2.2 热机效率 课件 -2026-2027学年教科版物理九年级上学期

该初中物理课件围绕“热机效率”展开，涵盖定义、公式、能量流向及提高方法，通过汽车、轮船等热机燃料使用实例提问导入，连接燃料热值知识，搭建从能量释放到利用效率的学习支架。 其亮点在于结合汽车油耗计算、蜂窝煤燃烧能量分析等生活情境培养能量观念，通过课堂小游戏（判断提高效率措施）和知识迁移题训练科学推理，融入航天史和能源危机内容强化社会责任。学生能联系实际理解抽象概念，教师可借助结构化小结和实例提升教学效果。

第2节 热机效率 第二章 改变世界的热机 教科版物理九年级上学期 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念； 2.掌握燃料放出热量的公式，并能计算燃料燃烧放出的热量； 3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率； 4.熟练运用热机效率公式，根据实际情境中的数据，准确计算热机效率； 5.通过了解能源危机现状与热机效率提升的重要性，增强节能意识与社会责任感，主动关注能源问题、环境问题。 学习目标 重点 难点 新课引入 思考：汽车、轮船、飞机、火箭等都是从哪里获得能量来持续工作的呢？ 它们都离不开燃料 新课引入 热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料， 对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。 蒸汽机工作时消耗煤 汽油机工作时消耗汽油 柴油机工作时消耗柴油 汽车发动机中燃料燃烧释放的能量走向 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 原来各类热机中有效被利用的能量只占燃料燃烧总能量的少部分。 z z 一、热机的效率 知识构建 燃料燃烧释放提供能量 汽油柴油不能完全燃烧损失能量 摩擦与辐射消耗能量 克服机械运转时消耗能量 冷却水吸收部分能量 推动汽车向前运动 废气排出损失部分能量 有用功 热机内燃料燃烧释放的能量走向 z 假设汽油柴油完全燃烧 一、热机的效率 总功 热机效率：热机运转中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 z 蒸汽机、内燃机等用来做功的装置 演亦文化 一、热机的效率 当匀速直线运动F牵=f 一、热机的效率 1.煤能完全燃烧吗？ 不能 2.煤燃烧释放的能量，被有效利用的是哪部分？ 被水吸收的热量 3.没有被有效利用的能量去了哪里？ 用煤炉烧水 烧水 加热水壶 加热水壶和炉膛 高温烟气带走 直接散失 知识构建 有用功 蜂窝煤燃烧释放的能量 煤不能完全燃烧损失能量 煤炉吸收了一部分能量 水壶吸收了一部分能量 高温烟气带走了一部分能量 被水吸收了一部分能量 直接散失了一部分能量 有效利用 蜂窝煤燃烧释放的能量走向 z 假设蜂窝煤完全燃烧 一、热机的效率 总功 热机效率：热机运转中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 z 锅炉、煤炉等用来加热的装置 演亦文化 一、热机的效率 效率永远不可能达到100% 热机 热机效率 蒸汽机 6%～15% 蒸汽轮机 25%～30% 燃气轮机 50%～60% 汽油机 25%～35% 柴油机 30%～45% 喷气式发动机 50%～60% 一些热机的效率 热机效率是热机性能的重要指标，不同热机的效率不同，热机效率越高越好。 一、热机的效率 蒸汽机的效率：6%-15% 汽油机的效率：20%-30% 柴油机的效率：30%-45% z z 热机的效率普遍比较低。怎样才能提高热机的效率呢？ z z 在热机的能量损失中，废气就带走了大部分能量。我们一起来探讨下提高热机效率的方法吧 一、热机的效率 方法1 使燃料充分燃烧； 方法2 利用废气的能量； 提高热机效率有哪些方法？ 主要措施 方法3 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量； 方法4 在热机的设计和制造上采用先进的技术，（如加装消烟除尘装）,尽量减少各种热量损失。 一、热机的效率 演亦文化 课堂小游戏——想想议议 回答对问题，可以获得积分奖励。 下列措施中哪些提高热机效率？ 1.在柴油机中，采用高压共轨喷油技术，将柴油以极高的压力喷入气缸，形成更细密的油雾，让柴油与空气充分混合。 2.给气缸、管道等部件加装隔热材料，如陶瓷隔热涂层，降低热量传递。 3.使用性能优良的润滑油，定期对部件进行润滑，能够有效减小摩擦阻力。 4.热机排出的废气会造成环境污染，所以排出的废气做无公害处理。 √ √ √ 一、热机的效率 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。机械化的工厂取代了传统手工作坊，轰鸣的机器声打破了农业社会的宁静，使世界正式进入了以 “火” 为动力的 “蒸汽机时代”—— 这一变革不仅重构了生产模式，更让人类摆脱了对自然力（如风力、水力）的依赖，极大地推动了第一次工业革命，为后续的技术飞跃奠定了坚实基础。 二、改变世界的热机 知识构建 　　以热机为动力装置的汽车、火车、轮船和飞机把整个世界连接在一起。热机，从根本上改变着我们的世界。 以热机为基础的各种交通工具正在将地球变成“地球村” 二、改变世界的热机 三、飞向太空 知识构建 　　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者。 中国古代的火箭 在竹筒内装入火药，点燃后火药迅速燃烧，产生的高温高压气体体积急剧膨胀，这些气体从竹筒尾端向后高速喷出，同时对竹筒产生向前的反作用力，推动箭筒向前飞行。这一古老装置的动力原理，与现代火箭发动机完全一致。 我国制造的“长征”系列运载火箭 　　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。 2003年“神舟”五号飞船发射成功，将宇航员杨利伟送上太空，实现了中国人的飞天之梦。 三、飞向太空 常用的多级火箭可有效克服地球引力，将航天器送入太空。以二级火箭为例：发射后，第一级凭强推力突破大气层下部，燃料耗尽即脱落以减重提效；随后第二级点火推进，燃料用完也脱落；最后第三级点火调控姿态，将飞船送入预定轨道。​ 多级火箭的 “减重” 与燃料、推力设计均经精密计算：第一级需抗强阻力，用大推力、快燃烧燃料；后续级别重能效，适配高轨道飞行。相较单级火箭，其运载能力更强，可支撑载人航天、卫星发射、深空探测等任务。如今，部分多级火箭还在探索可回收技术，以降低发射成本，助力太空探索可持续发展。 三、飞向太空 科学世界 从火车到火箭 1883年发明汽油机。 1884年出现功率巨大的蒸汽轮机。 1892年发明柴油机。 20世纪40年代，飞机开始使用喷气式发动机。 1926 年世界上第一枚液体燃料火箭发射。 17世纪人类发明了最早的热机——蒸汽机。 科学世界 钱学森参与筹备组建我国导弹航空科学研究领导机构航空工业委员会，并受命负责组建我国第一个火箭、导弹研究机构 —— 国防部第五研究院，他担任国防部五局第一副局长、总工程师兼国防部第五研究院院长，后又兼任国防部第五研究院一分院院长，挑起了新中国导弹航天事业技术领导工作的重担。在研究院成立之初，他极具前瞻性地组织科技人员探索固体复合推进剂，设立空气动力研究室，为后续相关研究奠定了良好基础。 钱学森（1911 年 - 2009 年 ） 钱学森，出生于上海，祖籍浙江杭州。他是世界著名科学家，空气动力学家，中国科学院学部委员，中国工程院院士 ，更是中国航天科技事业的先驱和杰出代表，被誉为 “中国航天之父” 与 “火箭之王” 。 钱学森的一生，是为科学事业不懈奋斗的一生，是为国家富强、民族振兴无私奉献的一生。他的卓越成就和崇高精神，激励着无数中国人勇攀科学高峰，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而努力拼搏 。 某汽车，当它在某平直公路上以25𝑚/𝑠速度匀速行驶时，每100𝑘𝑚的油耗是8𝐿。当汽车行驶400𝑠，则汽车消耗汽油_______𝐿，假设汽车发动机做功的输出功率为20𝑘𝑤，则汽油机的效率是_______%。（已知汽油的热值是3.3×107 𝐽/𝐿） 知识迁移 0.8 𝑠=𝑣𝑡=25 𝑚/𝑠×400=10000𝑚，所以需要消耗0.8𝐿汽油； 𝜂=𝑊有/𝑄放 =𝑃𝑡/𝑉𝑞=(20000𝑤×400𝑠)/(0.8𝐿×3.3×107 𝐽/𝐿)×100%=30.3% 30.3 知识迁移 已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.5m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？1个标准大气压下，若这些热量的42%被温度为20℃，质量为20kg的水吸收，则水的末温为多少？[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] ​1.8×107J ​100℃ t末=t初+△t=20℃+90℃=110℃>100℃ ∴1个标准大气压下，水的末温t末=100℃ 煤气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=0.5m3×3.6×107J/m3=1. 8×107J； 水吸收的热量：Q吸=ηQ放=42%×1. 8×107J=7.56×106J， ∵Q=cm△t ∴水升高的温度： ∆t=(7.56×106 J)/(4.2×103 J/（kg.℃）×20℃)=90℃ 热机的效率 知识小结 定义：热机运转中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 提高热机效率的方法：使燃料充分燃烧、利用废气的能量、注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量、在热机的设计和制造上采用先进的技术，（如加装消烟除尘装）,尽量减少各种热量损失。 92788.18 $