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1、九九年年级级物物理理热热机机的的效效率率教教案案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】第第二二节节热热机机的的效效率率【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
2、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，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】知识点知识点一、燃料一、燃料1、燃料的分类2、燃料燃烧放出的热量与什么因素有关？二、燃料二、燃料教师活动教师活动【活动情景设置】【活动情景设置】请同学观察插图，说明燃料的燃烧时能的转化能的转化过程。燃料的燃烧燃料的种类很多，固体燃料固体燃料有木柴、煤等，液液体燃料体燃料有汽油、柴油等，气体燃料气体燃料有煤气、天然气等。根据你的经验，相同质量
3、的不同燃不同燃料料，燃烧放出的热量是不是是不是相同？要找出事实来支持你的论点，并进行分析。几种燃料几种燃料学生活动学生活动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学生观察、思考、回答燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能的热值：的热值：【总结过渡】【总结过渡】1概念：燃料及其热值相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同2的。请同学认真学习自主学习课本热值的知热值的单识，并回答下列问题：位：1.什么叫燃料的热值燃料的热值热值用什么符号表示3.燃料燃2.热值的单位热值的单位是什么？烧的放热计算公3.木炭热值是107J/kg，表示的物理意义物理意义是什么？式：三、热机
4、三、热机734.煤气的热值是10 J/m ，表示的物理意义物理意义是的效率的效率什么？1.热效率2、热机的5.计算燃料完全燃烧放出热量公式热量公式是什么？效率3、提高热6.燃料燃烧放热计算：小明某次用火炉烧水时，共消耗了的烟煤，试计算这些烟煤完全燃机效率的烧放出多少焦的热量（烟煤的热值 q=途径107J/kg)设计意图：设计意图：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。【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
5、完全燃烧均无关系均无关系。（2）热值的单位：J J（3）不同燃料的热值一般不同；不同燃料的热被释放，转变为内能。燃料的种类很多，可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。如：1 千克木柴、1 千克煤和1 千克的液化石油气完全燃烧时放出热量不同（烧同一壶水时升高的温度不一样学生自主学习，思考回答1、某种燃料完全燃烧所放出的热量与其质量之比。其符号是 q2、J/kgJ/m33、1 千克木炭完全燃烧时放出的热量是107J4、1 立方米煤气完全燃烧时放出的热量是107J5、q= Q放/m6、Q=107J/kg =107J热值的单位： J/kg(或 J/m3)值有时还可
6、能相同。（4）氢气的热值最大。（5）气体的热值单位：J/J/ mm3 3延伸拓展：推导燃料完全燃烧放热的计算公延伸拓展：推导燃料完全燃烧放热的计算公式：式：1、酒精的热值是107J/kg，它的物理意义是什么？1kg 的酒精完全燃烧放出的热量是107J2、2kg 的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？ 2kgkg=107J3、质量为 3kg 的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？3kg107J/kg=107J4、质量为 mkg 的酒精完全燃烧放出的热量是多少焦？Q =mq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
7、种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？Q =Vq设计意图：设计意图：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：查表可知，汽油的热值解：查表可知，汽油的热值q q= = 10107 7J/kgJ/kgmm=500g=500g=QQ= =qmqm= = 10107 7J/kgJ/kg = = 10107 7J J【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氢气的热值最大。小组讨论、交流，并由小组长推
8、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 为单为单位，位，V V必须用必须用 m m3 3为单位。为单位。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学生通过类比分析理
9、解热机的效率分析讨论：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，在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃所以，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。料完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。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
10、量，与燃料完用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。理解热机的效率理解热机的效率: :1)1) 热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃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择放的能量的比值料完全燃烧所择放的能量的比值, ,它反映了能量它反映了能量的利用率的利用率, ,热机性能的一个重要标志热机性能的一个重要标志. .(2)(2) 由于热机在工作过程中由于热机在工作过程中, ,总有能量损失总有能量损失, ,所以所以热机的效率总小于热机的效率总小于 1 1。设计意图：设计意图：学生在机械效率的基础上建立热效率的概念，
11、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(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107J/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，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。那么怎样提高热机的效
12、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 1、使燃料充分燃烧、使燃料充分燃烧2 2、尽量减少各种热量损失；、尽量减少各种热量损失；3 3、在热机的设计和制造上采用先进的技术；、在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量阻力而额外消耗的能量设计意图：设计意图：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.因此,保
13、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。三、课堂三、课堂小结小结回顾本节课“你学到了什么？”四、课堂四、课堂检测检测五、布置五、布置作业作业学生讨论发言，梳理本节知识要点完成检测题见附件见附件 2 2课后完成见附件见附件 1 1老师巡视、讲评课内作业：动手动脑学物理 1、3课外作业：动手动脑学物理 2、4【板书设计】【板书设计】【教学反思】【教学反思】热机的效率热机的效率热机的效率单位：J/kg, (J/m3)1.定义：用来做有用功的那部分能量与热值其质量之比定义：某种燃料完全燃烧所放出的热量与燃料完全燃烧放出的能量之比通过教学，使学生从生活中体会不
14、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。不足：在教学过程中也暴露了很多问题，比如，学生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 1 1：知识框架知识框架附件附件 1 1热机的效率思维导图热机的效率思维导图附件附件 2 2：课堂检测课堂检测A A 基础题基础题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
15、 C较大的热值 D较高的凝固点3、煤油的热值大于酒精的热值，下列说法中正确的是（）A煤油比酒精含有的热量多B. 燃烧相同质量的煤油和酒精，煤油放出的热量要多些C. 完全燃烧相同质量的煤油和酒精，利用煤油刚好能烧开一壶水，那么利用酒精则不能烧开这壶水（热效率相同的条件下）D.通风条件好，供氧越充足，两种燃料的热值就越大4、下列说法中正确的是（）A燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多B. 燃料的热值越小，完全燃烧单位质量的该燃料放出的热量越少C. 燃料的热值越小，放出相等的热量时，燃料用量越少D. 燃料燃烧的越充分，其热值就越大B B 提高题提高题5、一个含 kg 无烟煤的蜂窝煤，能烧开 5 瓶
16、水，而 kg 的液化气可以供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的不同，若q无烟煤=107J/kg，5 瓶水的质量是 9kg，从 20到烧开，那么这个煤炉的效率是。（一个标准大气压下）6、在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶，受到的阻力是103N，消耗汽油（假设汽油完全燃烧）。汽油的热值为q=4107J/kg，求：（1）在测试中，汽车牵引力所做的功W；（2）该型号汽车的热机效率。C C 中考链接：中考链接：7、（2014 中考 济宁）要提高热机的效率，下列做法不可行的是（）A.尽量减少废气带走的热量。B.尽量保持机械部件之间有良好的润滑。C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。D.尽量减少散热损失。附答案：1、不相同2、C3、C4、B5、热值 %6、（1）107 J(2)30% 7、C
