初中人教版第1节 热机优质学案设计

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第14.2节 热机效率（导学案）（原卷版）
【学习目标】
1.理解并掌握热值的概念、单位、计算公式；
2.会进行热值的简单计算；
3.理解并掌握热机效率的概念、热散失的途径、提高热机效率的方法。
4.了解燃料燃烧对环境的影响。
【学习重点】
热值的物理意义及热机效率的计算。
【学习难点】
热值的概念和影响热机效率的因素。
【自主学习】
预习课本第22-第26页，回答下列问题：
1.热值
（1）人类使用燃料的历程：柴薪—煤炭—石油。固体燃料有 、　 　等，液体燃料有 　、　 　等，气体燃料有　 　、 等。 
（2）质量相同的不同的燃料燃烧后放出的热量相同吗?试举例说明。
答案： 。
（3）燃料的热值
1）概念：某种燃料 放出的　 　与其质量　 ，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。 
2）单位： ，符号是 ，气体燃料的热值单位也可以用焦每立方米（ J/m3）。 
3）酒精的热值q=3.0×107 J/kg的物理意义： 。 
4）燃料完全燃烧放出热量的计算公式 ，q表示燃料的 ，m表示燃料的 ，单位是 。 
2.热机效率
（1）热机的效率
1）概念：热机用来做　 　的那部分能量，与燃料　 　的能量之比，叫做热机的效率。 
2）计算公式： 。
（2）提高燃料利用率的方法：
1）让燃料尽可能 燃烧，如：将煤粒磨成煤粉、加大送风量等；
（2）利用 的能量；
（3）机件间保持良好的润滑、减小 等。
【合作探究】
分组进行以下探究活动，最后归纳总结：
探究一：燃料的热值
提出问题：无论是烧菜做饭，还是奔驰的汽车与火车，乃至直入苍穹的火箭等都离不开燃料。至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的，火的利用给人类社会带来了进步。时至今日，我们的日常生活都离不开燃料的帮助。例举一下生活中我们可以使用哪些燃料烧开一壶水？这些燃料可以如何分类？
（1）燃料的种类很多，固体燃料有 等,气体燃料有 等。
（2）分析实验过程中的能量转化：燃料燃烧的过程是 转变为 的过程。
（3）烧开同一壶水，用干木柴和天然气所需的燃料 不同。
（4）燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？
1）燃料的 ；（2）燃料的 ；（3）燃料燃烧的状况（是否完全 ）。
探究不同燃料的燃烧特点：（1）相同条件下，1kg木柴和1kg煤，1kg煤能烧开更多的水，这说明质量相同的不同的燃料燃烧放出的热量不相同；（2）相同燃料，烧开一锅水比烧开一壶水所用燃料质量 。
我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？
热值：（1）我们把某种燃料完全燃烧放出的 与其 之比，叫作这种燃料的 。热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（2）公式： 。
（3）单位： （固体和液体燃料）或 （气体燃料）。
（4）无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示1kg的煤在完全燃烧时放出的热量为3.4×107J（煤气的热值为3.9×107J/m3，表示1m3的煤气在完全燃烧时所放出的热量为3.9×107J）。
交流总结：
（1）热值反映了燃料本身的一种特性，只与燃料的 有关,与燃料的 、 、 、是否完全燃烧均无关系。
（2）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。
（3） 的热值最大。
探究二：热机效率
1.热效率
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 完全燃烧，损失了一部分能量；
（2）煤气灶本身也会 一部分能量；
（3）高温的 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 只占煤气放出热量的一部分；
（6）在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。
公式： 。
2.热机效率
在内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里去了呢？

（1）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。
（2）用来做 的那部分能量，与燃料完全燃烧 之比，叫做热机的效率。
（3）公式： 。
（4）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释放的能量的比值,它反映了能量的利用率，是热机 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 1。
（5）提高热机效率的手段：
（1）使燃料 燃烧；
（2）尽量 各种热量损失；
（3）在热机的设计和制造上采用先进的技术；
（4）注意保养，保证良好的 ，减少因克服 而额外消耗的能量。
【课堂检测】
1.冬天来了，原煤价格上涨，少数不法商人为了谋取私利，在煤中掺杂出售。为了不让用户上当，您认为的最恰当方法是检测下面哪一个物理量（　　）。
A.热值 B.内能 C.温度 D.比热容
2.已知烟煤的热值是2.9×107J/kg，那么（　　）。
A.2 kg的烟煤燃烧时，一定能放出热量是5.8×107 J；
B.1 kg的烟煤完全燃烧时，一定能放出热量是2.9×107 J；
C.1 kg的烟煤温度降低 1℃时放出热量是2.9×107 J；
D.10 kg烟煤的热值为2.9×108 J/kg
3.甲热机的效率比乙热机的效率高，则可以说（　　）。
A．甲热机的功率比乙热机大；
B．在单位时间内甲热机消耗的燃料比乙热机少；
C．甲热机的转速比乙热机大；
D．甲热机将燃料完全燃烧产生的内能变成机械能的百分比比乙热机大
4. 蒸汽机的工作原理是燃烧燃料，将水加热至高温，利用高温高压水蒸气推动机器转动。与内燃机相比，蒸汽机效率较低，除机械造成的技术因素外，主要原因是（　　）。
A．燃料燃烧不充分 B．蒸汽机功率低
C．燃料的热值较低 D．水蒸气带走较多能量
5.如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ）。

A．25% B．40% C．75% D．35%
6.汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明（　　）。
A．甲做的有用功多；
B．相同的时间内，汽油机甲比乙所用的汽油节约一些；
C．甲比乙用的汽油少；
D．完全燃烧相等的汽油，其内能转化为有用功的能量甲比乙多
7.下列说法正确的是（   ）。
A．冠状病毒的传播是扩散现象；
B．即使煤炭没有完全燃烧，其热值也不会改变；
C．一个物体的内能增加了，一定是它吸收了热量；
D．因为沙石的比热容比水小，所以吸收相同的热量，沙石比水升温快
8.我国“长征六号”运载火箭首次采用了最新研制的大推力液氧煤油发动机.煤油燃烧过程中，其热值大小 _____（选填“变大”“变小”或“不变”）。火箭升空时，为了防止火箭温度过高，在火箭表面涂上一种易熔化、汽化的特殊涂料。涂料熔化、汽化吸热使火箭内能 _____（选填“增大”或“减小”），这是通过 _____（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
9.汽油机吸气冲程吸入的是______（选填“空气”、“汽油气体”或“空气与汽油的混合物”）；甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，甲、乙在相同时间内所做功之比是______；甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为______。
10.小海组装了如图所示的甲、乙、丙装置，在完全相同的烧杯中分别装有A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料。

（1）为了比较不同液体的吸热本领，应选 _____两图的装置进行实验，需控制 _____（选填相应选项的字母）。
A．燃料燃烧的质量相等
B．杯中液体的质量相等
C．杯中液体的体积相等
此实验用 _____反映液体A和液体B吸收热量的多少，通过观察 _____的变化来比较吸热本领的大小。若A、B两种液体，其中一种为水，另一种为煤油，某次实验数据如表所示，则液体 _____（选填“A”或“B”）为煤油。
液体
质量/g
初始温度/℃
加热时间/min
末温/℃
A
300
10
7
20
B
300
10
7
40
（2）为了比较不同燃料燃烧时放热的本领，应选 _____两图的装置进行实验。