2020-2021學(xué)年九年級物理全冊14.2熱機的效率導(dǎo)學(xué)案【含解析】

1、 第2節(jié) 熱機的效率【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解熱值的概念，知道不同燃料釋放熱的本領(lǐng)不同。2.能簡單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(xué)習(xí)重點】認(rèn)識熱值，利用熱值計算物質(zhì)燃燒放出的熱量?！緦W(xué)習(xí)難點】認(rèn)識熱機的效率，能計算熱機的效率?！咀灾黝A(yù)習(xí)】1、 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。2、 符合： q 3、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4.6107J/kg，物理意義是：_1kg的煤油完全燃燒釋放的熱量是4.6107J

2、_。5、與有關(guān)的熱值的計算公式： Q=qm 或者 Q=qV 6、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(jìn)熱機，減少各種能量損失，提高效率。（3） 利用廢氣的能量，提高燃料的利用率。【合作探究】學(xué)生活動一：觀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，但它們釋放能量的能力是否相同呢？（1）燃料：_木炭、煤炭天然氣、一氧化碳 酒精、偏二甲肼、液氫 _ （2

3、）釋放能量的能力： 不同燃料釋放熱量的能力是不一樣的。 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（2） 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。3、 自學(xué)課本熱值的內(nèi)容并回答下列問題：（1） 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。（2） 熱值的單位是J/kg、J/m3；（3） 煤油的熱值是4.6107J/kg，物理意義是：_1kg的煤油完全燃燒釋

4、放的熱量是4.6107J_。（4） 與有關(guān)的熱值的計算公式： Q=qm 或者 Q=qV 4、學(xué)生觀察課本的熱值表格，了解生活中的各種燃料的熱值并討論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、根據(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，需要多少噸干木柴？通過查表得出氫的熱值是1.4108 J/kg，干木柴的熱值1.2107 J/kg放出熱量Q = qm =1.4108 J/kg 10103 kg =1.41012 J需要干木柴：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。

5、6、 計算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量。查表可知q3.3107J/kg，所以Qmq4 kg3.3107J/kg1.32108 J。答：完全燃燒釋放的熱量為1.32108 J。學(xué)生活動二：熱機效率1、根據(jù)生活經(jīng)驗分析，用天然氣燒水時，天然氣能完全燃燒嗎？燃燒釋放的熱量能否被水完全吸收？有哪些能量損失？（1） 天然氣不能完全燃燒，損失了一部分能量；（2）裝水的容器吸收了一部分能量、燃?xì)庠畋旧砦找徊糠譄崃?、高溫的煙氣帶走了一部分能量、還有一部分能量散失掉了，只有水吸收的熱量才是有效利用的。2、類比機械效率的公式進(jìn)行歸納出燃?xì)庠畹男实谋磉_(dá)式為： 3、出示汽油機模型，演示其工作過程，讓學(xué)生討論分析熱

6、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(dá)式為： 4、 根據(jù)熱機效率的能量流向圖，并閱讀STS，分析、討論得出熱機對環(huán)境的危害，如何提高熱機效率，保護(hù)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。 （2） 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(jìn)熱機，減少各種能量損失，提高效率；（3）利用廢氣的能

7、量，提高燃料的利用率?！練w納整理】【課堂練習(xí)】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，必須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

8、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(dá)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

9、析】相同條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達(dá)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：C4. 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(fēng)條件越好，供氧越充足，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、根據(jù)Q=mq可知，相同質(zhì)量的甲

10、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、根據(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，所含的汽油減少，質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话耄菬嶂怠⒚芏群捅葻崛菔?/p>

11、不會改變的，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 .采用優(yōu)質(zhì)的燃料 B .減少熱機的各種熱損失，保證良好的潤滑C .降低熱機的效率 D .避免使用熱機【答案】B【解析】A、采用優(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、減少熱機的各種熱損失，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、不使用熱機，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(jìn)，可以使熱機的效率達(dá)到100%B .減少城市熱島效應(yīng)

12、的措施之一就是倡導(dǎo)“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 .嚴(yán)寒的冬天，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、使用熱機不可避免的要克服機器部件摩擦做額外功，效率不可能達(dá)到100%，所以A是錯誤的；B、“綠色出行”可以減少熱機工作時的二氧化碳和熱量的排放，是減少城市熱島效應(yīng)的措施之一就是所以B是正確的；C、水的比熱容比較大，在升高相同的溫度需要吸收更多的熱量，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

13、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?xì)馔苿踊钊龉Φ拇螖?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的水完全吸收，可以使水的溫度升高_(dá)q汽油4.62107J/kg,c水4.2103J/(kgC)【答案】做功 20 11 【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/min40r/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=124020（次）；完全燃燒0.1kg汽油放出的熱量：Q放m煤油q0.1kg4.62107J/

14、kg4.62106J；根據(jù)Q吸=cmt=Q放可知水溫度升高值：t=Q吸/cm=4.62106J/4.2103J/(kgC)100kg=119.王大剛同學(xué)和家人在郊外野餐，用木炭燒水。鐵鍋內(nèi)裝有5kg水，把水從18C加熱至98C，已知水的比熱容為4.2103J/(kgC)。如果木炭的熱值為3.4107J/kg，它燃燒放出的熱有10%被水吸收。求：（1）在這個過程中水吸收的熱量；（2）在這個過程中用掉多少木炭?！敬鸢浮?.在這個過程中水吸收1.68106J的熱量；2.在這個過程中用掉0.49kg木炭?！窘馕觥课盏臒崃縌吸cm(tt0)4.2103J/(kgC)5kg(98C18C)1.68106

15、J；由=Q/Q得：Q放=Q=1.68106J/10%=1.68107J，由Q放mq得：需要的木炭m=Q/q=1.68107J/3.4107J/kg=0.49kg。10.一壺水質(zhì)量為5kg，放在煤氣灶上加熱，將水從20C加熱至沸騰（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下），燃燒了160g的煤氣，【c水=4.2103J/(kgC)、q煤氣=4.2107J/kg】，求在此過程中：（1）壺中水吸收的熱量（2）煤氣完全燃燒放出的熱量（3）燒水的效率【答案】（1）水共吸收的熱量為1.68106J；（2）液化石油氣完全燃燒共放出的熱量為6.72106J；（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=20C，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點是10