第4节 热机效率和环境保护
沪科版九年级全册物理第十三章第四节-热机效率与环境保护教案
教案：沪科版九年级全册物理第十三章第四节热机效率与环境保护一、教学内容1. 教材章节：沪科版九年级全册物理第十三章第四节《热机效率与环境保护》2. 详细内容：a. 热机的效率及其影响因素b. 提高热机效率的方法c. 热机对环境的影响d. 环境保护与可持续发展二、教学目标1. 让学生理解热机的效率概念，掌握提高热机效率的方法。
2. 使学生认识到热机对环境的影响，树立环保意识。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点1. 难点：热机效率的计算方法，提高热机效率的途径。
2. 重点：热机效率的概念，热机对环境的影响。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
2. 学具：课本、练习册、笔记本。
五、教学过程1. 实践情景引入：讨论汽车、空调等热机在使用过程中能源的浪费现象，引出热机效率的概念。
2. 知识讲解：a. 热机效率的定义及计算方法。
b. 影响热机效率的因素：燃料的热值、热机的工作过程、能量损失等。
c. 提高热机效率的方法：改善燃烧条件、减少能量损失、优化热机结构等。
3. 例题讲解：分析实际例子，如汽车、蒸汽机等，讲解热机效率的计算及提高方法。
4. 随堂练习：课后练习题，巩固热机效率的概念及计算方法。
5. 环境保护教育：讨论热机对环境的影响，如尾气排放、噪音等，引导学生树立环保意识。
6. 课后作业布置：布置有关热机效率与环境保护的练习题，培养学生的实际应用能力。
六、板书设计板书内容：1. 热机效率的定义及计算方法2. 影响热机效率的因素3. 提高热机效率的方法4. 热机对环境的影响5. 环境保护与可持续发展七、作业设计1. 题目：计算一辆汽车的热机效率，并讨论如何提高其效率。
2. 答案：略八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对热机效率的概念及计算方法掌握情况，是否存在困难点，需加强辅导。
2. 拓展延伸：探讨热机效率与能源利用率的关系，研究热机在不同工况下的效率变化。
【教学设计】第4节热机效率和环境保护
第4节热机效率和环境保护【教学目标】知识与技能：1、建立热值概念。
知道热值是燃料的重要特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。
2、了解热机效率。
知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。
过程与方法：通过社会调查、分组交流合作，了解热机效率及热机带来的负面影响。
情感态度与价值观：了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能够简述热机使用产生的排放物对环境的不良影响，培养自觉的环保意识，激发学生的社会责任感。
【教学重点】燃料的热值、热机效率以及学生环保意识的培养。
【教学难点】热机效率的理解和环境保护。
【教学准备】木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气（打火机中装有）等燃料样本，多媒体课件，布置学生课前进行有关环境污染方面的社会调查。
【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。
【教学过程】一、新课引入。
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。
那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少用来做了有用功？以及燃料的燃烧对环境会造成那些影响呢？今天我将和大家一道共同来学习“第四节热机效率和环境保护”。
（出示课题）二、新课学习：1、［课件展示］:木柴取暖、煤气烧饭、锅炉中煤炭燃烧、内燃机车、飞机、轮船等，引出常见的燃料。
2、［设置疑问］:常见的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等，在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？3、［交流与讨论］:如何比较不同燃料燃烧释放能量的能力的不同？注：如果学生不能回答，可由教师引导：必须保证哪些量相同才能进行比较？（燃料的质量要相同，而且都要完全燃烧）。
4、（由此）引导学生给热值下定义。
（一）、燃料的热值①定义：把1千克某种燃料完全燃烧释放出的能量（热量）叫做这种燃料的热值。
第四节 热机的效率与环境保护
• (3)煤气灶烧水时的效率是多少?
燃料燃烧对环境有什么影响？
第四节 热机效率与环境保护
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能 的过程。
不同燃料燃烧时释放热量的能力是 不相同的。
燃料的热值
在物理学中，把1kg某种燃料在完全燃烧 时所放出的热量叫做这种燃料的热值。
热值的符号：q
单位：J/kg J/m3
燃料燃烧放出热量的计算
Q = mq Q = Vq
• Q：燃料完全燃 烧释放的热量
• ｑ：燃料的热值 • ｍ：燃料的质量
热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全
部用来对外做有用功呢？
热机
中燃 料释 放能
废气排出带走的能量
由于机械传动等， 克服摩擦所消耗
的能量
量的
主要
走向
示意
图
提高热机效率的主要途径
• 减少热机工作中的各种能量损失： 1.使燃料燃烧更充分 2.选用优良润滑材料减少摩擦。
• 热机效率
η= W有 ×100%
•
Q放
烧水的效率
η= Q吸 Q放
×100%
• 用煤气灶烧水时，把2kg的水从 25℃加热75℃，燃烧了0.03m3 的煤气。设煤气完全燃烧。水的比 热容为4.2×103J/(kg⋅℃)，煤气的 热值约为4.0×107J/m3.试求：
• (1)水吸收的热量是多少?
13.4 热机效率和环境保护 课件
3. 提高热机效率的主要途径
（1）减少燃烧过程中的热量损失
如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间。蒸汽类热
机，常将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉内燃烧。这些措施都可以使燃
料燃烧得更充分一些。
（2）尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，
以减少能量损失。
给汽车发动机加润滑油
个月如果使用木柴需要多少千克？如果使用煤（蜂窝煤）需要多少千克？
如果使用液化气需要多少千克？如果使用秸秆需要多少千克？
分析讨论得出：约需要木柴200 kg，煤90kg，液化气30kg，秸秆
400kg。使用不同的燃料，消耗量是不同的，这是什么道理？
【分析论证】
①不同的燃料燃烧释放热量的能力是不一样的。根据实验发现1kg
量的比值称为热机效率。
（2）公式 η =
有用
放
× % 或 η =
有用
放
× %
其中W有用表示对外做的有用功，Q放表示燃料完全燃烧所释放的能量。
（3）物理意义
热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料
的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的
A. 没有燃烧的燃料，热值等于零
B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大
C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D. 燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
2.关于热机的效率，下列说法正确的是( B )
A. 在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越多
B. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C. 热机的效率越高说明做功越快
4.一名成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6 × 106 J，这些能量
13.4-《热机效率和环境保护》(共36张)PPT课件
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示：
液化气的热值为4.9×107J/m3，表示：
1在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。
②单位； ③公式： ④变形公式：Q放 = m q 或 Q放 = V q
三、环境保护
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.
已知： η柴＝40%，q=4×107J/kg, G=3200N， h=5m, t=4s, m柴=4g=4×10-3kg
B
学习目标二
掌握热机效率的计算方法，了解提高热机效率的方法
1、阅读课本P51-P52页，划出重点知识。 2、时间5分钟。 3、知道什么叫热机效率。 4、交流讨论回答影响热机效率的因素并提出改进的方法。
自学指导
第二课时
自学检测二
1._________________________是热机效率。 2.影响热机效率的因素___________ 3.提高热机效率的方法有哪些 . 4.热机效率的计算公式 . 5.燃料燃烧的危害 .
人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能
它们都离不开燃料
思考：你们家里做一顿饭烧木柴和烧液化气哪个用的质量多？
不同燃料燃烧释放出能量的能力是不同的
一、常见的燃料：
煤、石油、天然气、木材或植物秸秆等
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程
二、燃料的共同特点：
13.4热机效率与环境保护
能源与环境
1、环境污染： （1）大气污染：热机燃烧的过程中放出大量的有 毒气体和烟尘，造成大气污染。 （2）噪声污染：大量的交通运输工具和由热机做 动力的机械工作时产生的噪声污染，影响人类的 正常生活，甚至危害人类健康。 2、保护环境: （1）改进燃烧设备，消烟除尘。 （2）提高燃料的综合利用，采取集中供热。 （3）充分开发利用无污染的能源。 （4）在内燃机排气管上安装消音器，减小噪声污 染。
解：（1）煤气完全燃烧放出的热量 Q放 = m煤气q煤气 = 0.5kg×4.2×107J/kg = 2.1×107J （2）水由20℃升温到70℃所吸收的热量 Q吸= C水m水Δt = 4.2×103J/(kg∙℃)×50kg×50℃ =1.05×107J
五、燃料替代的计算
例题： 有一种太阳能热水器，在晴天气温 为28℃时，每天可以将200kg的水加热到46℃， 那么每天至少能节约多少煤气？（煤气热值 q=1.8×107J/m3）
某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米2 表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能 热水器做实验。经多次试验得到自制太阳能热水 器吸收太阳能的效率为50%。控制太阳能热水器 接受太阳光垂直照射的面积始终是2米2，太阳能 热水器内的水的质量为100千克，水的初温为 200C，经8750s时间后上升到450C【C水 =4.2×103)/(kg· ℃)】。请计算： (1)、在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热 量是多少焦耳？ (2)、垂直于太阳光的1米2表面上，每秒钟接受 到的太阳能是多少焦耳？
十三、提高热机效率的途径
例题：关于提高热机效率的途径，下列说 法中错误的是（ ） A、尽量使燃料完全燃烧
B、尽量减少输出功率
C、尽量减小摩擦 D、尽量减少热量损失
沪科版九年级物理 13.4 热机效率和环境保护(学习、上课课件)
知识讲解
想一想
任务三：从燃料角度分析环境保护问题
热机的使用促进了人类的发展，但促进发展的同时，也 给人类的生存带来一定的负面效应，请大家阅读教材并联系 自己的生活环境谈一谈：燃料燃烧对环境有哪些影响？
环境污染主要包括废气污染和噪声污染。
知识讲解
交流
任务三：从燃料角度分析环境保护问题
从燃料角度分析环境的保护问题，结合我们的生活，为 了保护环境，应该怎样从我做起？
新课导入
在我们的生活和生产中，无论是烧菜做饭，还是奔驰的 汽车与火车，乃至航空航天等都离不开燃料。即从原始人 类学会用火的那天起，人们使用的能量的绝大部分都是通 过燃料燃烧获得的。
那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少对人们 来说是有用的？以及燃料的燃烧对我们的生存 环境会造成哪些影响呢？
新课导入
生活中你还见过哪些燃料？它们燃烧时都能不断地释放能量吗 ？释放能量的能力相同吗？
随堂检测
1.某种燃料___完_全__燃__烧___放出的热量与所用燃料的质量之比叫做这 种燃料的热值。 2.柴油的热值是4.3×107J/kg,它的物理意义是 _1k_g_柴__油_完全燃烧__所__放_出__的__热__量_是__4_.3_×10_7J__，完全燃烧2kg柴油放出的 热量是_ 8.6×__1_0_7 _J。 3.酒精的热值是3.0×107J/kg,酒精灯内有20g酒精，若燃烧掉一半 后其热值是_3.0×_1_0_7J_/_k_g__。
合作探究
任务二：认识热机效率
阅读课本，试着回答： ①热机效率如何计算？ ②热机的效率能达到100％吗?为什么?
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.热机的效率一定小于100％， 因为能量损失永远存在。
热机效率和环境保护+精品教案
教学案例那么，热值是如何定义的呢？【ppt 6】（这一页选用，也可以直接讲【ppt 7】）教师讲解：实验证明，燃烧1kg煤放出的热量，是燃烧1kg木柴放出热量的两倍多。
→也就是说，可以把不同的燃料质量都取1kg，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少。
放出热量多的热值大、放出热量少的热值小。
→我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
【ppt 7】【板书】一、燃料的热值1.物理意义：表示不同燃料完全燃烧时释放热量的能力。
2.定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。
表达式。
Q放是燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；是燃料的质量，单位是kg；q是热值，单位是焦每千克，符号是J/kg。
学生在老师的带领下思考、分析、理解、总结。
记录板书内容。
在老师的引导下，理解热值的定义方法。
3.燃料燃烧时的能量转化：化学能→内能。
【ppt 8】教师给出“一些燃料的热值”。
并讲解：表格中，氢气、煤气、沼气这些气体燃料热值的单位是J/m3。
【ppt 9】教师介绍：对于某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下1m3燃料完全燃烧放出的热量，单位是焦每立方米，符号是J/m3。
与此对应的热值的表达式q =。
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
比如：干木柴的热值是1.2×107J/kg，它所表示的物理意义是：1kg的干木柴完全燃烧，放出热量是1.2×107J。
煤气的热值是 1.8×107J/m3，它所表示的物理意义是：标准状态下1m3的煤气完全燃烧，放出热量是1.8×107J。
【ppt 10】【板书】听讲，了解气体燃料热值的单位。
听讲，了解气体燃料热值的单位。
回答一些热值的物理意义。
记录。
了解气体燃料热值的单位。
4.热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、形态、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少无关。