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九全物理同步课件
情境式解学课件
（人教版九年级
全
2025年秋九全物理教学（自学）课件嵌视频（新教材）
第十四章 内能的利用
14.3 热机的效率
素养目标
物理观念：了解燃料热值的定义，知道它是燃料的一种特性，仅与燃料种类有关，反映燃料燃烧的放热本领。掌握热机效率的定义，能提出提高热机效率的方法与措施。
科学思维：利用热值的概念，推理归纳出燃料完全燃烧时放出热量的计算公式，并能进行简单计算。
科学探究：通过查找资料，探究影响热机效率的因素，使学生学会寻找证据从而验证猜想。
科学态度与责任：了解热机的使用对社会的贡献与带来的问题，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染等问题，激发学生的社会责任感。
潍柴动力发布全球首款本体热效率53.09%柴油机和全球首款本体热效率54.16%商业化天然气发动机。
情境导入
什么是热机？
汽油机和柴油机的内能从哪来？
利用内能做功的机械叫作热机
燃烧汽油和柴油
新知探究
任务一 燃料的热值
你知道火箭是如何获得巨大的机械能的吗？它用的是什么燃料呢？为什么发射火箭不用汽油或柴油呢？
新知探究
任务一 燃料的热值
视频 火箭发射
要烧开一壶水，我们可以使用哪些燃料呢？
木柴、煤炭……
酒精、汽油、煤油……
煤气、天然气……
固体燃料
液体燃料
气体燃料
新知探究
任务一 燃料的热值
某工厂要给所有员工每天提供10t开水，现在分别使用木柴、煤烧开水。你更倾向于使用哪一种燃料？
新知探究
任务一 燃料的热值
这也太多了吧！
一小车就足够了。
新知探究
任务一 燃料的热值
相同条件下，1kg木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？
如何描述物质的这种能力呢？
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
热值：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。
符号：q
单位：焦每千克，符号J/kg
新知探究
任务一 燃料的热值
请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
新知探究
任务一 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 氢气 1.4×108J/kg
木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约1.7×107J/m3
酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3
质量 完全燃烧放出的热量
1kg干木柴
2kg干木柴
m kg干木柴
1.2×107J
1.2×107J×2
1.2×107J ×m
m kg某燃料
q × m
完全燃烧放出的热量=热值×质量
Q = qm
Q = qV
对于气体：
m =
q
Q
q =
m
Q
新知探究
任务一 燃料的热值
对于固体、液体：
例题 某一艘运载火箭发射时，使用了300t 的液氢，这些燃料完全燃烧时能释放多少热量？
解：放出热量 Q = qm =1.4×108 J/kg× 300×103 kg =4.2×1013 J
若用汽油完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨汽油？
需要汽油 m = =
≈9.13105kg=913t
4.2×1013 J
4.6×107J/kg
新知探究
任务一 燃料的热值
家里使用煤气灶烧热水，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧的热量能够被水完全吸收吗？
1.燃料很难完全燃烧
2.高温的烟气带走一部分热量
3.装水的容器会吸收一部分热量
4.煤气灶会吸收一部分热量
……
新知探究
任务二 热机的效率
η＝　　　　　　　　　
W有用
W总
Q吸
Q放
η＝　　　　　　　　　　
热效率：吸收的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值。
新知探究
任务二 热机的效率
内燃机中燃料能够完全燃烧吗？燃料燃烧放出的热量都分别流向哪了？
燃料的
化学能
燃料无法完全燃烧
废气带走的能量
克服摩擦做功
机器传热消耗的能量
做有用功的能量
W有用
Q放
η＝
机器的效率能达到100%吗？
热机的效率：用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比。
新知探究
任务二 热机的效率
例题 某家用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，天然气的热值为3.2×107J/m3。求：
(1)天然气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)该热水器工作的效率。
新知探究
任务二 热机的效率
(1)天然气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)该热水器工作的效率。
解：Q放=qV=3.2×107J/m3×1m3=3.2×107J
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（50℃-20℃）=
1.26×107J
η= = ≈39.4%
新知探究
任务二 热机的效率
汽油机的效率为 20%~40%
蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%
新知探究
任务二 热机的效率
如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
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。
新知探究
任务二 热机的效率
从火车到火箭
新知探究
任务二 热机的效率
“中国航天之父”钱学森
视频 从火车到火箭
热机的效率
燃料的热值
热机的效率
用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比
提高热机效率的方法
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比
单位：J/kg J/m3
公式：Q = qm Q = qV
Q吸
Q放
η＝
W有
Q放
η＝
课堂小结
1. 下列关于热值的说法正确的是（ 　　）
A．容易燃烧的燃料热值大
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料不完全燃烧时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
D
课堂练习
2. 关于热机效率，下列说法正确的是（ 　　）
A.热机效率越高，即热机做的有用功越多
B.热机效率越高，即热机的功率越大
C.要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑
D.提高热机效率，有利于环保减排
CD
课堂练习
3.如图所示为内燃机的能量流向图，则热机效率为（ 　　）
B
课堂练习
4.有朋自远方来，烧一壶热水，拈几许茶叶，置于瓷制器皿中，沸水冲泡，这是山东人独有的待客之道。如果用酒精炉烧水，将质量为2kg、温度为10℃的水加热（1个标准大气压下），需完全燃烧42g酒精，酒精炉效率为70%。（已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），q酒精＝3.0×107J/kg）
求：（1）42g酒精完全燃烧放出的热量。
（2）水升高的温度。
课堂练习
解：（1）42g酒精完全燃烧放出的热量：
Q放＝q酒精m酒精＝3.0×107J/kg×42×10-3kg＝1.26×106J。
（2）由η＝ 可得，水吸收的热量：
Q吸＝Q放η＝1.26×106J×70%＝8.82×105J，
由Q吸＝cm△t可得，理论上水升高的温度：
△t＝ ＝ ＝105℃，
因1个标准大气压下水的沸点为100℃，且沸腾以后温度不变，
所以，水实际升高的温度为100℃-10℃＝90℃。
课堂练习
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