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1、第二节第二节 热机的效率热机的效率【教学目标教学目标】知识与技能知识与技能1、知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能;2、知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表.过程与方法过程与方法1、从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。2、能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。3、能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。情感态度与价值观情感态度与价值观结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义.【教学重难点教学重难点】重点是燃料热值的概念和理解，热机的效率。难点是对热机的效率的理解。【教学方法教学方法】启发式教学法，自学讨论法，设疑问教学法
2、，类比教学法。【教学准备】或【实验准备】课前收集的燃料的图片、多媒体课件等【教学过程教学过程】 知识点知识点教师活动教师活动学生活动学生活动一、燃料一、燃料【创设情境，引入新课创设情境，引入新课】 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。即从原 始人类学会用火的那天起，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？学生结合生活 讨论思考，燃燃 料可分为哪三料可分为哪三 种种1、 燃料的分类2、燃料燃烧放出
3、的热量与什么因素有 关？二、燃料二、燃料 的热值：的热值：1概念：交流总结：交流总结：燃料的种类很多,固体燃料有木柴、 煤等,液体燃料有汽油、柴油等,气体燃料有煤气、 天然气等。 生活中的燃料很多，我们在日常生活中用 来取暖和煮饭的燃料也在发生巨大的变化，木 柴、煤炭、液化石油气、煤气、天然气等，为 什么会出现这样的变化呢？ 思考： 1、5kg 的木材和 10kg 的木材燃烧时放出的热 量是否相同？ 这说明什么？2、根据生活经验判断相同条件下，1kg 木柴和 1kg 煤，哪一种燃料能烧开更多的水？3、烧开同一壶水，用干木柴和天然气所需的燃 料多少一样吗？4、5kg 的木材完全燃烧和未完全燃烧时
4、放出的 热量是否相同？小结：小结：1、燃料燃、燃料燃烧烧放出的放出的热热量跟什么因素有关？量跟什么因素有关？（1）燃料的燃料的质质量量（2）燃料的种燃料的种类类（ （3）燃料燃）燃料燃烧烧的状况（是否完全燃的状况（是否完全燃烧烧） ）【体验探究，获取新知体验探究，获取新知】 提出问题：提出问题：相同条件下，1kg 木柴和 1kg 煤， 1kg 煤能烧开更多的水，这说明不同的燃料燃 烧放出的热量不相同，我们该怎样比较不同燃我们该怎样比较不同燃 料燃烧时这种放热性能优劣？料燃烧时这种放热性能优劣？设计设计意意图图： ：现象学生有生活经验，能产生共鸣。抛出矛盾，使学生有认知欲望。类比复习：类比复习：
5、如何比较不同的物质吸热能力的不 同呢？课本中引入比热容：即 1kg 的某种物质 温度升高 1，所吸收的热量就是这种物质的燃料燃烧时放 出的热量跟燃 料的质量有关判断出一千克 煤燃烧后能烧 开更多的水。烧开同一壶水， 用干木柴和天 然气所需的燃 料不同。关于完全燃烧完全燃烧 就是燃料 全部烧尽。学生类比比热 容的概念建立 热值的概念。 符合：q2热值的单位：3.燃料燃烧的放热计算公式：比热容。那么把所有的燃料都取 1kg，让他们 完全燃烧，比较它们放出的热量的多少。定义：定义：我我们们把某种燃料完全燃把某种燃料完全燃烧烧放出的放出的热热量与量与其其质质量之比，叫作量之比，叫作这这种燃料的种燃料的
6、热值热值。 。热值在数值上等于 1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量。 【交流解惑交流解惑】 课本 P23“小资料”部分，你有哪些发现？ 结合生活经验，谈谈你对热值的理解。交流总结： （1）热值反映了燃料本身的一种特性一种特性,只与燃 料的种类有关有关,与燃料的形态、质量、体积、是 否完全燃烧均无关系均无关系。 （2）热值的单位：J （3）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。 （4）氢气的热值最大。 （5）气体的热值单位：J/m3 延伸拓展：推导燃料完全燃烧放热的计算公式：延伸拓展：推导燃料完全燃烧放热的计算公式：1、酒精的热值是 3.0107J/kg，它的物理意 义是什么？
7、1kg 的酒精完全燃烧放出的热量是 3.0107J2、2kg 的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？2kg3.0x107J/kg=6.0107J 3、质量为 3kg 的酒精完全燃烧放出的热量是多 少焦？ 3kg3.0107J/kg=9.0107J 4、质量为 mkg 的酒精完全燃烧放出的热量是多 少焦？ Q = mq热值的单位：J/kg (或 J/m3)氢气的热值最 大。小组讨论、交 流，并由小组 长推选代表发 言学生根据对热 值的物理意义 的理解推导燃 料燃烧放热的 计算公式。学生小组讨论 加深对公式的对公式的 理解：理解： 1 1、公式计算的、公式计算的 是燃料是燃料完全燃完全燃 烧烧时放出的
8、热时放出的热 量量 2 2、公式中、公式中m m必必 须用须用 KgKg 为单位，为单位， V V必须用必须用 m m3 3为为 单位。单位。 三、热机三、热机 的效率的效率1.热效率2、热机的其中 m 表示质量，单位是 kg，q 表示热值，单位是 J/kg，Q 表示燃料燃烧放出的热量，单位是 J。同样的原理同样的原理，体积为 V 的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？Q = Vq设计设计意意图图： ：根据热值的物理意义，去推倒燃料燃烧放热的公式，符合学生的认知规律，学生在理解热值的基础上，很容易推导燃料燃烧的放热公式。【练一练练一练】500g 汽油完全燃烧时可以放出多少热量？解：解：查查表可
9、知，汽油的表可知，汽油的热值热值 q=4.6107J/kg m=500g=0.5kgQ=qm=4.6107J/kg0.5kg=2.3107J【想一想想一想】提出问题：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：分析讨论：煤气燃烧放出的热量：1、煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量2、煤气灶本身也会吸收一部分能量3、高温的烟气带走了一部分能量4、还有一部分直接损失掉了5、水吸收的热量只占煤气放出热量的一部分所以，在所以，在烧烧水的水的过过程中，被水吸收的程中，被水吸收的热热量与燃料量与燃料完全燃完全燃烧烧放出能量的比放出能量的比值值，称，称为热为热效率
10、。效率。3 3、热值、热值q q与燃与燃 料质量和放热料质量和放热 的多少没有关的多少没有关 系，它是反映系，它是反映 燃料优劣的物燃料优劣的物 理属性理属性学生练习学生讨论，分 析煤气燃烧放 出能量的几种 去向，然后个 别回答。学生通过分析 理解热效率学生讨论，分 析内燃机燃料 燃烧放出能量 的几种去向效率3、提高热机效率的 途径热机也有类似的情况：热机也有类似的情况： 在内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里 去了呢？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。 所以：所以：用来做有用功的那部分能量，与燃料完用来做有用功的那部
11、分能量，与燃料完全燃全燃烧烧放出的能量之比，叫做放出的能量之比，叫做热热机的效率。机的效率。理解热机的效率理解热机的效率: :1) 热热机效率是指机效率是指热热机机转变为转变为有用功的能量与燃有用功的能量与燃料完全燃料完全燃烧烧所所择择放的能量的比放的能量的比值值,它反映了能量它反映了能量的利用率的利用率,热热机性能的一个重要机性能的一个重要标标志志.(2) 由于由于热热机在工作机在工作过过程中程中,总总有能量有能量损损失失,所以所以热热机的效率机的效率总总小于小于 1。 。设计设计意意图图： ：学生在机械效率的基础上建立热效率的概念，进而建立热机的效率，可以使学生认知更有条理性，更深刻，加深
12、对热机效率的理解。 【练一练练一练】 某中学为学生供应开水，用锅炉将 200kg 的水 从 25 加热到 100 ，燃烧了 6kg 的无烟煤。 试求学生通过类比 分析理解热机 的效率学生通过计算 加深对热效率 的理解。学生讨论有效 利用燃料的方 法，探讨提高 热机效率的途 径。(1) 锅炉内 200kg 的水吸收了多少热量？ (2) 6kg 无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3) 此锅炉的效率是多少？（无烟煤的热值是 3.4107J/kg 【议一议议一议】 为了合理利用能源，人们一直都在努力提高 热机的效率，汽油机的效率：2030%，柴油机 的效率：3045%，都比蒸汽机的效率高， 那么怎样
13、提高热机的效率？那么怎样提高热机的效率？ 引导学生从节能和环保角度分析有效利用燃 料的方法，探讨提高热机效率的途径。总结：总结：1、使燃料充分燃、使燃料充分燃烧烧2、尽量减少各种、尽量减少各种热热量量损损失；失；3、在、在热热机的机的设计设计和制造上采用先和制造上采用先进进的技的技术术； ；注意保养，保注意保养，保证证良好的良好的润润滑，减少因克服摩擦阻滑，减少因克服摩擦阻力而力而额额外消耗的能量外消耗的能量设计设计意意图图： ：增强学生的环保意识，增强学生为提高热机效率，加强环保的责任心和使命感。也体现了从物理到生活的理念。燃料的利用使人类得到大量内能,但同时造成环 境污染,尤其是热机的使用
14、.因此,保护环境,控 制和消除大气污染是必须重视的问题,请同学们 课下收集如何控制和消除大气污染。知识梳理知识梳理回顾本节课的探究过程。设计设计意意图图： ：小结不仅要总结知识，更重要的是将本节课研究问题的方法及思维程序提炼出来，学生学会这些方法并体会到它们在解决问题中的作用，从而实现教学的真正目的。根据板书提示 谈谈本节课的 收获。相互补 充，归纳出知 识体系。课堂检测课堂检测 见附件见附件独立自主完成 检测。小组长批改并汇总给 学习委员。 布置作业布置作业自制蒸汽轮机。设计设计意意图图： ：真正的课堂在生活中，让物理知识很好在生活中得以运用。【板书设计板书设计】 第十四章第十四章 第二节第
15、二节 热机的效率热机的效率(一一) 燃料的燃料的热值热值 1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量的比值叫做这种燃料的热值。用 q 表示。 2、单位：J/kg（固体、液体） J/ m3（气体） 3、公式：Qmq（或 QVq） 4、计算（二）（二）热热机效率机效率1、定义：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称为热机效率。用 表示。 2、公式：W有/Q放1003、提高热机效率的主要途径：减少热机各种能量损失【教学反思教学反思】 通过教学，使学生从生活中体会不同燃料完全燃烧释放热能的特征，建构 起燃料的热值概念。依据燃料热值表中资料数据和燃料燃烧放热与燃料质量和 热值的关
16、系进行简单计算。了解热机工作时释放热量的主要流向，初步认识热 机效率，大致了解提高热机效率的途径。了解热机在现代社会中的广泛应用， 及造成的环保问题。 本节课热值的比值定义的建立类比了比热容的概念建立，热效率及热机的 效率是在类比机械效率的基础上建立的，这种利用类比的方法建立概念，有利 于学生对新概念的理解，同时也加深了对原有概念的理解和掌握。 不足：在教学过程中也暴露了很多问题，比如，学生现在大都是独生子女， 生活自理能力有待提高。对于燃料的认识很少，生活经验太少。 【附件附件】课堂练习课堂练习 1、实验表明:质量相等的不同燃料,完全燃烧所放出的热量一般是 (相同/ 不相同)。 2、现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有( ) A较大的比热 B较低的沸点 C较大的热值 D较高的凝固点 3、煤油的热值大
