14.2 热机的效率（导学案）-九年级物理全一册同步备课系列（人教版）【学生版】

第2节热机的效率（导学案）【学习目标】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.能简单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，知道什么是热机的效率。【学习重点】燃料的热值和热机的效率都是本节内容的学习重点。【学习难点】难点是对热机效率的理解。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1．燃料燃烧过程中，燃料储存的能转化为。2.我们把某种燃料放出的热量与其之比，叫做这种燃料的热值。计算公式：_______，单位是，符号是。它是燃料的一种热性，与燃料的有关。3．对于气体燃料，计算公式为_________，单位是。4．对于热机，燃料释放的能量只有一部分做有用功，有相当一部分能量散失了，用来做的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之叫做热机的效率，计算公式为或。5.热机的效率是热机性能的重要指标，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更（选填“多”或“少”）的燃料，从而节约能源，减少污染。【合作探究】探究一、燃料的热值1.燃料【想一想】你能说出常用的一些燃料吗？燃料燃烧时能量发生怎样的转化？【分析总结】（1）燃料的种类：固体燃料有木柴、等；液体燃料有、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、等。（2）燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的能转化为能。2.燃料的热值（1）研究相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？【交流讨论】根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同？有哪些事实来支持你的观点，进行交流列举。【分析】日常生活中，常见的燃料有煤、木柴、天然气、液化气、酒精、汽油、柴油，在农村还有农作物的秸秆，有些地区还用牛粪作为燃料。若一个四口之家使用不同的燃料供家庭使用，如烧水、做饭等，请同学们估计，一个月如果使用木柴需要多少千克？如果使用煤（蜂窝煤）需要多少千克？如果使用液化气需要多少千克？如果使用秸秆需要多少千克？分析讨论得出：约需要木柴kg，煤kg，液化气kg，秸秆400kg。使用不同的燃料，消耗量是不同的，这是什么道理呢？【分析论证】①不同的燃料燃烧释放热量的能力是（选填“一样”或“不一样”）的。根据实验发现1kg的煤燃烧释放出的热量是1kg木柴燃烧释放出的热量的两倍多。②怎么比较燃料燃烧放出热量的能力呢？可以采取比较物体密度大小的方法：所有物体都取，比较它们质量的多少。把所有燃料都取______，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少。由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。（2）燃料的热值①热值的定义：某种燃料放出的热量与其之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示。②热值的计算公式：_______Q表示放出的热量，单位是焦（J）；m表示固、液体燃料的质量，单位是千克（kg）；q表示热值，单位是。③热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。同种燃料的热值，不同种燃料的热值一般（相同/不相同）。④燃料燃烧放出热量的计算：___________.⑤气体燃料的热值：___________.V表示气体燃料的体积，单位是米3（m3）；Q表示放出的热量，单位是焦（J）；q表示气体燃料的热值，单位使用。（3）观察常见燃料的热值表【思考】①热值表中，热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？②火箭上为什么用液态氢作燃料？③热值反映了燃料的什么性质？不同燃料的热值一定不同吗？【回答】①表中热值最大的是，热值，热值最小的是，热值1.2×107J/kg.②火箭上用液态氢作燃料是因为.③热值是燃料的一种属性，不同燃料的热值（相同/不同）.【例题1】关于燃料的热值，下列说法正确的是（）A.热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量B.10kg木炭比1kg木炭的热值大C.热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多D.燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关探究二、热机的效率=___________________.燃料的燃料的内能（2）在热机的设计和制造上，采用先进的技术.（3）使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量.4.阅读教材《科学技术社会》）——从火车到火箭了解热机的发展历程。【例题2】2022年11月，神舟十五号载人火箭将了名航天员送入中国空间站。下列关于神舟十升空过程中分析正确的是（）A．神舟十五号火箭的发动机不是热机B．神舟十五号火箭利用氢做燃料是因为氢的热值大C．神舟十五号火箭对氢能的利用效率可以达到100%D．神舟十五号火箭加速升空过程中机械能守恒【例题3】用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4kg的烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），烟煤的热值约为3×107J/kg。试求：（1）水吸收的热量是多少？（2）1.4kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少？（3）热效率是多少?（4）分析热效率不高的两种原因。【精讲点拨】1.热值只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧，燃料的质量、体积均无关系。2．固体燃料的计算公式：q=EQ\F(Q,m)，单位为焦/千克（J/kg）；气体燃料的计算公式：q=EQ\F(Q,V)，单位为焦/米3（J/m3）.3.计算热机效率的两个公式=EQ\F(Q有用,Q总)或=EQ\F(W有用,Q总)，其本质是相同的，有用热量就是有用能量。一般先利用公式Q放=qm或Q放=qV计算出燃料完全燃烧放出的热量Q放，再根据有用能量计算热机的效率。4．功率和效率是两个完全不同的概念，也没有联系，功率反映机械做功的快慢，热机效率是热机性能的一个重要指标，热机效率高的机械功率不一定大。【归纳整理】第2节热机的效率热机的效率热机的效率①分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料.②燃料燃烧过程中化学能转化为内能.①定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比。是燃料的一种特性.②公式：固体燃料：q=EQ\F(Q,m)气体燃料：q=EQ\F(Q,V)③单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/m3）①热机的效率：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.②公式：=EQ\F(W有用,Q总)③提高热机效率的方法：利用废气的能量、减少机械摩擦、尽量使燃料充分燃烧.燃料热值【课堂练习】1.长征五号火箭为我国载人航天工程作出卓著贡献。长征五号火箭发动机使用液氢作燃料，是利用液氢的（）A．密度大 B．比热容大C．热值高 D．热效率高2.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（）A．没有燃烧的燃料，其热值等于零B．燃料的热值与其质量和燃烧状态无关C．燃料完全燃烧时，它的热值最大D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多3.小越参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。4.有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（热值为4.6×107J/kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是________J。若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为_______J。5.中国南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大，以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为_________J，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），意义是_______。（煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg）6.如图所示，是汽车能量转化示意图，关于汽车的效率其中正确的是（）A．33% B．30% C．37% D．40%7.下列关于热机效率的说法中正确的是（）A．热机的功率越大，效率越高B．热机所用燃料的热值越大，效率越高C．减少燃烧过程中的热量损失可以提高热机效率D．通过技术改进，热机效率可达100%8.热机是把内能转化为_____能的机器；有经验的柴油机维修师，不用