13.4热机的效率和环境保护
13.4九年级物理《热机效率和环境保护》导学案
13.4九年级物理《热机效率和环境保护》导学案
【情景导入】烧水做饭，火力发电，直入苍穹的火箭等都是离不开燃料，燃料燃烧时能量是如何转化？质量相同的不同燃料燃烧释放的热量相同吗？--引入课题
【学习目标】
1.知道燃料的热值及其计算。
2.了解什么是热机效率和提高热机效率的主要途径。
3.了解提高效率的途径。
4.知道热机与环境保护的关系。
一．燃料的热值
【自学指导】（一）
请同学们认真阅读课本P50-P51《燃料的热值》，边读边划边想，6分钟后，比比看谁能快速准确的回答下列问题：
1.质量相同的干火柴、烟煤、液化石油气完全燃烧时，释放的热量相同吗？
2.你是如何比较不同燃料释放热量的能力？说说你的想法？
3.燃料的热值中的“热”和“值”分别表示什么意思？
4.热值是反映燃料燃烧时转化为的本领大小的物理量，同种燃料的热值与燃料的质量。
5.热值符号是，单位。
燃料完全燃烧释放热量的公式Q=
6.阅读课本P51页燃料的热值，说明柴油的热值为3.3×107J/kg其含义是什么？干木柴的热值为1.2×107J/kg含义是什么？谁的热值最小？什么的热值最大？
7.在20°C的室温下，为学生提供100千克的开水，用干木柴作为燃料，计算所需干木柴质量要多少？总结应用Q= mq计算的一般步骤？
二．热机效率
【自学指导】（二）
请同学们认真阅读课本P51-52《热机效率》，边读边划边想，6分钟后，比比看谁能快速准确
1。
13.4热机效率和环境保护(二)教学设计-2024-2025学年物理沪科版九年级
2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。
2.掌握热机工作原理，能够解释热机的工作过程和能量转化。
3.了解环境保护与热机效率的关系，认识到提高热机效率对环境保护的重要性。
4.培养学生的实验操作能力和观察能力，通过实验现象分析和解决问题。
5.提升学生的团队合作意识和沟通能力，通过小组讨论和合作完成实验任务。
学情分析
九年级的学生已经接触过物理学科一段时间，对基本的物理概念和原理有一定的了解。他们具备一定的观察和实验能力，能够进行简单的实验操作和数据分析。大部分学生对物理学科感兴趣，学习态度较为积极。
A.增加热机的工作压力
B.提高燃料的燃烧温度
C.减少热机的散热损失
D.所有上述措施
答案：D.所有上述措施
3.题型三：环境保护与热机效率的关系
题目：以下哪个选项正确描述了环境保护与热机效率的关系？
A.环境保护与热机效率无关
B.提高热机效率对环境保护没有影响
C.提高热机效率可以减少废气排放，有助于环境保护
答案：C.同时测量输入的热量和输出的功
5.题型五：热机效率的应用
题目：以下哪个场景中，提高热机效率具有重要意义？
A.家庭空调的使用
B.电动汽车的运行
C.燃气炉的烹饪
D.以上所有场景
答案：D.以上所有场景
作业布置与反馈
九年级物理 13.4 热机效率与环境保护课件沪科沪科级物理课件
2. 燃料燃烧，将化学能转化为内能。
第五页，共二十二页。
01 燃料(ránliào)的热 值
燃料
常见(chánɡ jiàn)燃料
的热值
热值
燃料
热值
燃料
q/(J·kg-1)
q/(J·kg-1)
热值
q/(J·kg-1)
干木柴 烟煤 无烟煤 焦炭 木炭
1.2×107 酒精 2.9×107 柴油 3.4×107 汽油 3.0×107 煤油 3.4×107 石油
第十一页，共二十二页。
02 热机(rèjī)的效率
用来(yònɡ lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放
出的能量之比。
Q有用 Q总
做有用功的能量(néngliàng) 燃料完全燃烧放出的能量
热机效率
第十二页，共二十二页。
02 热机(rèjī)的效率
内燃机工作时能量(néngliàng)流向 图：
第三页，共二十二页。
01 燃料(ránliào)的 热值
1 kg的某种燃料完全燃烧(ránshāo)所释放的热量。
q Q m
燃料完全(wánquán)燃烧所释放的热量(J) 燃料质量(kg) 燃料热值(J/kg)
第四页，共二十二页。
01 燃料(ránliào)的热 值
1. 理解：(1)热值反映了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小 。 (2)热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量(zhìliàng)、
Image
12/8/2021
第二十二页，共二十二页。
D
A．减少各种热损失
B．加润滑油减少机器(jī qì)各部件之间的摩擦
13.4 热机效率与环境保护
质量相等的不同燃料在完全燃烧时所 放出的热量是不同的。 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燃料的热值。
热值是反映燃料燃烧时化学能转化为内能 的本领的大小的物理量，同种燃料的热值与 燃料的质量无关。
固体和 液体燃 料
气体燃料
热值的符号：q 单位： J/kg
（J/m3）
质量为m的燃料完全燃 烧释放的能量是：
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.
讨论交流
如何保护我们的环境？
1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置;
2.集中供热；
3染少和无污染的新能源。
达标检测
1、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均 月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克， 液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种燃 料中的热值最高的是( A ) A、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木柴 2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是 因为液态氢具有（ D ） A、较小的质量 B、较小的密度 D、较大的热值 C、较大的比热容
3.“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发 使用潜力,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放 出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰” 热值 很大.以10倍的关系粗略计算,1 的_____ kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 2.5×103 J,可以使__________ 4.2×108 kg的水从20 __________ ℃加热至60 ℃[c水=4.2×103 J/(kg· ℃),q煤 气=4.2×107 J/kg]. 4.有一箱木炭,它的质量为10 kg,其热值为 3.4×107 J/kg.若烧掉一半,剩下的木炭的热值 7 J/kg 3.4 × 10 为_______________,半箱木炭燃烧最多放出 的热量为__________ . 1.7×108 J
物理九年级上册知识讲义13.4热机效率和环境保护-沪科版
初中物理热机效率和环境保护【考点精讲】 （一）热机效率热机工作时的能量走向图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叫做热机的效率。
公式η＝%100 QW 有提高热机效率的途径① 使燃料充分燃烧，如：将煤粒磨成煤粉、加大送氧量，使其燃烧更充分； ② 尽量减小各种热量损失； ③ 机件间保持良好的润滑，减小摩擦部分热量、克服摩擦做功、热传递损失能量等原因，没办法将全部能量都用来做功。
（二）环境保护热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。
污染类型①废气污染②噪声污染危害不但直接有害人体健康，而且影响植物和水生物正常生长，甚至影响全球气候。
减少污染主要措施（1）改进燃烧设备，消除烟尘。
（2）提高燃料的综合利用，采取集中供热。
（3）充分开发利用污染少和无污染的能源，如太阳能。
（4）在内燃机排气管上安装消音器，以减少噪声污染。
（5）大力开展植树、种草活动，使空气得到净化。
【典例精析】例题1 （常德）热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可行的是（）A. 尽量使燃料充分燃烧B. 尽量减少各种热损失C. 尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量D. 想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功思路导航：在现有条件下，热机工作过程中燃料不可能完全燃烧，机械摩擦和散热要消耗能量、废气带走较大部分能量，所以燃料燃烧释放出的热量不可能全部做有用功。
答案：D例题2 建筑工地上有一台大型汽车吊，把100t建筑材料从地面吊到15m 高处，汽车吊做的有用功为 J，在这过程中，汽车吊消耗柴油的质量为2.0kg，则完全燃烧2.0kg柴油释放的内能为 J，该过程中汽车吊的效率为 %。
（柴油的热值为q＝4.3×107J/kg，取g＝10N/kg）例题3 （鞍山）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6kg的无烟煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg，试求：（1）锅炉内200kg的水吸收的热量是多少？6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？（2）此锅炉的效率是多少？【总结提升】1. 由于热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总小于1。
13.4热机效率和环境保护课件沪科版物理九年级全一册
整合方法·提升练
A．只有①和② C．只有①和④
B．只有②和③ D．只有②和④
整合方法·提升练
【点拨】
①汽车的行驶速度 v＝st＝ 5 60
6.9 km
h＋3
45 600
＝72 km/h，故①错误。②消 h
耗的燃油完全燃烧放出的热量 Q 放＝mq＝1.5 kg×4.6×107 J/kg＝
6.9×107 J，故②正确。③该汽车牵引力所做的功 W＝Fs＝2×103
机的效率高于乙汽油机的效率，说明消耗相同的汽油，甲 汽油机做的有用功多；或做相同的有用功，甲消耗的汽油 少，功率大只能说明做功快，与效率没有关系，故选D。
整合方法·提升练
9 汽油机在工作过程中将机械能转化为内能的冲程是 __压__缩__冲__程___；汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧40 g 的汽油所释放的热量为_1_._8_4_×__1_0_6 J。
夯实基础·逐点练
7 下列关于热值的说法正确的是( D )
A．2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 【点拨】 燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、 质量都无关，故AC错误，D正确。燃料的热值越大，只有在相 同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，质量少、 燃烧不完全放出的热量就少，故B错误。
夯实基础·逐点练
2 下列关于热值的说法正确的是( D ) A．燃料燃烧时，用的燃料越多，燃料的热值越大 B．燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大 C．相同质量的不同燃料燃烧时，放出热量较多的燃料， 热值较大 D．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的 燃料，热值较大
沪科版物理九年级全一册13.4热机效率和环境保护 课件
气体燃料 固体和 液体燃
料
热值的符号：q 单位：J/kg （J/m3）
• 质量为m的燃料完全燃烧释放的热量是：
Q=mq
Q：燃料完全燃烧释放的热量 ｑ：燃料的热值 ｍ：燃料的质量
Q=qv 气体燃料
注意：使用公式时各物理量的单位 统一为国际单位
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.
结束
讨论交流
• 如何保护我们的环境？
1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置; 2.集中供热； 3.改用气体燃料，普及煤气和天然气； 4.充分开发利用污染少和无污染的新能源。
检测反馈
1、小明家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月 消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克， 液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种燃 料中的热值最高的是( ） A
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示1kg的无烟煤 完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。
液化气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3的液化气 完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。
热值是燃料的一种特性
1.同种燃料在相同状态下热值相同， 其热值大小与燃料的质量、体积， 是否燃烧以及是否完全燃烧无关。 2.不同燃料热值一般不同。
•第四节 •热机效率和环境保护
它们都离不开燃料。 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
日常生活中常用到的燃料有哪些？
常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、 煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还 用草木或秸杆作燃料。
固体燃料
燃料可 分为三
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13.4热机的效率和环境保护课题第四节热机的效率和环境保护
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。
教学重点了解热机效率及提高热机效率的途径，知道在利用热机形成的环保问题。
教学难点热机效率的理解，并能用热机效率进行简单计算
教材分析
与
教法设想热机是本章最后一节，本节的教学内容属于应用性的知识，与生产、生活有密切的关系。
热机本质上是将化学能转换为内能，再由内能转化为机械能的能量转化器。
就其相关知识的外延而言，热机的教学可以和人类社会生产力的发展、环境保护和人类的可持续发展等相联系，可拓展的范围相当广泛。
教学准备多媒体课件
教学环节导学过程学习过程备注
创设情境一、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？
4、（由此）引导学生给热值下定
义。
学生观看图片，了解
热机的应用
自主学习
合作共建
知
能应用（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。
用q表示。
（出示板书）。
单位是J/kg，气体燃料热值单位是
J/m3。
③［强调］：热值是燃料的重要
特性，只和燃料的种类有关，与质量
和是否完全燃烧无关。
④学生查热值表，并表述木柴、
液化气热值的物理意义。
5、引导学生推导热值的计算公
式。
由热值的定义我们知道：
1 kg的干木柴完全燃烧释放出
1.2×107J的热量；
那么质量为m kg的干木柴完全
燃烧释放出多少J的热量，怎么计
算？
［思考］：气体燃料通常不用质
量而用体积，因此计算气体燃料放热
时，公式应该写成？
6、例题：计算4kg柴油完全燃烧
释放的热量。
（二）、热机效率。
1、［引语］：实际上热机工作时，
并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用
来对外做有用功，有很大一部分能量
在工作的过程中损耗掉了。
2、［课件展示］：课本第38页
图12－27“热机燃料燃烧能量走向示
意图”。
由图可知，真正能转变为有用功
的能量只是燃料燃烧所释放能量的一
部分。
3、引导学生由机械效率的定义得
出热机效率。
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η表示（即η＝Q
有/Q总×100％）。
为了合理利用能源，人们一直都
在努力提高热机的效率。
学生观察
［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）。
学生给热值下定义。
［思考］：给热值下定义
时你认为应该注意哪
些？（一是质量必须是单
位质量1千克，这就保证
巩
固
小
结
诊
断
评
价
作业布置
与
预习提纲
具体措施：
（1）使燃料尽可能完全燃烧（煤粉、鼓风）
（2）减小机械摩擦（选用优良润滑油）
（3）尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）
5、［课件展示］：各种热机的效率
［思考］：热机的效率能否达到100％？为什么？
三）环境保护
［引语］：热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了一些负面影响，造成了环境污染，如噪声污染、废气污染等。
1、［课件展示］：燃料燃烧造成的环境污染的有关图片和生活场景。
后学生归纳：
（1）燃料燃烧排放的烟尘，使空气混浊，影响动植物生长。
（2）汽车等交通工具排放的尾气：如过多CO2引起地球温室效应，全球气候变暖。
CO能造成“煤气中毒”，让人缺氧致死。
SO2会形成酸雨，危害植物、危害庄稼，破坏生态平衡，还会腐蚀建筑物……
三、课堂小结：
出示课件：
1、热值：①概念：②单位；③公式：④计算：
2、热机效率：①概念：②提高热机效率的途径：具体措施：
3、保护环境，从我做起。
四、练一练：
1、液化气的热值是 4.9×107J/ m3，，其物理意义是，完全燃烧 5 m3 的液化气可以产生J的热量。
2、火箭常用液态氢气作燃料，其原因是。
3、下列关于热值的说法正确的是（）
A.燃料不燃烧，其热值为零。
了质量相同；二是必须完全燃烧）
学生回答：m﹒q 。
由此得出热值的计算公式：Q＝m﹒q。
学生解答
解：查表可知q＝3.3×107J/kg，
所以Q＝mq＝4 kg×3.3×107J/kg＝1.32×108 J。
答：完全燃烧释放的热量为1.32×108 J。
［学生估算］：在图12－26所示的情况下，所需的干木柴、烟煤和汽油。
［交流与讨论］：在图12－26中，而实际需要的干木柴、烟煤和汽油的质量大大超过计算得出的数值，这是为什么？
学生由机械效率的
定义得出热机效率。
学生自学
［交流与讨论］：如何合理利用能源，提高热机的效率？
学生归纳：主要途径
是减少热机各种能
B.燃料不完全燃烧其热值要变小。
C.燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。
D. 燃料燃烧时放出热量多的其热值就大。
4、一个含0.6 kg无烟煤的蜂窝煤，能烧开5瓶水，而0.6 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=3.4×107J/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）
5、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。
6、煤和石油在燃烧时生成的气体中含有大量的二氧化碳、氮氧化合物等，燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，这些和排放到空气中，严重污染了大气。
7、用煤炭烧开水，水实际吸收的热量远远小于依照热值计算的热量，为什么？
五、作业：
查阅资料，了解汽车、拖拉机等热机排放的废气中，主要有哪些成分？再请教生物老师，了解哪些对人有害？有什么样的危害？哪些对热体无害？再从网上或有关资料中查询，写一份关于热机与环境的调查报告。
量损失
［思考］：热机的效率能否达到100％？为什么？
［交流与讨论］：通过上面的展示，并联系我们的生活环境谈一谈：燃料燃烧对环境有哪些影响？
［阅读］：我国大气环境质量标准和信息窗内容，进行环保总动员。
［交流与讨论］：结合生活实际谈谈：为了保护环境，应该怎样从我做起？
几个学生代表上台发表环保演讲。
学生练习
板书设计
第四节热机效率和环境保护一、燃料的热值。
热值：1千克的某种燃料完全燃烧时放出的热量。
（1）符号：q
（2）单位：焦/千克。
（J/kg）。
或气体燃料的热值：J/m3。