第2節(jié) 熱機的效率

第2節(jié)熱機的效率【教學(xué)目標】知識與技能1、知道在燃燒過程中燃料的化學(xué)^轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；2、知道什么是燃料的熱值和單位，會登燃料熱值表.過程與方法1、從生活中體會不同燃料燃燒擇放熱的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。2、能簡單計箕某種燃料完全燃燒放出的熱量。3、能說出熱機工作時燃料擇放能量的主要流向，知道什么是熱機的效率。情感態(tài)度與價值觀結(jié)缶有效利用燃料的途徑，使學(xué)生憧得節(jié)約和充分利用能源的重要意義?【教學(xué)重難點】重點是燃料熱值的概念和理解，熱機的效簾。難點是對熱機的效率的理照?！窘虒W(xué)方法】啟發(fā)丈教學(xué)法，自學(xué)討論法，設(shè);疑問教學(xué)法，類比教學(xué)法?！窘虒W(xué)準備】或【實驗準備】課前收集的燃料的圖片、多媒體課件等【教學(xué)過程】知識點教師活動學(xué)生活動【創(chuàng)設(shè)情境，引入新課】無論是燒菜做飯，還是奔馳的汽車與火車，乃至直入蒼穹的火箭等都離不開燃料。即從原始人類學(xué)會用火的那天起，至今，人們使用的能量絕大部分還是通過燃料燃燒獲得的，火的利用給學(xué)生結(jié)合生活討論思考，燃料可分為哪三種

一、燃料1、燃料的分類2、燃料燃燒放出的熱量與什么因素有關(guān)？二、燃料的一、燃料1、燃料的分類2、燃料燃燒放出的熱量與什么因素有關(guān)？二、燃料的交流總結(jié)：燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、柴油等，氣體燃料有煤氣、天然氣等。生活中的燃料很多，我們在日常生活中用來取曖和煮飯的燃料也在發(fā)生巨大的變化，木柴、煤炭、液化石油氣、煤氣、天然氣等，為什么會出現(xiàn)這樣的變化呢？思考：1、5kg的木材和10kg的木材燃燒時放出的熱量是否相同？這說明什么？2、根據(jù)生活經(jīng)驗判斷相同條件下，1kg木柴和1kg煤，哪一種燃料能燒開更多的水？.3、燒開同一壺水，用干木柴和天然，氣所需的燃料多少一樣嗎？燃料燃燒時放出的熱量跟燃料的質(zhì)量有關(guān)判斷出一千克煤燃燒后能燒開更多的水。燒開同一壺水，用干木柴和天然氣所需的燃料不同。關(guān)于完全燃燒——就是燃料全部燒盡。4、5kg的木材完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱值：4、5kg的木材完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱值：1.概念:2.熱值的單位：3.燃料燃燒的放熱計算公式：小結(jié)：1、燃料燃燒放出的熱量跟什么因素有關(guān)？（1）燃料的質(zhì)量（2）燃料的種類（3）燃料燃燒的狀況（是否完全燃燒）【體驗探究，獲取新知】提出問題：相同條件下，1kg木柴和1kg煤，1kg煤能.燒開更多的水，這說明不同的燃料燃燒放出的熱量不相同，我們該怎樣比較不同燃料燃燒時這種放熱性能優(yōu)劣？設(shè)計意圖：現(xiàn)象學(xué)生有生活經(jīng)驗，能產(chǎn)生共鳴。拋出矛盾，使學(xué)生有認知欲望。類比復(fù)習(xí)：如何比較不同的物質(zhì)吸熱能力的不同呢？課本中引入比熱容：即1kg的某種物質(zhì)溫度升高rc,所吸收的熱量就是這種物質(zhì)的比熱容。那么把所有的燃料都取1kg,讓他們完全燃燒，比較它們放出的熱量的多少。定義：我們把某種燃料完全燃燒放,出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱值。熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量?！窘涣鹘饣蟆繉W(xué)生類比比熱容的概念建立熱值的概念。符合：q熱值的單位：J/kg學(xué)生類比比熱容的概念建立熱值的概念。符合：q熱值的單位：J/kg（或J/ni3）氫氣的熱值最大。小組討論、交流，并由小組長推選代表發(fā)言三、熱機的效率1.熱效率_些燃料的熱值干木柴約L2xlO7J-kg*柴油3.3x1"j.kg-'煙媒約2.9xlO7Jkg*煤油4.6xiozjkg->無煙煤約3.4x]07Jkg-1汽洎4.6xlO7Jkg,焦炭3.0x10TJkg'1氫1.4xIO8Jkg1木炭3.4x10’Jkg'煤氣約3.9xlO7Jra-3酒精3.0x101Jkgi天然氣(7.1~8.8)xl(Tj?m-3交流總結(jié)：熱值反映了燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒均無關(guān)系。熱值的單位：J/kg不同燃料的熱值一般不同；不同燃料的熱值有時還可能相同。氫氣的熱值最大。氣體的熱值單位："n?延伸拓展：推導(dǎo)燃料完全燃燒放熱的計算公式：1、酒精的熱值是3.0X107J/kg，它的物理意義是什么？1kg的酒精完全燃燒放出的熱量是3.OX1O7J2、2kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？2kgX3.0xl()7j/kg=6.0X107J3、質(zhì)量為3kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？3kgX3.0X107J/kg=9.0X107J學(xué)生根據(jù)對熱值的物理意義的理解推導(dǎo)燃料燃燒放熱的計算公式。學(xué)生小組討論加深對公式的理解：1、公式計算的是燃料絲廖璧時放出的熱*2、公式中m必須用Kg為單位，V必須用JI?為單位。3、熱值q與燃料質(zhì)量和放熱的多少沒有關(guān)系，它是反映燃料優(yōu)劣的物理屬性學(xué)生練習(xí)料優(yōu)劣的物理屬性學(xué)生練習(xí)學(xué)生討論，分析煤氣燃燒放出能量的幾種去向，然后個別回答。學(xué)生通過分析理解熱效率學(xué)生討論，分析內(nèi)燃機燃料燃4、質(zhì)量為nikg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？Q=mq其中〃?表示質(zhì)量，單位是kg,q表示熱值,單位是J/kg,。表示燃料燃燒放出的熱量，單位是J。2、熱機的同樣的原理，體積為V的某種燃料完全燃燒放效率出的熱量是多少焦？Q=*\設(shè)計意圖：根據(jù)熱值的物理意義，去推倒燃料燃燒放熱的公式，符合學(xué)生的認知規(guī)律，學(xué)生在理解熱值的.基礎(chǔ)上，很容易推導(dǎo)燃料燃燒的放熱公式?！揪氁痪殹?00g汽油完全燃燒時可以放出多少熱量?解：查表可知，汽油的熱值^=4.6X107J/kgw=500g=0.5kgQ=qm=4.6X107J/kgX0.5kg=2.3X107J【想一想】提出問題：用煤氣灶燒水時，煤氣能完全燃燒嗎？煤氣燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎？分析討論：煤氣燃燒放出的熱量：1、煤氣不能完全燃燒，損失了一部分能量2、煤氣灶本身也會吸收一部分能量燒放出能量的3、高溫的煙氣帶走了一部分能量幾種去向4、還有一部分直接損失掉了3、提高熱機效率的途徑5、水吸收的熱量只占煤氣放出熱量的一部分所以，在燒水的過程中，被水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出能量的比值，稱為熱效率。3、提高熱機效率的途徑學(xué)生通過類比分析理解熱機的效率「一《石_Q吸學(xué)生通過類比分析理解熱機的效率Q放Q放-qm2熱機也有類似的情況：在內(nèi)燃機中，燃料燃燒產(chǎn)生的能量到哪里去了呢？了呢？學(xué)生通過計算學(xué)生通過計算加深對熱效率的理解。熱機是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，在這個情景中，真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰恐徽既剂先紵龝r所釋放能量的一部分。Q放qm所以：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，叫做熱機的效率。Q放qm理解熱機的效率：學(xué)生討論有效利用燃料的方法，探討提高熱機效率的途徑。1)學(xué)生討論有效利用燃料的方法，探討提高熱機效率的途徑。由于熱機在工作過程中，總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。設(shè)計意圖：學(xué)生在機械效率的基礎(chǔ)上建立熱效率的概念，進而建立熱機的效率，可以使學(xué)生認知更有條理性，更深刻，加深對熱機效率的理解?！揪氁痪殹磕持袑W(xué)為學(xué)生供應(yīng)開水，用鍋爐將200kg的水從25°C加熱到100°C,燃燒了6kg的無煙煤。試求鍋爐內(nèi)200kg的水吸收了多少熱量？6kg無煙燃完全燃燒放出的熱量是多少？此鍋爐的效率是多少？(無煙煤的熱值是3.4X107J/kg【議一議】為了合理利用能源，人們一直都在努力提高熱機的效率，汽油機的效率：20?30%,柴油機的效率：30?45%,都比蒸汽機的效率高，那么怎樣提高熱機的效率？引導(dǎo)學(xué)生從節(jié)能和環(huán)保角度分析有效利用燃料的方法，探討提高熱機效率的途徑?？偨Y(jié)：1、使燃料充分燃燒2、盡量減少各種熱量損失；3、在熱機的設(shè)計和制造上采用先進的技術(shù)；注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量設(shè)計意圖：增強學(xué)生的環(huán)保意識，增強學(xué)生為提高熱機效率，加強環(huán)保的責(zé)任心和使命感。也體現(xiàn)了從物理到生活的理念。燃料的利用使人類得到大量內(nèi)能，但同時造成環(huán)境污染，尤其是熱機的使用.因此，保護環(huán)境，控制和消除大氣污染是.必須重視的問題，請同學(xué)們課下收集如何控制和消除大氣污染。根據(jù)根書提示談?wù)劚竟?jié)課的根據(jù)根書提示談?wù)劚竟?jié)課的收獲。相互補充，歸納出知識體系。知識梳理設(shè)計意圖：小結(jié)不僅要總結(jié)知識，更重要的是將本節(jié)課研究問題的方法及思維程序提煉出來，學(xué)生學(xué)會這些方法并體會到它們在解決問題中的作用，從而實現(xiàn)教學(xué)的真正目的。

知識梳理深堂檢測見附件獨立自主完成檢測。小組長批改并匯總給學(xué)習(xí)委員。布置作業(yè).自制恭汽輪機。設(shè)計意圖：真正的深堂在生活中，讓物理知識很好在生活中得以運用。（一）燃料的熱值第十四章第二節(jié)熱機的效率2、公式：尸W/0故X100%1、定義：某神燃料完全燃燒放出的熱（一）燃料的熱值第十四章第二節(jié)熱機的效率2、公式：尸W/0故X100%1、定義：某神燃料完全燃燒放出的熱3、提高熱機效率的主要途徑:量與燃料的質(zhì)量的比值叫做這種燃料減少熱機各種能量損失的熱值。用q表示。2、單位：2、單位：1kg（固體、液體）J/3、公式：Q=mq（或Q=Vq）4、計算（二）熱機效率1、定義：熱機轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機效率。用〃表示?！窘虒W(xué)反思】通過教學(xué)，使學(xué)生從生活中體會不同燃料完全燃燒釋放熱能的特征，建構(gòu)起燃?料的熱值概念。依據(jù)燃料熱值表中資料數(shù)據(jù)和燃料燃燒放熱與燃料質(zhì)量和熱值的關(guān)系進行簡單計算。了解熱機工作時釋放熱量的主要流向，初步認識熱機效率，大致了解提高熱機效率的途徑。了解熱機在現(xiàn)代社會中的廣泛應(yīng)用，及造成的環(huán)保問題。本節(jié)課熱值的比值定義的建立類比了比熱容的概念建立，熱效率及熱機的效率是在類比機械效率的基礎(chǔ)上建立的，這種利用類比的方法建立概念，有利于學(xué)生對新概念的理解，同時也加深了?對原有概念的理解和掌握。不足：在教學(xué)過程中也暴露了很多問題，比如，學(xué)生現(xiàn)在大都是獨生子女，生活自理能力有待提高。對于燃料的認識很少，生活經(jīng)驗太少?！靖郊空n堂練習(xí)1、實驗表明:質(zhì)量相等的不同燃料，完全燃燒所放出的熱量一般是（相同/不相同）。2、現(xiàn)代火箭用液態(tài)氫作燃料，是因為它具有（）較大的比熱B.較低的.沸點C.較大的熱值D.較高的凝固點3、煤油的熱值大于酒精的熱值，下列說法中正確的是（）煤油比酒精含有的熱量多燃燒相同質(zhì)量的煤油和酒精，煤油放出的熱量要多些完全燃燒相同質(zhì)量的煤油和酒精，利用煤油剛好能燒開一壺水，那么利用酒精則不能燒開這壺水（熱效率相同的條件下）通風(fēng)條件好，供氧越充足，兩種燃料的熱值就越大4、下列說法中正確的是（）燃.料的熱值越大，燃燒時放出的熱量就越多燃料的熱值越小，完全燃燒單位質(zhì)量的該燃料放出的熱量越少燃料的熱值越小，放出相等的熱量時，燃料用量越少燃料燃燒的越充分，其熱值就越大5、要提高熱機的效率，下列做法不可行的是()盡量減少廢氣帶走的熱量。盡量保持機械部件之間有良好的潤滑。盡量減少商軸傳遞給飛輪的機械能。盡量減少散熱損失。6、一個含0.6kg無煙煤的蜂窩煤，能燒開5瓶水，而0.6kg的液化氣可以供普通人家一天做飯、燒開水、洗澡用水。這樣看來不同的燃料的不同，若q無g=3