人教版九年级物理第十四章第2节热机的效率拔高版辅导教学案.docx
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人教版九年级物理第十四章第2节热机的效率拔高版辅导教学案
第十四章第2节热机的效率
辅导科目
物理
年级
九年级
教材版本
人教版
讲义类型
拔高版（适用于考试得分率高于80%的学员）
教学目的
1.知道热值的概念，能简单计算燃料燃烧放出的热量。
2.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。
3.知道热机效率，能说出提高机械效率采取的措施。
重、难点
重点：
燃料热值的概念和计算燃料燃烧放出的热量。
难点：
热机中的能量转化及损失，提高热机效率的具体措施。
授课时长
建议授课时长2小时
教学内容
【课程导入】
他们的能量利用率一样吗？
【新知讲解】
※知识点一：
热机效率
1.相同质量的不同燃料，在燃烧情况相同时时放出的热量是__不同____的。
（选填“相同”或“不同”）
2.相同质量的同种燃料，燃烧时放出的热量一定相同吗？
探究活动一：
阅读燃料的热值，并回答下列问题：
①燃料的种类很多,有固态的也有液态的还有__气__态的，例如_天然气等。
燃料的燃烧是一种_化学_反应，燃烧过程中燃料的_化学能得到释放，转化为__内__能。
②1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
③热值是燃料的一种__属性____，其物理量符号是___q___。
他的单位（字母）是_____J/kg____。
④干木材的热值是_1.2×107J/kg_，其物理意义是__1kg的干木柴完全燃烧放出的热量是_1.2×107J。
要是有4kg的干木材完全燃烧能放出_8.4×107J的热量。
⑤对于气体燃料，它的热值是指体积是1m3的某种燃料完全燃烧放出的热量，单位是J/m3。
⑥如果用Q放表示燃料完全燃烧放出的热量，用q表示燃料的热值，m表示物体的质量，则热值的表达式可写为q＝Q/m，对可燃气体，体积用V表示则q＝Q/V。
烟煤的热值约为2.9×107J/Kg，那么完全燃烧20Kg烟煤所放出的热量是多少焦耳？
Q放＝mq＝20kg×2.9×107J/kg＝5.8×108J
探究活动二：
阅读P23--24内容，理解热机的效率并完成下列题目。
（1）在通常情况下，我们对燃料的利用率比较低，造成能量损失的主要原因有：
燃料未完全燃烧；
热机以热传递方式散失的能量。
废气带走的能量；
热机的各部件之间摩擦损失的能量。
（2）用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比叫热机的效率，表达式可写作η＝
在我们常用的热机中柴油机的效率最高。
（3）在各种能量的损失中，废气带走的内能最多。
【精讲点拨】
1.热值只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧，燃料的质量、体积均无关系。
2．在计算热机效率的时候，一般先利用公式Q放=qm或Q放=qV计算出燃料完全燃烧放出的热量Q放。
再利用
计算出热机的效率。
3．功率和效率是两个完全不同的概念，功率反映机械做功的快慢,热机效率是热机性能的一个重要指标。
效率高的机械功率不一定大。
◎例题
【例1】一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW（油的热值是5.0×107J/kg，g=10N/kg），求:
（1）货年受到的牵引力；
（2）货车匀速行驶的速度；（3）货车发动机的效率。
【答案】
（1）2500N；
（2）20m/s；50%
【解析】
（1）因为货车匀速行驶，二力平衡，所以；
（2）货车匀速行驶的速度：
；
（3）货车发动机的效率：
☐练习
3、图所示为小艳家新买的一辆小汽车。
周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中，这辆汽车在lh的时间内，在水平路面上匀速行驶了72km，消耗汽油6kg。
若已知该汽车发动机的功率（即牵引力的功率）为23kW，汽车（包括车上的人和物品）质量为1．5t，汽油的热值为4．6×107J／kg，g=10N／kg。
求小汽车的热机效率？
2、汽车已进入百姓家庭，汽
车发
动机性能的好坏倍受人们关注．在汽车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题．[汽油热值为4.6×107 J/kg，汽油密度为0.7×103 k
g/m3]。
10L汽油在汽车发动机汽缸内燃
烧30min，可以释放出多少能量（假
设汽油完全燃烧）？
若发动机输出的功率为6×104 W，则此汽车发
动机的效率是多少？
（汽车发动机效率的计算结果精确到1%）
§知识小结
【课堂检测】
1、煤炭是一种重要的能源，区别优劣煤质量科学的办法是检测下列哪个物理量（）
A比热容B密度C热值D温度
2、如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率（η）等于（）
A．
×100%
B．
×100%
C．
×100%
D．
×l00%
3、天于热学知识.下列说法错误的是（）
A寒冷的冬天，双手互搓会使手的温度升高，这是用做功的方式改变内能
B.刚煮熟的鸡蛋放在冷水中,鸡蛋的温度降低
C.汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
D.用水作为汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容较大
4、汽油机的一个工作循环是由__个冲程组成，对外做功次．在压缩冲程中，气体的温度升高，这是通过的方式增加内能．为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过___-的方式减少汽缸内能．用水来冷却汽缸是因为水的_较大．
5、天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107J／m。
，完全燃烧0.05m3天然气可以放出J的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上℃。
[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
6、一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功次。
若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是J。
（q柴油=4.3×107J/kg）
7、据估计，全国一年可产生城市生活垃圾约5.6×108t，焚烧生活垃圾释放的热量为我所用，是综合利用垃圾的一种方法。
若燃烧1t生活垃圾可以放出1.176×1010J的热量，（ρ水=1.0×1
03kg／m3，c水=4.2×103J／（kg·℃），q焦碳=3.0×107J／kg）问：
（1）1.176×1010J的热量相当于完全燃烧多少焦碳产生的热量?
（2）1.176×1010J的热量可以在一个标准大气压下将多少体积的水由20℃加热到沸腾?
8、有一家大型的特种专用汽车生产基地，该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。
若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，
求：
（1）专用车牵引力所做的功？
（2）该专用车的热机效率是多少？
9、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：
某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：
（1）水箱中水的质量；水吸收的热量【c水=4.2×103J／（kg·℃）】
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少kg的煤气（煤气的热值为q=4.2×107J／kg）
10、一辆汽车，总重为1.2×104N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m2，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。
（汽油的热值为4.6×107J／kg，密度为0.7×103kg／m3，g=10N／kg）求：
（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?
（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?
（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?
（功率的计算结果保留小数点后一位）
11、天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。
已知水的比热容为c=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3。
求：
（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（2）水吸收的热量Q吸；（3）燃气灶的效率η。
12、煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。
某县在冬季利用地热能为用户取暖。
县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m3/h。
（1）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量。
（2）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？
（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为4×107J/m3）
13、在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。
[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）,酒精的热值为3.0×107J/kg]求:
（1）水吸收的热量是多少?
（2）此过程中酒精灯烧水的热效率。
（3）科学研究表明:
1g100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量。
水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
14、在一个标准大气压下，用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾，燃烧了0.5kg的焦炭，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），焦炭的热值为3.0×107J/kg。
求：
（1）水吸收的热量；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量；（3）炉子烧水的效率。
【课堂总结】
【家庭作业】
1．汽车发动机一是汽油机，汽油的热值为4.6×107J/kg，阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图，下列回答不正确的是（ ）
A．该内燃机的效率为30%
B．1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J的能量
C．为确保发动机正常工作，需用水对其冷却
D．发动机压压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转用化为机械能
2．关于“热机”，下列说法中错误的是（ ）
A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100%
B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C．内燃机中的压缩冲程是机械能转化内能
D．严寒的冬天，晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱
3．关于热机，下列说法中正确的是（ ）
A．效率越高的热机功率也越大
B．汽油机和柴油机均属于内燃机
C．汽油机工作时汽油在气缸里燃烧越充分，其热值越大
D．热机所用燃料的化学能转化为内能越多，效率越高
4．某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不应采纳的是（ ）
A．鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧
B．向炉内多加些煤，加大火力
C．煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D．用各种办法增大受热面积
5．柴油机甲的功率是乙的2.5倍，甲的效率为40%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗的油量之比为（ ）
A．15：
8B．6：
5C．25：
16D．8：
15
6．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机1s对外做功 次。
若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 J．（q柴油＝4.3×107J/kg）
7．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率 （选填“升高”、“不变”或“降低”）．发动机散热器常用水做冷却剂，这是因为水的 大。
运载火箭选用液态氢做燃料，是因为氢的 大。
8．小丹学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和酒精热值的大小关系。
他实验时组装了如图所示的两套完全相同的装置，燃烧了质量相等的煤油和酒精，加热两个烧杯中质量相等的水，并记录杯中水的初温和末温（如下表）。
初温
末温
甲杯水温/℃
25
90
乙杯水温/℃
25
80
（1）通过表中记录的数据，你认为煤油和酒精两种燃料，热值较大的是 。
（2）小丹用天平测出了烧杯中水的质量及两瓶中燃料减少的质量并记录；利用公式计算出水吸收的热量。
他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和酒精的热值。
你认为他的实验结果 （选填“准确”或“不大准确”），理由是：
。
9．小婵想分别用酒精和蜡烛两种燃料，加热两杯质量都是0.2kg的水，使它们都升温5℃（未沸腾），去探究两种燃料消耗的质量是否相同。
（1）除了图中的器材，在探究实验中，还需要的测量器材有 。
（2）要比较所消耗酒精、蜡烛的质量是否相同，请设计一个记录数据的表格。
（3）若实验消耗的酒精质量为2×10﹣3kg，且酒精完全燃烧，则其放出热量 J，本实验的加热效率为 。
已知：
酒精热值为3×107J/kg：
c水＝42×103J/（kg•℃）。
10．关于功和能的关系，下列说法正确的是（ ）
A．物体具有的能越多，它做的功越多
B．物体有了能就一定正在做功
C．做功的物体一定具有能
D．物体做功的多少与它具有的能无关
11．下列实例与能量转化相对应的是（ ）
A．热机：
机械能转化为内能
B．发电机：
电能转化为机械能
C．电动机：
电能转化为机械能
D．燃料燃烧：
内能转化为化学能
12．下列关于能量转化和转移现象的说法中，正确的是（ ）
A．压缩冲程时，内能转化为机械能
B．烧水过程中壶盖跳起时，机械能化为内能
C．用热水袋取暖时，内能发生了转移
D．电动机工作时，机械能转化为电能
13．根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ ）
A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
B．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
14．如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出（不计空气阻力和摩擦），设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3，则（ ）
A．v1＞v2＞v3B．v1＜v2＜v3C．v1＝v2＝v3D．v1＜v3＜v2
15．指出下列情景中物体所具有的能：
正在空中飞行的飞机具有 能；
从高处往下流的水具有 能；
正在发光的电灯具有 和 能；
干电池具有 能。
16．能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到另一个物体，而在转化和转移过程中， 的总量保持不变。
这就是能量守恒定律。
17．如图所示，在打火机出气孔处加接了一根较长的导气管，在导气管外部中央滴了一滴水，然后打开打火机气阀，在导气管末端点燃排出的气体，不到一分钟的时间，导气管外的水滴就变成了冰粒。
（1）导气管外的水滴变成冰粒，原因是气阀打开后，液态的丁烷汽化并 （填“吸热”或“放热”），使附着在导气管外部的水滴发生 （填物态变化）成冰粒
（2）导气管末端的丁烷气体燃烧时，自动将化学能转化为内能和光能，这说明能量的转化和转移具有 性。
【答案】
1．D；2．A；3．B；4．B；5．C；6．30；8.6×107；7．降低；比热容；热值；8．煤油；不大准确；燃料不可能完全燃烧或燃料放出的热量不能完全被水吸收；9．天平、温度计；6×104；7%；
10．C；11．C；12．C；13．B；14．C；15．机械；机械；内能；光；化学；16．凭空消灭；凭空产生；转化；转移；能量；17．吸热；凝固；方向；
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