第二节热机的效率 【教学目标】 知识与技能 1、知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能; 2、知道什么是燃料的热值和单位,会査燃料热值表. 过程与方法 Ⅰ、从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同,建立热值的概念。 2、能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。 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。 情感态度与价值观 结合有效利用燃料的途径,使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义. 【教学重难点】 重点是燃料热值的概念和理解,热机的效率。 难点是对热机的效率的理解。 【教学方法】 启发式教学法,自学讨论法,设疑问教学法,类比教学法。 【教学准备】或【实验准备】 课前收集的燃料的图片、多媒体课件等 【教学过程】 「知识点 教师活动 学生活动 【【活动情景设置】 请同学观察插图,说明燃料的燃烧时能的转化过 程。 学生结合生活 讨论思考,燃料 可分为哪三种 燃料的燃烧 学生观察、思 燃料 考、回答 燃料的燃烧是
第二节 热机的效率 【教学目标】 知识与技能 1、知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能; 2、知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表. 过程与方法 1、从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。 2、能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。 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。 情感态度与价值观 结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义. 【教学重难点】 重点是燃料热值的概念和理解，热机的效率。 难点是对热机的效率的理解。 【教学方法】 启发式教学法，自学讨论法，设疑问教学法，类比教学法。 【教学准备】或【实验准备】 课前收集的燃料的图片、多媒体课件等 【教学过程】 知识点 教师活动 学生活动 一、燃料 【【活动情景设置】 请同学观察插图，说明燃料的燃烧时能的转化过 程。 燃料的燃烧 学生结合生活 讨论思考，燃料 可分为哪三种 学生观察、思 考、回答 燃料的燃烧是
想想议 种化学反应, 燃烧过程中,储 1、燃料的 存在燃料中的 燃料的种类很多,固体燃料有木柴、煤等,液体化学能被释放, 分类 燃料有汽油、柴油等,气体燃料有煤气、天然气转变为内能。 等。根据你的经验,相同质量的不同燃料,燃烧 放出的热量是不是相同?要找出事实来支持你燃料的种类很 的论点,并进行分析。 多,可分为固体 燃料、液体燃料 和气体燃料。 燃烧相同质量 的不同燃料,放 出的热量不同。 如:1千克木柴、 1千克煤和1千 克的液化石油 气完全燃烧时 放出热量不同 几种燃料 (烧同一壶水 时升高的温度 2、燃料燃|燃料及其热值 不一样 烧放出的请同学认真学习自主学习课本热值的知识,并回思考回答 热量与什|答下列问题 1.什么叫燃料的热值?热值用什么符号表示?1、某种燃料完 么因素有 全燃烧所放出 2.热值的单位是什么? 的热量与其质 3木炭热值是34×10J/kg,表示的物理意义是量之比。其符号 关? 什么? 是 2、J/kgJ/m3 4煤气的热值是39×10J/m,表示的物理意义3、1千克木炭完 是什么? 全燃烧时放出 的热量是3.4× 5.计算燃料完全燃烧放出热量公式是什么 107J 4、1立方米煤气 6.燃料燃烧放热计算:小明某次用火炉烧水时,完全燃烧时放 共消耗了1.5kg的烟煤,试计算这些烟煤完全燃出的热量是3.9 烧放出多少焦的热量(烟煤的热值q=2.7×|×10J 10J/kg)? g 2.7×10J/kg =4.05×103J 、燃料的
1、燃料的 分类 2、燃料燃 烧放出的 热量与什 么因素有 关？ 二、燃料的 燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体 燃料有汽油、柴油等，气体燃料有煤气、天然气 等。根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧 放出的热量是不是相同？要找出事实来支持你 的论点，并进行分析。 几种燃料 【总结过渡】 燃料及其热值 相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。 请同学认真学习自主学习课本热值的知识，并回 答下列问题： 1.什么叫燃料的热值？热值用什么符号表示？ 2.热值的单位是什么？ 3.木炭热值是 3.4×107 J/kg，表示的物理意义是 什么？ 4.煤气的热值是 3.9×107 J/m3，表示的物理意义 是什么？ 5.计算燃料完全燃烧放出热量公式是什么？ 6.燃料燃烧放热计算：小明某次用火炉烧水时， 共消耗了 1.5kg 的烟煤，试计算这些烟煤完全燃 烧放出多少焦的热量（烟煤的热值 q=2.7× 107 J/kg)? 一种化学反应， 燃烧过程中，储 存在燃料中的 化学能被释放， 转变为内能。 燃料的种类很 多，可分为固体 燃料、液体燃料 和气体燃料。 燃烧相同质量 的不同燃料，放 出的热量不同。 如：1 千克木柴、 1 千克煤和 1 千 克的液化石油 气完全燃烧时 放出热量不同 （烧同一壶水 时升高的温度 不一样 学生自主学习， 思考回答 1、某种燃料完 全燃烧所放出 的热量与其质 量之比。其符号 是 q 2、J/kg J/m3 3、1 千克木炭完 全燃烧时放出 的热量是 3.4× 107J 4、1 立方米煤气 完全燃烧时放 出的热量是 3.9 ×107 J 5、q= Q 放/m 6 、 Q=1.5kg × 2.7×107 J/kg =4.05×107 J
热值: 设计意图:现象学生有生活经验,能产生共 鸣。抛出矛盾,使学生有认知欲望。 1.概念 【交流解惑】 课本P2“小资料”部分,你有哪些发现 结合生活经验,谈谈你对热值的理解。 些燃料的热值 干木柴约12×10Jkg 柴油3.3×107Jkg 煤约29×103Jkg1煤油4.6×10′Jkg 无烟煤约3,4×103Jkg1汽油4.6×107Jkg 焦炭3.0×102Jkg4氢1.4×103」 木炭34×103Jkg1 煤气约39X103Jm-3 酒精3.0×103Jkg 然气(71~8.8)×107Jm3 交流总结: (1)热值反映了燃料本身的一种特性,只与燃料 的种类有关与燃料的形态、质量、体积、是否 完全燃烧均无关系。 (2)热值的单位:J/kg (3)不同燃料的热值一般不同:不同燃料的热 热值的单值有时还可能相同 (4)氢气的热值最大。 热值的单位: 位 (5)气体的热值单位:Jm3 J/kg(或J/m) 延伸拓展:推导燃料完全燃烧放热的计算公式: 1、酒精的热值是3.0×10/kg,它的物理意义氢气的热值最 是什么? 1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J 2、2kg的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦?/小组讨论、交 流,并由小组长 2kgx30X107/kg=60×107J 推选代表发言 3、质量为3kg的酒精完全燃烧放出的热量是多 少焦 3kgx30×10/kg=9.0×10 4、质量为mg的酒精完全燃烧放出的热量是多学生根据对热 少焦? 值的物理意义 3.燃料燃 Q= mg 的理解推导燃 料燃烧放热的
热值： 1．概念： 2． 热值的单 位： 3. 燃料燃 设计意图：现象学生有生活经验，能产生共 鸣。抛出矛盾，使学生有认知欲望。 【交流解惑】 课本 P23“小资料”部分，你有哪些发现？ 结合生活经验，谈谈你对热值的理解。 交流总结： （1）热值反映了燃料本身的一种特性,只与燃料 的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否 完全燃烧均无关系。 （2）热值的单位：J／ｋｇ （3）不同燃料的热值一般不同；不同燃料的热 值有时还可能相同。 （4）氢气的热值最大。 （5）气体的热值单位：J/m3 延伸拓展：推导燃料完全燃烧放热的计算公式： 1、酒精的热值是 3.0×107 J/kg，它的物理意义 是什么？ 1kg 的酒精完全燃烧放出的热量是 3.0×107 J 2、2kg 的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？ 2kg×3.0x107 J/kg=6.0×107 J 3、质量为 3kg 的酒精完全燃烧放出的热量是多 少焦？ 3kg×3.0×107 J/kg=9.0×107 J 4、质量为 mkg 的酒精完全燃烧放出的热量是多 少焦？ Q = mq 热值的单位： J/kg (或 J/m3 ) 氢气的热值最 大。 小组讨论、交 流，并由小组长 推选代表发言 学生根据对热 值 的 物理意义 的理解推导燃 料燃烧放热的
计算公式。 烧的放热其中m表示质量单位是kg,q表示热值 计算公式:单位是水kg,Q表示繁料燃烧放出的热量,单 学生小组讨论 加深对公式的 位是」 理解 1、公式计算的 同样的原理,体积为V的某种然料完全然烧放盘时放出的热 出的热量是多少焦? 公式中m必 须用Kg为单位, y必须用m3为单 位 3、热值q与燃 设计意圈根据热值的物理意义,去推倒|料质量和放热 料燃烧放热的公式,符合学生的认知规律,学生 的多少没有关 系,它是反映燃 料优劣的物理 在理解热值的基础上很容易推导然料燃烧的放属性 热公式。 【练一练】 学生练习 500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量? 解:查表可知,汽油的热值q=4.6×10/kg 、热机的 m=500g=0.5kg 效率 Q=qm=46×107/kgx0.5kg=23×学生讨论,分析 煤气燃烧放出 107J 能量的几种去 【想一想】 向,然后个别回 提出问题:用煤气灶烧水时,煤气能完全燃烧 吗?煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗?学生通过分析 1热效率分析讨论:煤气燃烧放出的热量 理解热效率 Ⅰ、煤气不能完全燃烧,损失了一部分能量 2、煤气灶本身也会吸收一部分能量 3、高温的烟气带走了一部分能量 4、还有一部分直接损失掉了 5、水吸收的热量只占煤气放出热量的一部分 所以,在烧水的过程中,被水吸收的热量与燃料
烧的放热 计算公式： 三、热机的 效率 1.热效率 其中 m 表示质量，单位是 kg，q 表示热值， 单位是 J/kg，Q 表示燃料燃烧放出的热量，单 位是 J。 同样的原理，体积为 V 的某种燃料完全燃烧放 出的热量是多少焦？ Q = Vq 设计意图：根据热值的物理意义，去推倒燃 料燃烧放热的公式，符合学生的认知规律，学生 在理解热值的基础上，很容易推导燃料燃烧的放 热公式。 【练一练】 500g 汽油完全燃烧时可以放出多少热量？ 解：查表可知，汽油的热值 q=4.6×107J/kg m=500g=0.5kg Q=qm=4.6 × 107J/kg × 0.5kg=2.3 × 107J 【想一想】 提出问题：用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧 吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 分析讨论：煤气燃烧放出的热量： 1、煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量 2、煤气灶本身也会吸收一部分能量 3、高温的烟气带走了一部分能量 4、还有一部分直接损失掉了 5、水吸收的热量只占煤气放出热量的一部分 所以，在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料 计算公式。 学生小组讨论 加 深对公式的 理解： 1、公式计算的 是燃料 完全燃 烧 时放出的热 量 2、公式中 m 必 须用 Kg 为单位， V 必须用 m 3为单 位。 3、热值 q 与燃 料质量和放热 的多少没有关 系，它是反映燃 料优劣的物理 属性 学生练习 学生讨论，分析 煤气燃烧放出 能量的几种去 向，然后个别回 答。 学生通过分析 理解热效率
完全燃烧放出能量的比值,称为热效率。 Q 学生讨论,分析 内燃机燃料燃 烧放出能量的 热机也有类似的情况: 几种去向 在内燃机中,燃料燃烧产生的能量到哪里去 了呢? 由于机械传动等 废气排出带走的能量 服摩擦所消耗的能量 学生通过类比 失一部分能 分析理解热机 的效率 热机是将内能转化为机械能的装置,在这个 情景中,真正转变为对外做有用功的能量只占燃 2、热机的料燃烧时所释放能量的一部分 所以:用来做有用功的那部分能量,与燃料完全 效率 燃烧放岀的能量之比,叫做热机的效率。 学生通过计算 加深对热效率 pt 的理解 Q qm 理解热机的效率 1)热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃 料完全燃烧所择放的能量的比值它反映了能量 的利用率热机性能的一个重要标志 学生讨论有效 (2)由于热机在工作过程中总有能量损失所以/利用燃料的方 去,探讨提高热 热机的效率总小于1。 机效率的途径。 设计意图学生在机械效率的基础上建立热 效率的概念,进而建立热机的效率,可以使学生
2、热机的 效率 完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。 热机也有类似的情况： 在内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里去 了呢？ 热机是将内能转化为机械能的装置，在这个 情景中，真正转变为对外做有用功的能量只占燃 料燃烧时所释放能量的一部分。 所以：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，叫做热机的效率。 理解热机的效率: 1) 热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃 料完全燃烧所择放的能量的比值,它反映了能量 的利用率,热机性能的一个重要标志. (2) 由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以 热机的效率总小于 1。 设计意图：学生在机械效率的基础上建立热 效率的概念，进而建立热机的效率，可以使学生 学生讨论，分析 内燃机燃料燃 烧放出能量的 几种去向 学生通过类比 分析理解热机 的效率 学生通过计算 加深对热效率 的理解。 学生讨论有效 利用燃料的方 法，探讨提高热 机效率的途径
认知更有条理性,更深刻加深对热机效率的理 解。 【练一练】 某中学为学生供应开水,用锅炉将200kg的水从 25℃加热到100℃,燃烧了6kg的无烟煤。 试求 (1)锅炉内200kg的水吸收了多少热量? 2)6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少 3)此锅炉的效率是多少?(无烟煤的热值是 3.4×10J/kg 【议一议】 为了合理利用能源,人们一直都在努力提高 热机的效率,汽油机的效率:20~30%,柴油机 的效率:30~45%,都比蒸汽机的效率高, 那么怎样提高热机的效率? 引导学生从节能和环保角度分析有效利用燃 料的方法,探讨提高热机效率的途径 总结: 1、使燃料充分燃烧 2、尽量减少眢种热量损失; 3、在热机的设计和制造上采用先进的技术; 注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻 力而额外消耗的能量 3、提高热 设计意图:增强学生的环保意识,增强学生 机效率的 为提高热机效率,加强环保的责任心和使命感 途径 也体现了从物理到生活的理念 燃料的利用使人类得到大量内能,但同时造成环 境污染,尤其是热机的使用.因此,保护环境,控 制和消除大气污染是必须重视的问题,请同学们 课下收集如何控制和消除大气污染
3、提高热 机效率的 途径 认知更有条理性，更深刻，加深对热机效率的理 解。 【练一练】 某中学为学生供应开水，用锅炉将 200kg 的水从 25 ℃加热到 100 ℃ ，燃烧了 6kg 的无烟煤。 试求 (1) 锅炉内 200kg 的水吸收了多少热量？ (2) 6kg 无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3) 此锅炉的效率是多少？（无烟煤的热值是 3.4×107 J/kg 【议一议】 为了合理利用能源，人们一直都在努力提高 热机的效率，汽油机的效率：20～30%，柴油机 的效率：30～45%，都比蒸汽机的效率高， 那么怎样提高热机的效率？ 引导学生从节能和环保角度分析有效利用燃 料的方法，探讨提高热机效率的途径。 总结： 1、使燃料充分燃烧 2、尽量减少各种热量损失； 3、在热机的设计和制造上采用先进的技术； 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻 力而额外消耗的能量 设计意图：增强学生的环保意识，增强学生 为提高热机效率，加强环保的责任心和使命感。 也体现了从物理到生活的理念。 燃料的利用使人类得到大量内能,但同时造成环 境污染,尤其是热机的使用.因此,保护环境,控 制和消除大气污染是必须重视的问题,请同学们 课下收集如何控制和消除大气污染
三、课堂小 结 学生讨论发言 回顾本节 见附件1 梳理本节知识 课“你学到 要点 了什么? 四、课堂检 完成检测题 老师巡视、讲评 见附件2 五、布置作课内作业:动手动脑学物理1、 课外作业:动手动脑学物理2、4 课后完成 【板书设计】 定义:某种燃料完全燃烧所放出的热量与其质量之 比 热值 单位:J/kg,(J/m) 公式:Q=mq 142热机的效率 1.定义:用来做有用功的那部分能量与 热机的效率 燃料完全燃烧放出的能量之比 2.如何提高热机的效率 【教学反思】 通过教学,使学生从生活中体会不同燃料完全燃烧释放热能的特征,建构 起燃料的热值概念。依据燃料热值表中资料数据和燃料燃烧放热与燃料质量和 热值的关系进行简单计算。了解热机工作时释放热量的主要流向,初步认识热 机效率,大致了解提高热机效率的途径 不足:在教学过程中也暴露了很多问题,比如,学生生活自理能力有待提高 对于燃料的认识很少,生活经验太少 附件1: 知识框架 附件1 14.1热机的效率思维导图
三、课堂小 结 回顾本节 课“你学到 了什么？” 见附件 1 学生讨论发言， 梳理本节知识 要点 四、课堂检 测 老师巡视、讲评 完成检测题 见附件 2 五、布置作 业 课内作业：动手动脑学物理 1、3 课外作业：动手动脑学物理 2、4 课后完成 【板书设计】 【教学反思】 通过教学，使学生从生活中体会不同燃料完全燃烧释放热能的特征，建构 起燃料的热值概念。依据燃料热值表中资料数据和燃料燃烧放热与燃料质量和 热值的关系进行简单计算。了解热机工作时释放热量的主要流向，初步认识热 机效率，大致了解提高热机效率的途径。 不足：在教学过程中也暴露了很多问题，比如，学生生活自理能力有待提高。 对于燃料的认识很少，生活经验太少。 附件 1： 知识框架 附件 1 14.1 热机的效率思维导图 1.定义：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.如何提高热机的效率 14.2 热机的效率 定义：某种燃料完全燃烧所放出的热量与其质量之 比 单位：J/kg, (J/m3 ) 公式：Q=mq 热值 热机的效率
定义 热值单位Jkg 公式q=Q放m 热机的效率 定义 热机的效率公式 提高热机效率的途径 附件2: 课堂检测 A基础题 1、实验表明:质量相等的不同燃料,完全燃烧所放出的热量一般是—(相同/ 不相同)。 2、现代火箭用液态氢作燃料,是因为它具有() A.较大的比热B.较低的沸点C.较大的热值D.较高的凝固点 3、煤油的热值大于酒精的热值,下列说法中正确的是( A.煤油比酒精含有的热量多 B.燃烧相冋质量的煤油和酒精,煤油放出的热量要多些 C.完全燃烧相同质量的煤油和酒精,利用煤油刚好能烧开一壶水,那么利用 酒精则不能烧开这壶水(热效率相同的条件下) D.通风条件好,供氧越充足,两种燃料的热值就越大 4、下列说法中正确的是() A.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量就越多 B.燃料的热值越小,完全燃烧单位质量的该燃料放岀的热量越少 C.燃料的热值越小,放岀相等的热量时,燃料用量越少 D.燃料燃烧的越充分,其热值就越大 B提高题 5、一个含0.6kg无烟煤的蜂窝煤,能烧开5瓶水,而0.6kg的液化气可以供 普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的 不同 若q=3.4×10J/kg,5瓶水的质量是9kg,从20℃到烧开,那么这个煤炉 的效率是 个标准大气压下) 6、在一次某新型号的汽车测试中,让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8km 受到的阻力是3.0×10N,消耗汽油1.2kg(假设汽油完全燃烧)。汽油的热 值为c=4×10J/kg,求
附件 2： 课堂检测 A 基础题 1、实验表明:质量相等的不同燃料,完全燃烧所放出的热量一般是 (相同/ 不相同)。 2、现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有( ) A．较大的比热 B．较低的沸点 C．较大的热值 D．较高的凝固点 3、煤油的热值大于酒精的热值，下列说法中正确的是（ ） A．煤油比酒精含有的热量多 B. 燃烧相同质量的煤油和酒精，煤油放出的热量要多些 C. 完全燃烧相同质量的煤油和酒精，利用煤油刚好能烧开一壶水，那么利用 酒精则不能烧开这壶水（热效率相同的条件下） D.通风条件好，供氧越充足，两种燃料的热值就越大 4、下列说法中正确的是（ ） A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多 B. 燃料的热值越小，完全燃烧单位质量的该燃料放出的热量越少 C. 燃料的热值越小，放出相等的热量时，燃料用量越少 D. 燃料燃烧的越充分，其热值就越大 B 提高题 5、一个含 0.6 kg 无烟煤的蜂窝煤，能烧开 5 瓶水，而 0.6 kg 的液化气可以供 普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的 不同， 若 q 无烟煤=3.4×107 J/kg，5 瓶水的质量是 9kg，从 20℃到烧开，那么这个煤炉 的效率是 。（一个标准大气压下） 6、在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶 4.8km， 受到的阻力是 3.0×103 N，消耗汽油 1.2kg（假设汽油完全燃烧）。汽油的热 值为 q=4×107 J/kg，求：
(1)在测试中,汽车牵引力所做的功胚 (2)该型号汽车的热机效率n C中考链接 7、(2014中考济宁)要提高热机的效率,下列做法不可行的是() A.尽量减少废气带走的热量。 B.尽量保持机械部件之间有良好的润滑 C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。 D.尽量减少散热损失。 附答案 1、不相同 5、热值14.82% 6、(1)1.44×10J
（1）在测试中，汽车牵引力所做的功 W； （2）该型号汽车的热机效率 η。 C 中考链接： 7、（2014 中考 济宁）要提高热机的效率，下列做法不可行的是（ ） A.尽量减少废气带走的热量。 B.尽量保持机械部件之间有良好的润滑。 C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。 D.尽量减少散热损失。 附答案： 1、不相同 2、C 3、C 4、B 5、热值 14.82% 6、（1）1.44×107 J (2)30% 7、C