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2019-2020年九年級物理 12.4熱機效率和環(huán)境保護教案 滬科版 學(xué)習(xí)目標： 1.從生活中體會不同燃料燃燒釋放熱能的本領(lǐng)不同,建立燃料熱值概念。 2. 會查燃料的熱值表。能根據(jù)燃料的熱值計算一定質(zhì)量的燃料完全燃燒所釋放的熱 量。 3、 能說出熱機工作時燃料釋放的能量的主要流向。對熱機效率有初步認識 ,能大致說出提高熱機效率的途徑。 4. 能舉例說明燃料燃燒產(chǎn)生的排放物對環(huán)境的影響,能從科學(xué)角度讀懂媒體對與熱機 有關(guān)的環(huán)境方面的報道,培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識。 5. 能大致說出燃料內(nèi)能的利用與人類社會的關(guān)系。 學(xué)法指導(dǎo) 熱值反映了燃料的燃燒特性.它的大小只與原料本身的性質(zhì)有關(guān),而與燃料的形狀、體積、質(zhì)量的多少無關(guān).理解熱值的概念應(yīng)抓住三個關(guān)鍵:l kg 、某種燃料、完全燃 燒 .否則燃料燃燒放出的熱量就不是燃料的熱值 . 本節(jié)的習(xí)題重點是圍繞根據(jù)熱值公式 Q=mq和物體的吸、放熱公式 Q=cmΔt 綜合起來設(shè)計.在解題時,先要分析各物理量之間的關(guān)系,然后運用公式代人數(shù)值求解.求公式的掌握和對物體吸、放熱過程的正確理解是解題關(guān)鍵 . 釋疑解難 1. 燃料的熱值 (l) 對于熱值概念的理解 , 應(yīng)主要抓住三個關(guān)鍵詞:l kg、某種燃料 、完全燃燒 ."l kg" 是指燃料的質(zhì)量 .如果燃料的質(zhì)量不是lkg, 那么完全燃燒時放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值."某種燃料"是說熱值與燃料的種類有關(guān),確定了燃料才能確定熱值,不同的燃料有不同的熱值.由此可見,熱值反映了燃料的燃燒特性,熱值大,說明這種燃料完全燃燒時放的的熱量多,或者說化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能多。"“完全燃燒”是一種理想的燃料狀態(tài),是指燃料燒完燒盡 。1kg的某種燃料只有完全燃燒放出的熱量才等于這種燃料的燃燒值。 (2) 熱值反映了不同燃料完全燃燒時放熱本領(lǐng)不同的特性。不同的燃料,其熱值一般不同,同一種燃抖的熱值是一定的,與燃料的質(zhì)量,體積放出熱量的多少等無關(guān)。 2. 熱機效率 (1) 熱機效率是指熱機轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所擇放的能量的比值,它反映了能量的利用率,熱機性能的一個重要標志. (2) 由于熱機在工作過程中,總有能量損失,所以熱機的效率總小于1。柴油機的效率比汽油機的效率高,主要是因為柴油機在壓縮沖程中對氣體的壓縮比汽油機更大。熱機的效率跟熱機做功的多少、功率大小無關(guān) . 3. 環(huán)境保護 燃料的利用使人類得到大量內(nèi)能,但同時造成環(huán)境污染,尤其是熱機的使用.因此,保護環(huán)境,控制和消除大氣污染是必須重視的問題,對于內(nèi)能利用中產(chǎn)生的污染,可采取的防治措施有: (1) 改進燃燒設(shè)備; (2) 集中供熱,減少大氣污染; (3) 充分開發(fā)利用污染小或無污染的能源； (4) 在內(nèi)燃機排氣管上安裝消聲器來減小噪聲污染. 自我檢測 1、煤油的比熱容是 2.1 l03 J/(kg ℃ ), 將質(zhì)量4kg的煤油從20℃加熱到70℃需要吸收 J熱量,如果將煤油倒掉一半,它的比熱容將為 J/(kg ℃ ). 2、在我國實施的 " 西氣東輸 " 工程中,西部地區(qū)的天然氣被輸送到缺乏能源的東部地區(qū)。天然氣與煤相比,從熱學(xué)角度分析它突出的優(yōu)點是 ； 從環(huán)保角度分析它突出的優(yōu)點是 .( 天然氣、煤的熱值分別為1.14 108J/kg、3x107J/kg)。 3、四口之家分別單獨使用不同種類的燃料時的平均月消耗量分別為:木材約200kg,煙煤約 80kg,液化石油氣約3Okg.煤氣約6Okg.這四種燃料中哪一種燃料的熱值最高?( ) A.、液化石油氣 B、煤氣 C、煙煤 D、木材 參考答案： 1.4.2χ105;2.1χ103 2.熱值較大； 含雜質(zhì)少，利用率高，污染少 3.A 課外空間 一、酸雨簡介 酸雨被稱做 "空中死神", 它的主要成分是腐蝕性極強的 H2S03 和HN03, 腐蝕建筑物, 銹蝕輸電導(dǎo)線和通訊線路,造成電力傳輸和信號傳輸?shù)男式档?由于銹蝕大大增加了導(dǎo)線接頭處和開關(guān)觸頭間的電阻,當(dāng)有較大電流通過時,這些地方溫度升得很高,易燒斷導(dǎo)線或燒壞開關(guān)造成線路故障。酸雨使土壤酸化,使林木降低抗病蟲害能力。在酸性湖泊中,魚卵不能孵化,微生物組成發(fā)生變化,有機物分解減慢,各級食物鏈改變，浮游植物和浮游生物減少,從而使魚類餌料減少,導(dǎo)致魚的種類和數(shù)量減少. 2、怎樣區(qū)分比熱容和熱值 列表比較比熱容和熱值 -- 比熱容 熱值 不 同 點 概念 單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(或降低)1℃時吸收(或放出)的熱量 1kg的某種燃料完全燃燒時放出的熱量 單位 J/(kg ℃) J/kg 量度式 C=Q/mΔt q=Q/m 影響因素 與熱量、質(zhì)量、溫度的改變量無關(guān),與本身因素有關(guān) 與燃料的體積、質(zhì)量、放出的熱量的多少無關(guān)，與本身因素有關(guān)。 相同點 都是物質(zhì)本身的熱學(xué)特性 說明 比熱容是物質(zhì)的特性,每種物質(zhì)都有自己的比熱容.不同物質(zhì)的比熱容一般不同 熱值也是物質(zhì)的特性,但只有燃料才有熱值,因此應(yīng)為燃料本身的特性.不同燃料的熱值一般不同.。 三、人們在利用內(nèi)能時為什么會產(chǎn)生環(huán)境問題 ? 人們?yōu)榱双@得內(nèi)能,常使用煤、石油、天然氣等燃料,而煤、石油燃燒會產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物等,另外燃料的不完全燃燒還會產(chǎn)生粉塵和一氧化碳,這些有害氣體、煙塵排放到大氣中,就會污染大氣。大氣污染不但直接有害人體健康,而且會影響植物的正常生長,甚至影響全球氣候,大氣中的二氧化硫和氮氧化物含量過高時會產(chǎn)生酸雨，由于大氣中二氧化碳含量增高,使地球氣溫受溫室效應(yīng)的影響越來越顯著。 四、瓦特和蒸汽機 200 多年前, 英國蘇格蘭西部格林克鎮(zhèn)的一位木匠家里 ,誕生了一條小生命,這就是后來的物理學(xué)家瓦特 . 瓦特家里很窮,他小時候沒錢進學(xué)校讀書, 就跟著奶奶操勞家務(wù).有一次,瓦特?zé)畷r, 發(fā)現(xiàn)水燒開以后蒸氣把壺蓋頂了起來 .他問奶奶 .為什么水開了 .壺蓋會砰砰直跳 .對這個已經(jīng)習(xí)以為常的問題奶奶無法回答.瓦特想 : 壺蓋自己是不會動的,水燒開了,產(chǎn)生水蒸氣,水蒸氣往上冒,是水蒸氣推動了它 , 如果把壺里的 水 增加幾千倍、幾萬倍，力最將會更大,一定能頂起比壺蓋重幾萬倍的東西. 瓦特的父親是造船木工, 瓦特稍大一點后，就經(jīng)常學(xué)著父親敲敲打打，仿造小機器模型，養(yǎng)成了制造機械的濃厚興趣。 瓦特l8歲時到格拉斯某城學(xué)習(xí)制造教學(xué)儀器，以后又到倫敦一家鐘表店里當(dāng)學(xué)徒 .在丁 工作之余,瓦特又向當(dāng)?shù)刂麢C械師摩根學(xué)本領(lǐng).由于他發(fā)奮學(xué)習(xí),終于掌握了制造復(fù)雜機械的手藝。 l763 年, 里的紐可曼學(xué)校有一臺蒸氣機壞了,急需修理.瓦持了解后立即趕到那 里 , 這是一臺非常原始的蒸汽機,但瓦特認為這是一個難得的學(xué)習(xí)機會.他把機器拆開,一個零件一個零件地研究,并進行修理,最后又安裝好, 機器雖修好了, 但活塞只能帶動機械做往復(fù)運動.動作緩慢,效率極低,聰明好學(xué)的瓦特苦思冥想 .天天實驗 .遇到問題就向別人請教 , 大膽對蒸汽機 進行改革 , 終于在 1784 年取得了成功 , 將往復(fù) 運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動 , 用于交通運輸?shù)幕鹉?、輪船做動?.瓦特的 1: 作把蒸汽機的發(fā)月號 推向了一個新的高峰 , 為大機器的生產(chǎn)提供了應(yīng)有的條件 , 同時也為科學(xué)和文明寫了 光輝的一頁 .