九全物理同步課件主題式教學(xué)課件（人教版九年級(jí)全

2025年秋九全物理情境課堂教學(xué)課件嵌視頻（新教材）第十四章

內(nèi)能的利用第3節(jié)

熱機(jī)的效率物理觀念通過生活實(shí)例，建立熱值的概念，能簡單計(jì)算燃料燃燒放出的熱量，了解各種燃料的熱值.知道并理解熱機(jī)的效率.科學(xué)思維通過分析熱機(jī)能量主要流向，加深熱機(jī)效率的理解，提出提高效率的改進(jìn)方案，發(fā)展質(zhì)疑創(chuàng)新的科學(xué)思維能力.科學(xué)探究經(jīng)歷比較不同燃料放出熱量的過程中，提出問題、基于證據(jù)分析得出結(jié)論并作出解釋的過程.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任結(jié)合實(shí)例分析，認(rèn)識(shí)提高熱機(jī)效率對資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的意義，樹立可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任意識(shí).重點(diǎn)：燃料的熱值和熱機(jī)的效率.難點(diǎn)：對熱機(jī)效率的理解.熱機(jī)中燃料燃燒釋放的熱量能被完全利用嗎？熱機(jī)工作時(shí)：消耗煤、汽油、柴油等燃料.能量轉(zhuǎn)化過程：燃料中的化學(xué)能內(nèi)能思考知識(shí)回顧機(jī)械能一、燃料的熱值燃燒柴薪來取暖、燒飯火力發(fā)電交通運(yùn)輸人類所用能量的很大一部分是從燃料的燃燒中獲得的.思考你知道常見的燃料都有哪些，它們分別屬于哪一類?固體燃料液體燃料氣體燃料木柴煤酒精汽油木炭煤氣、天然氣煤油生活中燒開一壺水，你會(huì)選擇什么燃料？為什么呢？思考木柴煤天燃?xì)鉄_同樣一壺水，消耗的木柴或其他燃料的質(zhì)量都不同.質(zhì)量相等的木柴或其他燃料，燃燒時(shí)放出的熱量不同.想

想

議

議消耗質(zhì)量相等的木柴或其他燃料，可以燒開的水的質(zhì)量也不同.如何更準(zhǔn)確地比較質(zhì)量相等的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量呢?思考通過加熱質(zhì)量相等和初溫相同的水，比較水升溫的多少.用電子秤稱出質(zhì)量相同的水200g用同樣的方法稱取5g的酒精和干木柴燃燒質(zhì)量相等的酒精和干木柴，比較它們放出熱量的多少.實(shí)

驗(yàn)水的初溫都是28℃用質(zhì)量相等的酒精和干木柴，加熱質(zhì)量相等、初溫相同的兩杯水，運(yùn)用的是什么物理研究方法?控制變量法思考點(diǎn)燃酒精燈和干木材，直到干木柴燃盡、酒精完全燃燒.點(diǎn)擊播放視頻點(diǎn)擊播放視頻燃燒干木材:水的末溫是62℃燃燒酒精：水的末溫是83℃燃料水的初溫t0/℃水的末溫t/℃5g酒精2883555g干木柴286234用質(zhì)量相等的酒精和干木柴分別給兩杯完全相同的水加熱，兩杯水升高的溫度不同，用酒精加熱的水升高的溫度多.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)論及經(jīng)驗(yàn)判斷，燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，放出的熱量是否相同?例如：燃燒1kg煤放出的熱量，是燃燒1kg干木柴放出熱量的兩倍多.思考質(zhì)量相等的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量通常是不同的.怎么比較燃料燃燒放出熱量的能力呢?思考比較燃料燃燒放出熱量的能力所有燃料都取1kg，比較它們完全燃燒放出的熱量多少比較物體密度大小的方法所有物體都取1m3，比較它們的質(zhì)量大小

為了方便比較燃料燃燒放出的熱量的能力，引入了“熱值”這一物理量.定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比.物理意義：(1)對于固體和液體燃料，熱值在數(shù)值上等于1

kg某種燃料完全燃燒放出的熱量.燃燒時(shí)的能量轉(zhuǎn)化:

化學(xué)能→內(nèi)能熱值指燃料燃燒后，全部變成不可燃燒物的過程.1.2.3.(2)對于氣體燃料，熱值在數(shù)值上等于在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3燃料完全燃燒放出的熱量.計(jì)算公式及單位：固體或液體：

q

=mQ氣體：

q

=VQq：熱值，單位J/kgQ：熱量，單位Jm：質(zhì)量，單位kgq：熱值，單位J/m3Q：熱量，單位JV：體積，單位m34.計(jì)算熱量：變形式Q=mqQ=Vq變形式計(jì)算熱量：小資料一些燃料的熱值燃料熱值燃料熱值干木柴約1.2×107J/kg柴油4.3×107

J/kg煙煤約2.9×107

J/kg煤油4.6×107

J/kg無煙煤約3.4×107

J/kg汽油4.6×107

J/kg焦炭3.0×107

J/kg氫氣1.4×108

J/kg木炭3.4×107

J/kg焦?fàn)t煤氣約1.7×107

J/m3酒精3.0×107

J/kg沼氣約1.9×107

J/m3觀察燃料的熱值表，你有哪些發(fā)現(xiàn)?思考熱值的大小只與燃料種類有關(guān).氫氣的熱值最大.不同燃料的熱值一般不同.思考1.根據(jù)熱值表，計(jì)算一下10噸氫氣完全燃燒放出多少焦耳的熱量?2.若用汽油完全燃燒來獲得這些熱量，需要多少噸汽油?氫氣的熱值是1.4×108J/kg汽油的熱值是4.6×107J/kg10噸氫氣完全燃燒放出的熱量

Q=mq

=

10×103kg×1.4×108

J/kg=1.4×1012

J30噸汽油完全燃燒放出的熱量約等于10噸氫氣完全燃燒放出的熱量.需要汽油(1)認(rèn)識(shí)熱值定義時(shí)，不要漏掉“完全”這一條件.(2)熱值反映了燃料完全燃燒時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能本領(lǐng)的大小.(3)熱值是燃料本身的一種特性，它與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等沒有關(guān)系.熱值的理解要點(diǎn)熱值與比熱容的區(qū)分熱值比熱容定義某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比單位J/kg或J/m3J/(kg·℃)對象燃料所有物質(zhì)例

關(guān)于q＝

的理解，下列說法中正確的是(

)A.熱值與燃料完全燃燒放出的熱量成正比 B.若燃料燃燒不充分時(shí)，熱值將減小 C.當(dāng)燃料未燃燒時(shí)，其熱值為零 D.某種燃料的熱值大小與是否充分燃燒無關(guān)Q____m×熱值是燃料本身的特性，其大小只與燃料的種類有關(guān)，與熱量、是否燃燒、是否充分燃燒無關(guān).××√D

若用煤燒水，煤能完全燃燒嗎?煤燃燒放出的熱量全部能被水吸收嗎?？

燃料很難完全燃燒，按熱值計(jì)算出的熱量＞燃料燃燒實(shí)際放出的熱量＞能有效利用的熱量.(1)用煤燒水，煤不能完全燃燒，會(huì)損失一部分能量.(2)裝水容器、爐子本身都會(huì)吸收一部分能量.

高溫的煙氣帶走一部分能量.

還有一部分能量直接散失掉了.煤燃燒放出的熱量不能全部被水吸收

水吸收的熱量只占煤完全燃燒放出熱量的一部分，只有水吸收的熱量才是被有效利用的.二、熱機(jī)的效率熱效率1.讓燃料更加充分地燃燒，如把煤磨成煤粉或煤粒，以加大煤與氧

氣的接觸面積，再把空氣吹進(jìn)爐膛，就會(huì)比煤塊燃燒得更充分.2.增大燒水時(shí)水和爐子的接觸面積，從而減少熱量的散失.3.爐壁選用隔熱材料，減少熱量的散失.如何提高燃料的利用率?思考概念:吸收的能量占燃料完全燃燒放出能量的比值.1.公式:2.例

用天然氣將1kg的水燒開(從25℃加熱到100℃)，共使用0.0236m3的天然氣.(q天然氣=4.0×107

J/m3)(1)這些天然氣完全燃燒放出熱量是多少J？(2)水吸收的熱量是多少J？(3)用于加熱水的熱量占天然氣燃燒時(shí)釋放熱量的多少？Q放=q天然氣V=4.0×107

J/m3×0.0236m3=9.44×105

J解：(1)天然氣完全燃燒放出熱量(2)水吸收的熱量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103

J/(kg·℃)×1kg×(100℃?25℃)=3.15×105

JQ＝qVQ＝cmΔt(3)用于加熱水的熱量占天然氣燃燒時(shí)釋放熱量的百分比為：Q放Q吸9.44×105J3.15×105J=≈33.4%×100%×100%η=例

用天然氣將1kg的水燒開(從25℃加熱到100℃)，共使用0.0236m3的天然氣.(q天然氣=4.0×107

J/m3)(3)用于加熱水的熱量占天然氣燃燒時(shí)釋放熱量的多少?以燃油汽車為例：廢氣帶走的能量最多在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否能夠完全燃燒?燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了?思考少部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏脵C(jī)械能,大部分能量損耗公式：物理意義：熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時(shí)對燃料的利用率的高低，是熱機(jī)性能的重要指標(biāo).在做功同樣多的情況下，效率高的熱機(jī)消耗的燃料少，從而節(jié)約能源、減少污染.用來做有用功的那部分能量，與燃燒完全燃燒放出的能量之比，叫作熱機(jī)的效率.定義：熱機(jī)的效率1.2.3.

蒸汽機(jī)的效率只有6%~15%

汽油機(jī)的效率為20%~40%柴油機(jī)的效率為30%~45%如何提高熱機(jī)效率，節(jié)約能源，減少污染?1.

提高燃料利用率，使燃料充分燃燒；2.

改進(jìn)熱機(jī)，減少各種能量損失；3.

保證良好的潤滑，減少因摩擦額外消耗的能量；4.

設(shè)法利用廢氣中的能量.思考例如：

大型發(fā)電機(jī)常常由汽輪機(jī)推動(dòng)，為了提高燃料的利用率，人們利用汽輪機(jī)排出的廢氣來供熱，這就是熱電站.

這種既供電又供熱的熱電站，比起一般的火電站，燃料的利用率大大提高.

不能，熱機(jī)中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的一部分，因?yàn)楦鞣N熱量損失以及燃燒條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燃料完全燃燒所放出的總能量，所以與總能量的比值必然小于1，即熱機(jī)效率總小于100%.熱機(jī)的效率能達(dá)到100%嗎?為什么?思考從火車到火箭

科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境

瓦特發(fā)明了往復(fù)式蒸汽機(jī)，使蒸汽機(jī)成為可以廣泛使用的動(dòng)力機(jī).

斯蒂芬森以此為基礎(chǔ)最先研制了“火箭號(hào)”蒸汽機(jī)車.17世紀(jì)人類發(fā)明了熱機(jī).最早的熱機(jī)是蒸汽機(jī).1782年“火箭號(hào)”蒸汽機(jī)車1883年發(fā)明了汽油機(jī).1884年

汽輪機(jī)的功率巨大，能帶動(dòng)大型發(fā)電機(jī)，滿足了電力工業(yè)的發(fā)展需要.1892年發(fā)明了柴油機(jī).從20世紀(jì)40年代開始飛機(jī)上越來越多地使用空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī).噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

在“中國航天之父”錢學(xué)森的帶領(lǐng)下，一代代中國航天人不斷發(fā)展火箭技術(shù)，將人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站等送入太空，使我國成為航天強(qiáng)國.錢學(xué)森(1911—2009年)長征五號(hào)火箭發(fā)射自主閱讀課本P33對應(yīng)內(nèi)容例

關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說法中正確的是(

)A.熱機(jī)的效率可以等于1B.熱機(jī)的效率越高，說明做功越快C.利用內(nèi)能做的有用功多，熱機(jī)效率不一定高D.設(shè)法利用廢氣的能量也不能提高熱機(jī)效率說明有用功在總功中占的比例大，與做功快慢無關(guān)當(dāng)燃燒相同的燃料，有用功多的效率高，未說明燃料是否相同，熱機(jī)效率不一定高××√C熱機(jī)工作時(shí)，不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，同時(shí)要散失大部分能量×提高熱機(jī)效率的主要途徑：(1)使燃料充分燃燒；(2)利用廢氣的能量；(3)保證良好潤滑，減少摩擦；(4)改進(jìn)熱機(jī)，減少各種能量的損失.定義：物理意義：計(jì)算公式：單位：某種燃料_________放出的熱量與其__________之比.1

kg(1

m3)某種燃料完全燃燒放出的熱量.固液——______，氣體——______固液——________，氣體——__________完全燃燒質(zhì)量(體積)J/kgJ/m3熱機(jī)的效率燃料的熱值熱效率定義：____________占燃料___________放出能量的比值.公式：_________________吸收的能量完全燃燒提高燃料利用率的途徑讓燃料盡可能______燃燒.如將煤研成煤粉或煤粒，以加大煤與氧氣的接觸面積，再把空氣吹進(jìn)爐膛.減少熱量的______.增大受熱面積.充分散失定義：提高熱機(jī)效率的途徑公式：______________用來做________的那部分能量，與燃料____________________之比.①使燃料_____燃燒.②盡量_____各種熱量損失.③保證良好的潤滑，減少因_________而額外消耗的能量.④采用先進(jìn)技術(shù)，改變機(jī)械結(jié)構(gòu).有用功完全燃燒放出的能量充分減少克服摩擦熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率1.關(guān)于燃料的熱值，下列說法正確的是()A.容易燃燒的燃料，熱值一定大B.煤的熱值大于干木柴的熱值，煤燃燒放出的熱量一定比木柴燃燒放出

的熱量多C.燃料的熱值與燃料是否完全燃燒無關(guān)D.為了提高鍋爐的效率，一定要用熱值高的燃料C熱值與燃料是否完全燃燒、是否容易燃燒無關(guān)燃料燃燒放出的熱量，除與熱值有關(guān)外，還與燃料的質(zhì)量有關(guān)×√×應(yīng)減小熱量的損失，且讓燃料燃燒更完全×2.小亮使用干木柴燒水.若完全燃燒420g干木柴放出的熱量能使質(zhì)量為10kg、初溫為15

℃的水升高到75

℃，則干木柴完全燃燒放出的熱量為__________J.此次使用干木柴燒水的效率為__________.干木柴放出的熱量若由天然氣來提供，需要________m3的天然氣.[已知c水=4.2×103

J/(kg·℃)，q干木柴=1.2×107

J/kg，q天然氣=4.0×107

J/m3]420g干木柴完全燃燒放出的熱量Q放干木柴=m干木柴q干木柴=0.42kg×1.2×107

J/kg=5.04×106J5.04×106

2.小亮使用干木柴燒水.若完全燃燒420g干木柴放出的熱量能使質(zhì)量為10kg、初溫為15

℃的水升高到75

℃，則干木柴完全燃燒放出的熱量為__________J.此次使用干木柴燒水的效率為__________.干木柴放出的熱量若由天然氣來提供，需要________m3的天然氣.[已知c水=4.2×103

J/(kg·℃)，q干木柴=1.2×107

J/kg，q天然氣=4.0×107

J/m3]此次使用干木柴燒水的效率η=Q吸Q放干木柴_______×100%=2.52×106J———————5.04×106J×100%=50%50%此過程中水吸收的熱量Q吸=c水m水?t水=4.2×103

J/(kg·℃)×10kg×(75℃-15℃)=2.52×106J5.04×106

干木柴放出的熱量若由天然氣來提供，則Q放天然氣=Q放干木柴=5.04×106J由Q=Vq得，需要天然氣的體積2.小亮使用干木柴燒水.若完全燃燒420g干木柴放出的熱量能使質(zhì)量為10kg、初溫為15

℃的水升高到75

℃，則干木柴完全燃燒放出的熱量為__________J.此次使用干木柴燒水的效率為__________.干木柴放出的熱量若由天然氣來提供，需要________m3的天然氣.[已知c水=4.2×103

J/(kg·℃)，q干木柴=1.2×107

J/kg，q天然氣=4.0×107

J/m3]5.04×106

50%0.126解：(1)由題意可知消耗燃油的質(zhì)量為0.87t燃油完全燃燒放出的熱量Q放=mq=0.87×103kg×4.3×107J/kg=3.741×