2024-2025學年九年級物理全冊14.2熱機的效率導學案含解析新版新人教版

Page1第2節(jié)《熱機的效率》【學習目標】1.理解熱值的概念，知道不同燃料釋放熱的本事不同。2.能簡潔計算燃料釋放出的熱量。3.能說出熱機工作時燃料釋放能量的主要流向，知道熱機效率【學習重點】相識熱值，利用熱值計算物質(zhì)燃燒放出的熱量?！緦W習難點】相識熱機的效率，能計算熱機的效率。【自主預習】某種燃料完全燃燒所放出的_熱量_______與_____質(zhì)量_______之比，叫作這種燃料的熱值。符合：q3、在國際單位制中，熱量的單位是焦耳，質(zhì)量的單位是千克，所以熱值的單位是焦每千克或焦每千每立方米，符號是_____J/kg或J/m3______。4、煤油的熱值是4.6×107J/kg，物理意義是：________1kg的煤油完全燃燒釋放的熱量是4.6×107J_______。5、與有關(guān)的熱值的計算公式：Q=qm或者Q=qV6、對于熱機而言，燃料釋放的能量一部分用來做功，一部分散失了。用來做___有用功___的那一部分能量與燃料______完全燃燒________放出的熱量之比，叫熱機效率。7、熱機效率：。8、提高熱機效率的方法：（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃燒。（2）改進熱機，削減各種能量損失，提高效率。（3）利用廢氣的能量，提高燃料的利用率?！竞献魈骄俊俊飳W生活動一：視察圖片并回答下列問題：1、我們生活中做飯，汽車，飛機，火箭所用到燃料分別是什么？在燃燒時都會釋放能量，但它們釋放能量的實力是否相同呢？（1）燃料：_木炭、煤炭自然氣、一氧化碳酒精、偏二甲肼、液氫____（2）釋放能量的實力：不同燃料釋放熱量的實力是不一樣的。2、（1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在同樣燃燒時，放出的熱量是否相同？質(zhì)量不同，放出的熱量不同相同條件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一種燃料能燒開更多的水？物質(zhì)種類不同，放出的熱量不同（3）1kg的干木柴完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱量是否相同？質(zhì)量相同的同種物質(zhì)，不完全燃燒，放出的熱量也不同。自學課本熱值的內(nèi)容并回答下列問題：某種燃料完全燃燒所放出的_熱量_______與_____質(zhì)量_______之比，叫作這種燃料的熱值。熱值的單位是J/kg、J/m3；煤油的熱值是4.6×107J/kg，物理意義是：________1kg的煤油完全燃燒釋放的熱量是4.6×107J_______。與有關(guān)的熱值的計算公式：Q=qm或者Q=qV4、學生視察課本的熱值表格，了解生活中的各種燃料的熱值并探討火箭為什么用液氫做燃料？因為氫的熱值大，相同質(zhì)量的不同燃燒中，氫釋放的熱量最多，故利用氫做燃料。5、依據(jù)熱值表，計算一下10噸氫完全燃燒放出多少焦耳的熱量？若用干木柴完全燃燒來獲得這些熱量，須要多少噸干木柴？通過查表得出氫的熱值是1.4×108J/kg，干木柴的熱值1.2×107J/kg放出熱量Q=qm=1.4×108J/kg×10×103kg=1.4×1012J須要干木柴：約116噸干木柴完全燃燒放出的熱量等于10噸氫完全燃燒放出的熱量。計算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量。查表可知q＝3.3×107J/kg，所以Q＝mq＝4kg×3.3×107J/kg＝1.32×108J。答：完全燃燒釋放的熱量為1.32×108J?！飳W生活動二：熱機效率1、依據(jù)生活閱歷分析，用自然氣燒水時，自然氣能完全燃燒嗎？燃燒釋放的熱量能否被水完全汲取？有哪些能量損失？自然氣不能完全燃燒，損失了一部分能量；（2）裝水的容器汲取了一部分能量、燃氣灶本身汲取一部分熱量、高溫的煙氣帶走了一部分能量、還有一部分能量散失掉了，只有水汲取的熱量才是有效利用的。2、類比機械效率的公式進行歸納出燃氣灶的效率的表達式為：3、出示汽油機模型，演示其工作過程，讓學生探討分析熱機在工作的過程中有哪些能量損失？如何來表示熱機的效率？用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫作熱機的效率。表達式為：依據(jù)熱機效率的能量流向圖，并閱讀STS，分析、探討得出熱機對環(huán)境的危害，如何提高熱機效率，愛護環(huán)境？危害：（1）燃料燃燒排放的煙塵，使空氣混濁，影響動植物生長。汽車等交通工具排放的尾氣：如過多CO2引起地球溫室效應(yīng)，全球氣候變暖。CO能造成“煤氣中毒”，讓人缺氧致死。SO2會形成酸雨，危害植物、危害莊稼，破壞生態(tài)平衡，還會腐蝕建筑物……提高效率：（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃燒；（2）改進熱機，削減各種能量損失，提高效率；（3）利用廢氣的能量，提高燃料的利用率?！練w納整理】【課堂練習】1.關(guān)于燃料的熱值，以下說法中正確的是（）A.燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)B.燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值C.燃料燃燒時，質(zhì)量越大，熱值越大D.燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小【答案】A【解析】A、燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)，符合題意。B、燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值，必需是完全燃燒放出的熱量，才是燃料的熱值，不符合題意。C、燃料燃燒時，質(zhì)量越大，熱值越大：熱值與質(zhì)量無關(guān)，只與燃料種類有關(guān)，不符合題意。D、燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小，燃料不完全燃燒時放出的熱量不能稱之為熱值，不符合題意。2.將一瓶酒精用去三分之二，則剩余部分酒精的密度、比熱容和熱值（）A.都變?yōu)樵瓉淼娜种籅.密度、比熱容不變，熱值變?yōu)樵瓉淼娜种籆.都不變D.熱值不變，密度、比熱容變?yōu)樵瓉淼娜种弧敬鸢浮緾【解析】密度、比熱、燃料的熱值都是物質(zhì)的一種特性，它們的大小與物體的質(zhì)量和體積均無關(guān)系，所以選項A、B、D錯誤，C正確．3.“可燃冰”作為新型能源，有巨大的開發(fā)潛力．同等條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍，這表示“可燃冰”的（）A.熱量很大B.溫度很高C.熱值很大D.比熱容很大【答案】C【解析】相同條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍，說明“可燃冰”的熱值大于煤氣的熱值，即“可燃冰”的熱值很大，C正確．故選：C．4.甲種燃料的熱值小于乙種燃料的熱值，下列說法正確的是（）A.甲種燃料比乙種燃料的熱量少B.完全燃燒mkg乙種燃料，剛好燒開一壺水，那么用mkg甲種燃料也能燒開這壺水C.完全燃燒相同質(zhì)量的兩種燃料，乙種燃料放出的熱量多D.通風條件越好，供氧越足夠，兩種燃料的熱值越大【答案】C【解析】A、熱量是一個過程量，不能說物體含有熱量的多少，所以甲種燃料的熱值小于乙種燃料的熱值，不能說甲種燃料比乙種燃料的熱量少，故A不正確；B、依據(jù)Q=mq可知，相同質(zhì)量的甲乙兩種燃料，乙種燃料完全燃燒放出的熱量比甲種燃料完全燃燒放出的熱量多，所以mkg乙種燃料剛好燒開一壺水，則mkg甲種燃料不能燒開這壺水，故B不正確；C、依據(jù)Q=mq可知，相同質(zhì)量的甲乙兩種燃料，乙種燃料完全燃燒放出的熱量比甲種燃料完全燃燒放出的熱量多，故C正確；D、熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等均無關(guān)，故D不正確．5.汽車油箱的汽油用掉一半后，剩下的汽油中，不變的物理量有（）A.質(zhì)量密度熱值B.質(zhì)量密度比熱容C.密度熱值比熱容D.質(zhì)量熱值比熱容【答案】C【解析】一筒汽油用去一半后，所含的汽油削減，質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?，但是熱值、密度和比熱容是不會變更的，因為物質(zhì)確定后，物質(zhì)的這些屬性與質(zhì)量無關(guān)．A、B、D錯誤．6.提高熱機效率的有效途徑是（）A.采納優(yōu)質(zhì)的燃料B.削減熱機的各種熱損失，保證良好的潤滑C.降低熱機的效率D.避開運用熱機【答案】B【解析】A、采納優(yōu)質(zhì)的燃料，提高燃料的熱值，并不能提高熱機的效率．所以A說法錯誤．B、削減熱機的各種熱損失，保證良好的潤滑，可以提高有效利用的能量與總能量之比，所以B說法正確．C、降低熱機的效率很明顯不符合題意，所以C說法錯誤．D、不運用熱機，并不能提高熱機的效率．所以D說法錯誤．7.關(guān)于“熱機”，下列說法中錯誤的是（）A.通過技術(shù)改進，可以使熱機的效率達到100%B.削減城市熱島效應(yīng)的措施之一就是提倡“綠色出行”C.用水而不用其它循環(huán)物質(zhì)降低熱機的溫度，主要是利用水的比熱容最大的特性D.寒冷的冬天，有人晚上把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時，水凝固而脹壞水箱【答案】A【解析】A、運用熱機不行避開的要克服機器部件摩擦做額外功，效率不行能達到100%，所以A是錯誤的；B、“綠色出行”可以削減熱機工作時的二氧化碳和熱量的排放，是削減城市熱島效應(yīng)的措施之一就是所以B是正確的；C、水的比熱容比較大，在上升相同的溫度須要汲取更多的熱量，所以利用水來降低熱機的溫度，所以C是正確的；D、水凝固時體積變大，就會脹壞水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以D是正確的．8.如圖所示是一臺單缸四沖程汽油機的________沖程；若飛輪（曲軸）轉(zhuǎn)速為2400r/min，那么，每秒鐘燃氣推動活塞做功的次數(shù)為________次，完全燃燒0.1kg的汽油，放出的熱量被質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水完全汲取，可以使水的溫度上升________℃．[q【答案】做功2011【解析】解：圖中，兩個氣閥關(guān)閉，火花塞噴出電火花，活塞向下運動，是做功沖程；飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min＝40r/s，因一個工作循環(huán)有4個沖程，飛輪轉(zhuǎn)2圈，做功一次，所以汽油機1s可以完成80個沖程，做功的次數(shù)：n=12×40＝20（次）；完全燃燒0.1kg汽油放出的熱量：Q放＝m煤油q＝0.1kg×4.62×107J/kg＝4.62×106J；依據(jù)Q吸=cmΔt=Q放可知水溫度上升值：Δt=Q吸/cm=4.62×106J/4.2×103J/(kg?°C)×100kg=11℃．9.王大剛同學和家人在郊外野餐，用木炭燒水。鐵鍋內(nèi)裝有5kg水，把水從18°C加熱至98°C，已知水的比熱容為4.2×（1）在這個過程中水汲取的熱量；（2）在這個過程中用掉多少木炭?！敬鸢浮?.在這個過程中水汲取1.68×106J的熱量；2.在這個過程中用掉0.49kg木炭?！窘馕觥考橙〉臒崃縌吸＝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：須要的木炭m=Q/q=1.68×107J/3.4×107J/kg=0.49kg。

10.一壺水質(zhì)量為5kg，放在煤氣灶上加熱，將水從20°C加熱至沸騰（在標準大氣壓下），燃燒了160g的煤氣，【c水（1）壺中水汲取的熱量

（2）煤氣完全燃燒放出的熱量

（3）燒水的效率．【答案】（1）水共汲取的熱量為1.68×106J；（2）液化石油氣完全燃燒共放出的熱量為6.72×106J；（3）燒水的效率為25%．【解析】解：（1）由題知，水的質(zhì)量m=5kg，水的初溫t0=20°C，標準大氣壓下水的沸點是100°C，即水的末溫t=100°C，所以水汲取的熱量：Q吸=cm(t?t0)=4.2×103J/(kg?°C)×5.0kg×(100°C?20°C)=1.68×106J；（2）煤氣的質(zhì)量m=160g=0.16kg，煤氣熱值：q=4.2×107J/kg，完全燃燒煤氣放出的熱量：Q放=mq=0.16k