2024-2025学年九年级物理全册14.2热机的效率导学案含解析新版新人教版

Page1第2节《热机的效率》【学习目标】1.理解热值的概念，知道不同燃料释放热的本事不同。2.能简洁计算燃料释放出的热量。3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道热机效率【学习重点】相识热值，利用热值计算物质燃烧放出的热量。【学习难点】相识热机的效率，能计算热机的效率。【自主预习】某种燃料完全燃烧所放出的_热量_______与_____质量_______之比，叫作这种燃料的热值。符合：q3、在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，所以热值的单位是焦每千克或焦每千每立方米，符号是_____J/kg或J/m3______。4、煤油的热值是4.6×107J/kg，物理意义是：________1kg的煤油完全燃烧释放的热量是4.6×107J_______。5、与有关的热值的计算公式：Q=qm或者Q=qV6、对于热机而言，燃料释放的能量一部分用来做功，一部分散失了。用来做___有用功___的那一部分能量与燃料______完全燃烧________放出的热量之比，叫热机效率。7、热机效率：。8、提高热机效率的方法：（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃烧。（2）改进热机，削减各种能量损失，提高效率。（3）利用废气的能量，提高燃料的利用率。【合作探究】★学生活动一：视察图片并回答下列问题：1、我们生活中做饭，汽车，飞机，火箭所用到燃料分别是什么？在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的实力是否相同呢？（1）燃料：_木炭、煤炭自然气、一氧化碳酒精、偏二甲肼、液氢____（2）释放能量的实力：不同燃料释放热量的实力是不一样的。2、（1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？质量不同，放出的热量不同相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？物质种类不同，放出的热量不同（3）1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？质量相同的同种物质，不完全燃烧，放出的热量也不同。自学课本热值的内容并回答下列问题：某种燃料完全燃烧所放出的_热量_______与_____质量_______之比，叫作这种燃料的热值。热值的单位是J/kg、J/m3；煤油的热值是4.6×107J/kg，物理意义是：________1kg的煤油完全燃烧释放的热量是4.6×107J_______。与有关的热值的计算公式：Q=qm或者Q=qV4、学生视察课本的热值表格，了解生活中的各种燃料的热值并探讨火箭为什么用液氢做燃料？因为氢的热值大，相同质量的不同燃烧中，氢释放的热量最多，故利用氢做燃料。5、依据热值表，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，须要多少吨干木柴？通过查表得出氢的热值是1.4×108J/kg，干木柴的热值1.2×107J/kg放出热量Q=qm=1.4×108J/kg×10×103kg=1.4×1012J须要干木柴：约116吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。查表可知q＝3.3×107J/kg，所以Q＝mq＝4kg×3.3×107J/kg＝1.32×108J。答：完全燃烧释放的热量为1.32×108J。★学生活动二：热机效率1、依据生活阅历分析，用自然气烧水时，自然气能完全燃烧吗？燃烧释放的热量能否被水完全汲取？有哪些能量损失？自然气不能完全燃烧，损失了一部分能量；（2）装水的容器汲取了一部分能量、燃气灶本身汲取一部分热量、高温的烟气带走了一部分能量、还有一部分能量散失掉了，只有水汲取的热量才是有效利用的。2、类比机械效率的公式进行归纳出燃气灶的效率的表达式为：3、出示汽油机模型，演示其工作过程，让学生探讨分析热机在工作的过程中有哪些能量损失？如何来表示热机的效率？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，叫作热机的效率。表达式为：依据热机效率的能量流向图，并阅读STS，分析、探讨得出热机对环境的危害，如何提高热机效率，爱护环境？危害：（1）燃料燃烧排放的烟尘，使空气混浊，影响动植物生长。汽车等交通工具排放的尾气：如过多CO2引起地球温室效应，全球气候变暖。CO能造成“煤气中毒”，让人缺氧致死。SO2会形成酸雨，危害植物、危害庄稼，破坏生态平衡，还会腐蚀建筑物……提高效率：（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；（2）改进热机，削减各种能量损失，提高效率；（3）利用废气的能量，提高燃料的利用率。【归纳整理】【课堂练习】1.关于燃料的热值，以下说法中正确的是（）A.燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关B.燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C.燃料燃烧时，质量越大，热值越大D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小【答案】A【解析】A、燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，符合题意。B、燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必需是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，不符合题意。C、燃料燃烧时，质量越大，热值越大：热值与质量无关，只与燃料种类有关，不符合题意。D、燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小，燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，不符合题意。2.将一瓶酒精用去三分之二，则剩余部分酒精的密度、比热容和热值（）A.都变为原来的三分之一B.密度、比热容不变，热值变为原来的三分之一C.都不变D.热值不变，密度、比热容变为原来的三分之一【答案】C【解析】密度、比热、燃料的热值都是物质的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系，所以选项A、B、D错误，C正确．3.“可燃冰”作为新型能源，有巨大的开发潜力．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，这表示“可燃冰”的（）A.热量很大B.温度很高C.热值很大D.比热容很大【答案】C【解析】相同条件下，“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”的热值大于煤气的热值，即“可燃冰”的热值很大，C正确．故选：C．4.甲种燃料的热值小于乙种燃料的热值，下列说法正确的是（）A.甲种燃料比乙种燃料的热量少B.完全燃烧mkg乙种燃料，刚好烧开一壶水，那么用mkg甲种燃料也能烧开这壶水C.完全燃烧相同质量的两种燃料，乙种燃料放出的热量多D.通风条件越好，供氧越足够，两种燃料的热值越大【答案】C【解析】A、热量是一个过程量，不能说物体含有热量的多少，所以甲种燃料的热值小于乙种燃料的热值，不能说甲种燃料比乙种燃料的热量少，故A不正确；B、依据Q=mq可知，相同质量的甲乙两种燃料，乙种燃料完全燃烧放出的热量比甲种燃料完全燃烧放出的热量多，所以mkg乙种燃料刚好烧开一壶水，则mkg甲种燃料不能烧开这壶水，故B不正确；C、依据Q=mq可知，相同质量的甲乙两种燃料，乙种燃料完全燃烧放出的热量比甲种燃料完全燃烧放出的热量多，故C正确；D、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故D不正确．5.汽车油箱的汽油用掉一半后，剩下的汽油中，不变的物理量有（）A.质量密度热值B.质量密度比热容C.密度热值比热容D.质量热值比热容【答案】C【解析】一筒汽油用去一半后，所含的汽油削减，质量变为原来的一半，但是热值、密度和比热容是不会变更的，因为物质确定后，物质的这些属性与质量无关．A、B、D错误．6.提高热机效率的有效途径是（）A.采纳优质的燃料B.削减热机的各种热损失，保证良好的润滑C.降低热机的效率D.避开运用热机【答案】B【解析】A、采纳优质的燃料，提高燃料的热值，并不能提高热机的效率．所以A说法错误．B、削减热机的各种热损失，保证良好的润滑，可以提高有效利用的能量与总能量之比，所以B说法正确．C、降低热机的效率很明显不符合题意，所以C说法错误．D、不运用热机，并不能提高热机的效率．所以D说法错误．7.关于“热机”，下列说法中错误的是（）A.通过技术改进，可以使热机的效率达到100%B.削减城市热岛效应的措施之一就是提倡“绿色出行”C.用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性D.寒冷的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱【答案】A【解析】A、运用热机不行避开的要克服机器部件摩擦做额外功，效率不行能达到100%，所以A是错误的；B、“绿色出行”可以削减热机工作时的二氧化碳和热量的排放，是削减城市热岛效应的措施之一就是所以B是正确的；C、水的比热容比较大，在上升相同的温度须要汲取更多的热量，所以利用水来降低热机的温度，所以C是正确的；D、水凝固时体积变大，就会胀坏水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以D是正确的．8.如图所示是一台单缸四冲程汽油机的________冲程；若飞轮（曲轴）转速为2400r/min，那么，每秒钟燃气推动活塞做功的次数为________次，完全燃烧0.1kg的汽油，放出的热量被质量为100kg、初温为20℃的水完全汲取，可以使水的温度上升________℃．[q【答案】做功2011【解析】解：图中，两个气阀关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，是做功冲程；飞轮转速是2400r/min＝40r/s，因一个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，做功一次，所以汽油机1s可以完成80个冲程，做功的次数：n=12×40＝20（次）；完全燃烧0.1kg汽油放出的热量：Q放＝m煤油q＝0.1kg×4.62×107J/kg＝4.62×106J；依据Q吸=cmΔt=Q放可知水温度上升值：Δt=Q吸/cm=4.62×106J/4.2×103J/(kg∗∘C)×100kg=11℃．9.王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水。铁锅内装有5kg水，把水从18∘C加热至98∘C，已知水的比热容为4.2×（1）在这个过程中水汲取的热量；（2）在这个过程中用掉多少木炭。【答案】1.在这个过程中水汲取1.68×106J的热量；2.在这个过程中用掉0.49kg木炭。【解析】汲取的热量Q吸＝cm(t−t0)＝4.2×103J/(kg⋅∘C)×5kg×(98∘C−18∘C)＝1.68×106J；由η=Q/Q得：Q放=Qη=1.68×106J/10%=1.68×107J，由Q放＝mq得：须要的木炭m=Q/q=1.68×107J/3.4×107J/kg=0.49kg。

10.一壶水质量为5kg，放在煤气灶上加热，将水从20∘C加热至沸腾（在标准大气压下），燃烧了160g的煤气，【c水（1）壶中水汲取的热量

（2）煤气完全燃烧放出的热量

（3）烧水的效率．【答案】（1）水共汲取的热量为1.68×106J；（2）液化石油气完全燃烧共放出的热量为6.72×106J；（3）烧水的效率为25%．【解析】解：（1）由题知，水的质量m=5kg，水的初温t0=20∘C，标准大气压下水的沸点是100∘C，即水的末温t=100∘C，所以水汲取的热量：Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅∘C)×5.0kg×(100∘C−20∘C)=1.68×106J；（2）煤气的质量m=160g=0.16kg，煤气热值：q=4.2×107J/kg，完全燃烧煤气放出的热量：Q放=mq=0.16k