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14.3 热机的效率 学案
班级：________ 姓名：________ 学号：________
一、核心素养目标
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。
从能量转化的角度认识燃料的热值，知道热值的单位和定义，能简单计算燃料燃烧放出的热量。
了解热机中能量走向及热散失的途径，知道什么是热机效率，了解提高热机效率的方法。
二、KWL预习法
K——我已经知道
关于燃料燃烧，我已经知道的：________
生活中用的燃料有________
________
W——我想知道
关于燃料的热值，我想知道的：________
热机的效率是什么？________
________
L——我学到了（课后填写）
学完本课后，我学到了：________
________
________
预习思考题：
什么是燃料的热值？它的单位是什么？
热机工作时能量有哪些"去处"？哪个去处能量损失最多？
什么是热机效率？有哪些提高热机效率的方法？
三、探究活动记录表
探究一：不同燃料的烧水实验（数据分析）
实验目的：分析三种燃料烧开同样一壶水时用量不同的数据，认识燃料的热值
实验器材：课件表14.3-1中的热值数据
实验步骤：
1. 阅读课件中“用木柴、煤、天然气烧水”的生活实例
2. 观察表14.3-1中各种燃料的热值数据
3. 比较不同燃料热值的大小
4. 分析热值与“完全燃烧”的关系
实验现象记录：烧开同样一壶水：用木柴最多，用煤次之，用________最少。这说明相同质量的不同燃料，________燃烧放出的热量不同，即不同燃料的________不同。
定义：把某种燃料________燃烧放出的热量与其________之比，叫作这种燃料的热值，符号为________。
热值的单位：________（符号________），气体燃料的热值单位是________。
公式：________；变形：固体/液体燃料放热Q=________；气体燃料放热Q=________。
实验结论：热值是燃料本身的一种________，只与燃料的________有关，与燃料的质量、形态、体积、是否完全燃烧及实际放出热量的多少均________。
探究二：热机能量流向分析
实验目的：分析热机工作时燃料燃烧释放热量的去向，建立热机效率的概念
实验器材：课件中热机能量流向图
实验步骤：
1. 观察课件中热机能量流向的分区示意图
2. 区分四条能量路径：废气带走、冷却损失、摩擦消耗、有用功
3. 对比各去向的能量占比
4. 归纳能量损失最大的是哪个去向
实验现象记录：热机工作时能量去向主要有：
（1）燃料不能________燃烧，损失部分能量；
（2）________带走相当一部分热量（这一项最________）；
（3）机械传动克服________做功，消耗能量；
（4）冷却系统和机件________损失能量；
（5）转化为对外做________的能量（真正被利用的部分）。
效率定义：用来做________的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的________之比，叫作热机的效率。
效率公式：η=________/________×100%。
效率总是________100%（填大于等于或小于）。
实验结论：为提高燃料的利用率，应该：①改善________条件，使燃料尽可能________燃烧；②________受热面积，减少________带走的热量；③使用较好的________材料，减少热损失；④保证机器良好的________，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
四、知识对比归纳表
热值与比热容的对比
比较项目 热值 比热容
定义 某种燃料________燃烧放出的热量与其________之比 某种物质温度升高时________的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
符号 ________ ________
单位 ________（气体：________） ________
对象 ________（只有燃料有热值） ________物质
相关公式 Q=________ (固体/液体)
Q=________ (气体) Q=________
不同热机的效率
热机类型 效率范围 特点
蒸汽机 ________~15% 效率最________，历史上最早的热机
汽油机 20%~________ 内燃机，点燃式，应用最广
柴油机 30%~________ 内燃机，压燃式，效率较________
热电站 60%~________% 能量________利用，先发电再供热
五、课堂练习
练习1
关于热值，下列说法正确的是（　　）
A. 某种燃料燃烧时放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值
B. 1kg的某种燃料燃烧一半后，其热值减少一半
C. 热值大的燃料燃烧时放出的热量多
D. 1kg不同的燃料完全燃烧时放出热量多的热值大
练习2
在一次车辆保养中，维修师通过电脑检测并生成了一份当前发动机的能量流向分析报告，报告以扇形统计图的形式呈现，如图所示。可知其热机效率是（　　）
A. 8%
B. 29%
C. 30%
D. 33%
练习3
甲、乙两台柴油机做同样多的有用功，甲柴油机消耗柴油3kg，乙柴油机消耗柴油4kg，则两台柴油机热机效率较大的是________（选填甲或乙）。
（写出判断依据，在横线上填写答案）
判断依据：________
六、课堂小结
燃料的热值（________）是某种燃料________燃烧放出的热量与其________之比。热值是燃料本身的________，只与燃料的________有关。热值公式________，单位________。固体/液体燃料放热Q=________，气体燃料放热Q=________。热机工作时能量损失主要包括：燃料不完全燃烧、________带走能量（最________）、冷却损失、摩擦损失等。热机效率η=________/________×100%，η总小于________。提高热机效率的途径：________、________、________。热电站实现了能量的________利用，将燃料利用率从30%~40%提升至________。
七、自我评价表
评价标准 自我评分 目标
能说出热值的定义、公式和单位 ________ ☆☆☆☆☆
能用Q=mq或Q=Vq进行简单计算 ________ ☆☆☆☆☆
能辨析热值与比热容的区别 ________ ☆☆☆☆☆
能分析热机能量流向（废气、冷却、摩擦、有用功） ________ ☆☆☆☆☆
能计算热机效率并比较不同情况下的效率大小 ________ ☆☆☆☆☆
能列举提高热机效率的方法并了解热电站原理 ________ ☆☆☆☆☆
本节课我学得最好的部分是：________
我还不太理解的部分是：________
我打算通过________方式来加强薄弱环节
八、课后作业
完成课本第十四章第三节课后练习题。
查阅表14.3-1，计算：完全燃烧0.5kg的氢气能放出多少热量？与完全燃烧0.5kg汽油放出的热量比较，哪个更多？
调查：你的家庭每月大约使用多少天然气？根据天然气的热值（约1.7×10 J/m ），估算每月天然气完全燃烧放出的总热量。
九、参考答案
知识对比归纳表答案
热值与比热容对比：完全 | 质量 | 吸收 | q | c | J/kg | J/m | J/(kg·℃) | 燃料 | 所有 | mq | Vq | cmΔt
不同热机效率：6% | 低 | 40% | 45% | 高 | 80% | 梯级
课堂小结答案
q | 完全 | 质量 | 特性 | 种类 | q=Q/m | J/kg | mq | Vq | 废气 | 多 | W有用 | Q总 | 100% | 充分燃烧 | 减少损失 | 良好润滑 | 梯级 | 60%~80%
课堂练习答案
练习1：D
练习2：C
练习3：甲

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