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，通过汽车、列车等热机应用图片导入，引导学生分析内燃机能量流向，建立效率概念（定义、公式η=W有/Q放×100%），对比不同热机效率值，形成从生活实例到理论再到应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究（分析能量流向过程）和科学思维（公式推导、效率计算）为核心，结合热机推动工业革命、航天发展等内容渗透科学态度与责任。通过能量流向图、效率对比表、氢燃料公交车例题等实例，采用问题驱动教学，课堂小结系统梳理公式，助力学生深化理解和提升应用能力，也为教师提供结构化教学资源。

2.2 热机效率 学习目标 1.通过经历“分析汽车内燃机的能量流向”的过程，了解热机效率的概念。 2.通过对比，了解不同热机的效率值。 3.了解热机对社会发展所起的作用。 汽车奔驰 列车飞驶 飞机凌空飞去 舰船劈波斩浪 图片中的各种机械，动力都来自于热机。其中，内燃机是应用最广泛，也是常见的一种热机。 一.新课引入：观察思考 内燃机是怎样工作的，内燃机有哪些特点呢？ （一）.热机效率 二、进行新课 讨论交流 在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了呢？ 　　右图表明了某汽车汽油机的能量流向，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。 汽车内燃机的能量流向 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。汽油在热机汽缸内燃烧释放的能量，只能有一部分能转变为对外做有用功的能量。 热机效率 1.定义：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： 物理意义：描述热机的性能 符号：η 因为热机在工作过程中有能量损失，所以 1.下列说法正确的是（　　） A．液体分子间只存在斥力 B．物体吸收热量，温度不一定升高 C．物体的机械能越大，具有的内能越大 D．热机做的有用功越多，热机的效率越高 B 小试牛刀 2.关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多 B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C．热机的效率越高说明做功越快 D．热机损失的能量中，只有废气带走的能量 B 3.热机效率的计算 例题：火力发电站通过燃烧煤炭进行发电，一火力发电站每天燃烧煤炭2.4t，产生的热量为_________J（煤炭热值为3×107J/kg），产生的电能约有6.72×106J，则可计算该火电站热机效率为 _______%。 0.009 7.2×1010 解：①2.4t的煤炭完全燃烧放出的热量：Q=mq=2.4×1000kg×3×107J/kg=7.2×1010J； ②该火电站热机效率 2.一些热机的效率 3.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】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】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 8.6×109 （二）.改变世界的热机 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，使世界进入了以“火”为动力的“蒸汽机时代”，极大地推动了人类的第一次工业革命。今天，各种火电站和热电站里，蒸汽轮机正将煤炭、天然气和石油转化为电能。 　　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” 　　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 　　竹筒内装上火药，点燃火药，火药燃烧后产生的气体体积膨胀，从竹筒的尾端向后高速喷出，推动箭筒向前飞行。这和现代火箭发动机的原理是一样的。 工作原理： 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。 课堂练习 1. 某内燃机的能量流向图如图所示。这台内燃机的效率为( ) D 2.如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取 。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出 的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% B 3.一台单缸四冲程汽油机完全燃烧100g汽油放出的热量中，损失了 的热量，汽油的热值为 ，则该汽油机输出的有用功为________J，汽油机的效率为________。此过程中，飞轮转速为每分钟1200转，则每秒钟对外做功________次。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率________（选填“升高”“不变”或“降低”）。 【详解】（1）汽油质量 由得 ，100g汽油完全燃烧放出的热量为： 由于该过程中损失了 的热量，即 ，故该汽油机输出的有用功： （2） 汽油机的效率： 降低 30% 10 4.氢燃料被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。[c水=4.2×103 J/（kg·℃），q氢=1.4×108 J/kg]求： (1)质量为0.15 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)标准大气压下，若这些热量全部被质量为100 kg、温度为25℃的水吸收，求水吸热后的温度； (3)若这些热量恰好能供某氢能源公交车在平直路面上以35 kW的恒定功率匀速行驶5 min，求该氢能源公交车的效率。 4.氢燃料被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。[c水=4.2×103 J/（kg·℃），q氢=1.4×108 J/kg]求： (1)质量为0.15 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； (1) 氢燃料完全燃烧放出热量 Q 放 = m 氢 × q 氢 Q 放 = 0.15kg × 1.4×10⁸J/kg = 2.1×10⁷J 4.氢燃料被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。[c水=4.2×103 J/（kg·℃），q氢=1.4×108 J/kg]求： (2)标准大气压下，若这些热量全部被质量为100 kg、温度为25℃的水吸收，求水吸热后的温度； (2) 热量全部被水吸收 Q 吸 = Q 放 = 2.1×10⁷J 由 Q 吸 = c 水 m 水 Δt Δt = Q 吸 ÷ (c 水 m 水) Δt = 2.1×10⁷J ÷ [4.2×10³J/(kg・℃) × 100kg] = 50℃ 末温 t = t₀ + Δt = 25℃ + 50℃ =75℃ 标准大气压下水沸点 100℃，75℃＜100℃，所以水吸热后温度为 75℃ 4.氢燃料被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。[c水=4.2×103 J/（kg·℃），q氢=1.4×108 J/kg]求： (3)若这些热量恰好能供某氢能源公交车在平直路面上以35 kW的恒定功率匀速行驶5 min，求该氢能源公交车的效率。 (3) 公交车做功 P=35kW=35000W，t=5min=300s W = P × t W = 35000W × 300s = 1.05×10⁷J 效率 η = W ÷ Q 放 ×100% η = (1.05×10⁷J) ÷ (2.1×10⁷J) ×100% = 50% 课堂小结 下 课 $