九年级全册第十三章 内能与热机第四节 热机效率和环境保护公开课教学设计

这是一份九年级全册第十三章 内能与热机第四节 热机效率和环境保护公开课教学设计，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教学方法，教学用具，课时安排，教学过程，教学反思等内容，欢迎下载使用。

1.知识与技能
①从能量转化的角度认识燃料的热值。
②常识性了解热机的效率及提高热机效率的途径。
2.过程与方法
用物理图表分析问题的能力，联系实际思考问题的能力.
3.情感态度和价值观
增强节能、环保意识
【教学重点】
燃料的热值
【教学难点】
热值概念的理解
【教学方法】
合作 探究 交流
【教学用具】
多媒体课件
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境 导入新课
复习巩固
1、什么是内燃机？
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
常见内燃机有哪些？
汽油机、柴油机
烧水做饭、火箭升空所需的能量来自什么？
来自煤、木柴、液态氢等燃料。
以此引入新课
探究新知
（一）燃料的热值
常见燃料的分类
固体燃料 如：干柴 煤等
液体燃料 如：汽油 柴油 酒精等
气体燃料 如：氢气 天然气等
燃料燃烧过程：燃料的化学能转化为内能

在20℃的室温下，向学生提供100kg开水，若用以下燃料，所需燃料质量相同吗？
燃料的热值
某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值（用q表示）。
单位：焦每千克 焦每立方米
符号：J/kg 或 J/m3
物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量。
质量为m的燃料完全燃烧释放出的能量：
Q=qm Q：燃料完全燃烧放出的热量
m：燃料的质量
q： 燃料的热值
体积为V的燃料完全燃烧放出的热量：
Q=qV Q：燃料完全燃烧放出的热量
V：燃料的体积
q： 燃料的热值
常见燃料的热值
干木柴的热值是q=1.2×107 J/Kg，其物理意义是什么？
表示：１kg的干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107 J。
烟煤的热值是q=2.9×107 J/Kg，其物理意义是什么？
表示：１kg的烟煤完全燃烧放出的热量是2.9×107 J。
热值是燃料的一种特性
与燃料的种类有关，与燃料的质量及是否完全燃烧无关。同种燃料的热值是定值，不同燃料的热值一般不同
在20℃的室温下，向学生提供100kg开水，估算所需干木柴、烟煤的质量？
解：水吸收的热量：
Q吸=cm水△t
=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（100℃-20℃）=3.36×107J；
所需木柴质量：
所需烟煤的质量：
例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。
已知：q=4.3×107J/kg m=4kg
求：Q
解：Q=qm
=4.3×107J/kg×4kg
=1.72×108J；
答：4kg柴油完全燃烧释放的热量是1.72×108J。
巩固练习
完全燃烧多少千克酒精能释放出9×106J的热量？
已知：Q=9×106J 酒精的热值：q=3.0×107J/kg
求：m
解：所需酒精质量：
（二）热机效率

汽车行驶，汽油的化学能能完全释放出来吗？燃烧放出的热量能全部被被有效利用吗？
热机燃料的能量主要走向示意图

用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率
定义式：η=W有／Q放
各种热机的效率:
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~45﹪
讨论交流
提高热机效率的途径有哪些？
1、使燃料尽可能充分燃烧；
2、尽量减少各种热量损失；
3、在热机的设计和制造上尽量简化传动部分；
4、选用优良的润滑材料，减小摩擦。
议一议
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，这部分能量远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
环境保护

汽车排放的大量尾气、燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物，会形成酸雨，危害植物，污染环境等。
播放环境污染的视频
讨论：如何在保持工业发展，交通发达的同时，又能减少废气与粉尘的污染，提高空气质量，保护我们生存的家园？
采取的措施：
1、减少煤、石油、天然气的使用，大力开展太阳能、水能、风能等清洁型能源；
2、大力植树造林、减少木柴的使用。
小知识
酸雨的危害
1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死.
2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长.
3.破坏土壤、植被、森林.
4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.
5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍.
三、课堂小结
课堂练习：
1、2021年3月31日6时45分，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将高分十二号02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。该火箭选择液态氢作为燃料是因为它具有（ ）
A．较大的比热容B．较低的沸点
C．较大的热值D．较高的凝固点

2、小轿车油箱中的汽油用去了一半，则剩下的汽油（ ）
A．热值和比热容为原来的一半
B．热值变为一半，比热容不变
C．热值不变，比热容为一半
D．热值和比热容都不变
3、关于燃料的热值，下列说法中正确的是（ ）
A．某种燃料燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值
B．燃料的热值越大，则燃料燃烧时放出的热量越多
C．焦炭的热值是3.0×107J/kg，其值的大小和燃烧质量的多少无关
D．甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多，则甲的热值一定比乙的大
4、关于热机，下列说法正确的是（ ）
A．热机的效率越高说明热机做功越快
B．新能源汽车的发动机的效率可达100%
C．做功冲程既存在化学能转化为内能也存在内能转化为机械能
D．在做功同样多的情况下，消耗的燃料越多，热机的效率越高
作业布置：
1、完成课后作业1—4题
2、完成本章练习
板书设计
13.4 热机效率和环境保护
（一）、燃料的热值及意义
（二）、常见燃料的热值
（三）、热值的单位及计算公式
（四）、热机的效率
（五）、环境保护

【教学反思】
《热机效率和环境保护》本节阐述了有关燃料的热值，热机效率等物理概念，还涉及了科技发展史（热机的发展），化学知识（酸雨的形成和生物的影响），环境保护（大气污染）等方面的内容。通过具体分析，使学生认识到在利用燃料内能方面，也不可避免地会有一部分内能转化和转移到其他方面，因此要建立热机效率的概念，并与机械效率作联系和类比。使学生了解内燃机的发展对人类进步起到的作用，同时要使学生认识到它给环境带来的污染问题。