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2019-2020年九年級(jí)物理全冊(cè) 14.2 熱機(jī)的效率學(xué)案（新版）新人教版 (III) 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．建立熱值概念。知道熱值是燃料燃燒放熱的特性，了解熱值的表示法和常見燃料的熱值，能利用熱值表進(jìn)行有關(guān)燃燒放熱的簡單計(jì)算。 2.了解熱機(jī)效率。知道熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道可以怎樣提高熱機(jī)效率。 3 .重難點(diǎn)：熱機(jī)的效率及影響熱機(jī)效率大小的主要因素，提高熱機(jī)效率的方法和意義。 二、學(xué)習(xí)流程 （一）熱值 （1）燃料的熱值：____________________________________。符號(hào)：______。 （2）單位：________________。氣體燃料的熱值單位：______________。 （3）熱值的物理意義 ________________________ 。 干木柴的燃燒值是1.2l07焦/千克物理意義是_______________________________。 （4）公式：________________________ 閱讀常見燃料的熱值表，讀出常用燃料的熱值，表中熱值最大的燃料是______________ 例題：計(jì)算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量。 （二）熱機(jī)效率 在人類歷史上，發(fā)現(xiàn)內(nèi)能可以做功并制造出了熱機(jī)，人們開始大量使用熱機(jī)，包括蒸汽機(jī)，蒸汽輪機(jī)，汽油機(jī)，柴油機(jī)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等，但是它們的性能是不一樣的。也就是說使用相同的內(nèi)能所獲得的機(jī)械能是不一樣的。那么在物理當(dāng)中是用什么來衡量熱機(jī)的性能的呢？ 在汽油機(jī)中，燃料釋放的能量全部都用來做有用功了嗎？現(xiàn)在看到課本圖16-4-6，我們把燃料所釋放出的熱量看做是100﹪，其中氣缸在排氣沖程排除的廢氣的溫度很高，帶走了33﹪到35﹪的熱量，為了保證氣缸的使用壽命，在連續(xù)工作時(shí)需要不斷用水來冷卻缸體，冷卻水帶走了30﹪到32﹪的熱量，另外克服氣缸活塞與缸壁的摩擦做功也需要消耗熱量，缸體對(duì)外熱輻射時(shí)也要散失熱量，二者之和占總熱量的7﹪到9﹪，這樣算下來只剩下25﹪到30﹪的熱量以有用功的方式輸出，轉(zhuǎn)化為我們需要的機(jī)械能。 從上面來看，熱機(jī)中燃料燃燒放出的熱量只有其中一部分是用來做有用功的. 1.熱機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器，它跟所有機(jī)械一樣，也有效率的問題。 熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 (1)概念：熱機(jī)的效率：________________________________________。 (2) 公式：___________________________________________. 練習(xí)： 例1：在觀察水的沸騰實(shí)驗(yàn)中，用酒精燈將杯中230g，60C的熱水加熱到沸騰，共用去2.5g的酒精，問：酒精完全燃燒所釋放的熱量中有百分之幾被水吸收？ 解： 例2：一載重車在一段平直的高速公路上行駛10.08km，所用的時(shí)間是8min，消耗的燃油是3L（假設(shè)燃油完全燃燒），汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在這段時(shí)間內(nèi)的功率為63kw,燃油的密度是0.8103kg/m3，熱值為3.15107J/kg.問： （1） 汽車行駛的速度 （2） 汽車行駛過程中的牽引力 （3） 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率 解： 2. 分析課本139頁圖16.4－6的熱機(jī)燃料燃燒能量走向示意圖討論如何提高熱機(jī)效率的效率？ 方法：_______________________________、_________________________________、_________________________________。 提問：（1）你猜想：汽油機(jī)、柴油機(jī)的效率大約是多少？猜猜看 不同的熱機(jī)的效率一般不同，那么想一下熱機(jī)效率會(huì)不會(huì)達(dá)到100﹪？ （2）機(jī)械效率和熱機(jī)效率是不是一回事？ （三）改變世界的熱機(jī) 熱機(jī)使人類擺脫了繁重的體力勞動(dòng)，促使了生產(chǎn)力的發(fā)展，帶來了工業(yè)革命，現(xiàn)代社會(huì)在交通運(yùn)輸，電力工業(yè)中都離不開熱機(jī)，對(duì)熱機(jī)的研制和改革將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。 練習(xí)1： 1、 燃料的燃燒放出熱量的多少跟燃料的________ 、________ 和燃料的__________都又關(guān)系。人們把1kg某種燃料_______所放出的熱量叫這種燃料的______，并用符號(hào)________來表示。在國際單位中，它的單位是_______ 2、無煙煤的熱值是3.4107J/kg,其物理意義_____________________________________。 3、完全燃燒5kg的汽油，放出的熱量為__________________J . 4、在熱機(jī)的各種能量損失中，_________帶走的能量最多，設(shè)法利用________的能量，是提高燃料利用率的主要措施。 5、為了取得和應(yīng)用內(nèi)能，在燃燒煤和石油等燃料是，它們排放的_____________是大氣污染的主要來源。 三、練習(xí)檢測(cè) 1.柴油的熱值是4.3107J/kg，它的物理意義是 _______________ ， 完全燃燒3kg柴油能釋放出 ___ 熱量。 2.酒精的熱值是3.0107J/kg，酒精燈麗裝有20g酒精，若燃燒掉一半，放出的熱量是 ，剩余部分酒精的熱值是 。 3.現(xiàn)在火箭中用液態(tài)氫作燃料，是因?yàn)樗哂校? ） A.較小的密度 B.較小的比熱容 C.較低的沸點(diǎn) D.較大的熱值 4. 燃料的燃燒是一種__________變化；在燃燒過程中，燃料的__________能轉(zhuǎn)化為_____能。 5.10千克汽油完全燃燒放出4.6108焦的熱量，則汽油的燃燒值為_________焦耳/千克。 6.熱機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生_______，干擾人們的正常工作和生活，同時(shí)會(huì)排出 ____ 污染大 氣。 7.無煙煤的熱值是3.4107J/Kg，表示的意義是 ________________ 。如要獲得1.7108J的熱量，需要完全燃燒 Kg無煙煤。 8. 一臺(tái)柴油機(jī)的熱機(jī)效率為25%，表示的意思是 那部分能量在 能量中占 。用這臺(tái)柴油機(jī)工作時(shí)，完全燃燒2Kg的柴油可做有用功 J。（柴油的熱值為4.3107J/Kg） 9. 1.燃燒甲、乙兩種燃料，甲放出的熱量比乙多，則( ) A.甲的質(zhì)量一定大 B.甲的熱值一定大 C.甲的比熱容一定大 D.條件不足無法判斷 10.下面現(xiàn)象中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的現(xiàn)象是( ) A.兩決塊相互摩擦，冰塊熔化 B.水蒸氣推動(dòng)活塞做功 C.壓縮氣體，溫度升高 D.用太陽灶燒水 11.煤的熱值大于干木柴的熱值，這里是指( ) A.煤比干木柴含有的熱量多一些 B.燒煤比燒干木柴產(chǎn)生的溫度高一些 C.燒煤比燒干木燒產(chǎn)生的熱量多一些 D.要使它們放出相同熱量，燒煤質(zhì)量較少 12.不屬于大氣污染主要來源的是( ) A.家庭爐灶和取暖設(shè)備 B. 大型機(jī)電排灌站 C.工業(yè)企業(yè)(包括火電站、鋼鐵廠、化工廠等) 13. 兩種燃料的燃燒值之比為2:1，它們的質(zhì)量之比為1:4，那么這兩種燃料完全燃燒放出的熱量之比為( ) A.1:2 B.2:1 C.8:1 D.4:1 14.為了提高熱機(jī)效率，可采取的措施是（ ） A．采用熱值高的燃料 B．降低熱機(jī)功率 C．保證良好的潤滑減少摩擦 D．以上措施都可以 15.一臺(tái)大型推土機(jī)的推力約為3104N，勻速推著土總行程達(dá)10km，消耗柴油約30.3kg,求推土機(jī)上裝的柴油機(jī)的熱機(jī)效率。 16.已知汽油的熱值是4.6107J/kg，完全燃燒500g汽油，求：(1)燃燒汽油產(chǎn)生的熱量是多少?(2)若這些熱量的50%被水吸收，使水溫從20℃開始，升高了40℃，則水的質(zhì)量是多少? 17.用煤氣灶既方便又環(huán)保，一般的煤氣灶正常工作時(shí)。15min可使質(zhì)量為4Kg、溫度為23℃的水沸騰，該城市水的沸點(diǎn)為93℃，求： ⑴ 水吸收的熱量； ⑵ 若煤氣灶放出的熱量70%被水吸收，煤氣灶實(shí)際放出的熱量為多少？