资源简介

14.2热机的效率
【学习目标】
1.从生活中体会不同燃料释放热的本领不同，建立热值的概念。
2.能简单计算燃料释放出的热量 。
3.能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向。
4.知道什么是热机效率；如何提高热机效率。
【教学重难点】
重点：燃料的热值、热机效率以及学生环保意识的培养。
难点：燃料的热值、热机效率以及学生环保意识的培养。
【教学方法】
启发式教学法、自学讨论法、设疑问教学法、类比教学法。
【教学过程】
新课导入：
从哪里获得内能？　
我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：干草、木柴、煤炭，用哪种燃料用量最少？
新课讲授：
探究点一、燃料的热值
活动1：不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
引导学生归纳总结前面得出如下燃料的热值相关知识：
1.某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。
2.物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
3.国际单位：焦每千克，符号是J/kg。
4.固体或液体燃料完全燃烧放出的热量的计算公式为Q=qm，气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=qV。
活动2：PPT出示一些常见燃料的热值
带领学生理解一些熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
活动3：学以致用
用刚刚所学知识解释：为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
活动4：典例讲解
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
解：放出热量Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg
=1.4×1012 J
探究点二、热机的效率
活动1：PPT展示如下能量损失图，并回答在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
归纳总结：
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。
热机的效率是热机性能的重要指标。
活动2：PPT展示各种常见的热机的效率，让学生对热机效率有一个直观感受，知道现在的热机的效率都很低。
活动3：合作探究、讨论交流如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
解答：1.提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
2.改进热机，减少各种能量损失，提高效率；
3.利用废气的能量，提高燃料的利用率。
课堂练习：
1.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（　　）
A．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
C．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
D．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
【答案】D
【解析】A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多，说明甲汽油机的功率大，与热机效率无关，故A错误；
B.甲汽油机热机效率比乙高，说明做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少，故B错误；
C.由于不确定甲乙做功的多少，所以无法比较耗油量，故C错误；
D.甲汽油机的效率高，消耗同样多的油，甲做的有用功多，故D正确。
故选：D。
2.酒精灯的酒精被使用掉一半后，下列关于酒精判断正确的是（　　）
A．比热容和热值均保持不变
B．密度不变，比热容减小一半
C．比热容减小一半，热值不变
D．质量减小一半，密度减小一半
【答案】A
【解析】质量是指物体所含物质的多少，一瓶酒精用去一半后，其质量将减半；酒精的密度、比热容和热值，是从不同的角度来描述酒精的特性，只与酒精的状态有关，状态没有变化，所以密度、比热容和热值都不变。故一瓶酒精用去一半，则剩下的酒精密度、比热容和热值不变。故选：A。
3.关于内能及其利用，下列说法正确的是（　　）
A．热值高的燃料，燃烧放出的热量多
B．“炙手可热”是通过热传递改变物体内能的
C．热机的做功冲程将机械能转化为内能
D．冬天对手哈气取暖是利用做功来改变内能的
【答案】B
【解析】A．燃料燃烧放出热量的多少与燃料的热值、质量以及燃料是否完全燃烧都有关，所以热值高的燃料，燃烧放出的热量不一定多，故A错误；
B．“炙手可热”是手与高温物体间发生了内能的转移，是通过热传递改变了手的内能，故B正确；
C．热机的做功冲程，将燃气的内能转化为活塞运动的机械能，故C错误；
D．冬天对手哈气取暖是利用热传递来改变内能的，故D错误。
故选：B。
4．如图，是某内燃机能量走向示意图，该内燃机的热机效率是（　　）
A．10% B．25% C．30% D．75%
【答案】B
【解析】因热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，
所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：
η＝1﹣10%﹣30%﹣35%＝25%。
故选：B。
5.下列关于热值的说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧不完时热值变小
B．燃料的质量越大，热值越大
C．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
D．燃料的热值是燃料本身的一种特性，与其他因素无关
【答案】D
【解析】A.1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值，燃烧燃料不完时，放出的热量少，热值不变，故A错误；
B.燃料的热值与质量无关，因此2 kg煤和1 kg煤的热值一样大，故B错误；
C.由于不确定燃料的质量，不能计算煤放出的热量，故C错误；
D.燃料的热值是燃料本身的一种特性，与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同，故D正确。
故选：D。
课堂小结：
本节课我们通过多项学习活动体会不同燃料释放热的本领不同，建立了热值的概念，能简单计算燃料释放出的热量 ，能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向，知道什么是热机效率；如何提高热机效率。
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
14.2 热机的效率
一、燃料的热值 ：
定义：
公式：
单位：
含义：
热机的效率：
定义
公式
说明
三、提高热机的效率
【课后反思】
本节的一个较大特点是紧密联系实际，考察了能量在具体过程中的损耗，要注意让学生细致的分析问题，养成缜密的思维形式。注意联系实际的教学，学生要能够利用所学到的提高效率的方法应用于实际生活中，解决简单的问题。教学中要结合技术和社会的关系，了解热电站相比一般的火电站的优点，并结合所生活的社区，思考关于节能和环境保护的问题。
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