出的热量是多少.(2)该汽车做的有用功是多少。(3)这辆汽车发动机的效率。 小组讨论：提高热机效率的措施有哪些？ 当堂复盘、闭环总结：（学生当堂总结） 1.燃料的热值： （1）固体与液体燃料：q = Q放 / m （2）气体燃料：q = Q放 / V 2.热机的效率 η = (W有 / Q放) × 100% 由于能量不可避免地损耗，热机效率η永远小于 1（即小于100%）。 课堂检测 1.下列关于热值说法正确的是（ ） A.燃料越多，热值越大 B.热值只由燃料种类决定 C.燃料烧得越充分，热值越大 D.汽油不完全燃烧热值会变小​ 2.下列关于热值的说法中正确的是( ) A. 燃料燃烧越充分,热值越大 B.2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧时的热值大 C.1 kg煤燃烧放出3×105 J热量,则煤的热值为3×105 J∕kg D.热值是燃料的一种特性,与燃料的质量无关,不同燃料的热值一般不同 3.内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为( ) A.7% B.28% C.31% D.34% 4.为了提高热机效率,下列措施可行的是( ) A.采用热值高的燃料 B.降低热机功率 C.保证良好的润滑,减小摩擦 D.加快热机运行的速度 5.小明同学用天然气灶将质量为2 kg,初温为20 ℃的水加热到100 ℃,水吸收的热量是____J;消耗了0.03 m3的天然气,则此天然气灶的热效率为_____。[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3]   6.一辆汽车的发动机每消耗40 kg燃油,产生的热量是____________J,若做的有用功为3.3×108 J,则这辆汽车发动机的效率是____________。(燃油的热值q=3.3×107 J/kg)  7火箭发射时要选用热值______(选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料消耗了一部分后,剩下的燃料热值______(选填“变小”或“不变”)。某公交车在一段时间内消耗了200 g天然气,若这些天然气完全燃烧,可放出热量______J。(天然气的热值取4×107 J/kg)  8.小红一家到某基地露营时,用火炉将质量为 2 kg、初温为20 ℃的水加热到60 ℃,燃烧了100 g木炭。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),木炭的热值q=3.36×107 J/kg。求: (1)水吸收的热量。 (2)木炭完全燃烧放出的热量。 (3)该火炉烧水的热效率。 9.用 2.5 kg 的水蒸粽子,当水沸腾时,水温升高了80 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤=3×107 J/kg]求: (1)从加热至沸腾,水吸收的热量。 (2)此过程若采用煤炉加热,煤炉加热水的效率为10%,需要完全燃烧煤的质量。 10.山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山,进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km,驾车前往大约需要4 h。(汽油的热值q取4.6× 107 J/kg,汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3) (1)求汽车的平均速度。 (2)汽车全程消耗汽油25 L,求汽油完全燃烧放出的热量Q。 (3)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW,求汽车发动机的效率。(结果精确到0.1%) 1 学科网（北京）股份有限公司 $