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【初中物理】九年级物理上册教案(22份)-人教版6

第2节热机的效率

1.知道什么是燃料的热值及其单位的意义,会查燃料热值表.

2.会计算某种燃料完全燃烧放出的热量.

3.知道热机的效率.

4.了解提高效率的途径.

1.通过能流图分析燃料燃烧时能量的主要流向.

2.通过查找资料,了解从火车到火箭的发展历程.

1.了解热机的使用对社会带来贡献的同时也带来环境污染,增强环保意识.

2.鼓励学生自己查阅资料,培养学生自学能力.

【重点】掌握热值的概念和单位、根据热值的定义计算燃料燃烧时放出的热量.

【难点】热机的效率及影响热机效率大小的主要因素,提高热机效率的方法和意义.

【教师准备】量筒、注射器、多媒体课件等.

【学生准备】玻璃瓶或塑料饮料瓶、水等.

导入一:问题导入

师:一辆汽车从身旁驶过,有时根据人的嗅觉就能知道它的发动机是汽油机还是柴油机.这是为什么?

生:因为它们排出气体的味道不同.

师:说得很对.但是你们想过没有,排出的气体中仍有汽油味或柴油味,这种现象说明了什么?

生:说明汽油或柴油并没有完全燃烧.

[过渡语]既然燃料并没有完全燃烧,说明有一部分能量被白白地浪费掉了.那么如何更加有效地利用能源呢?学完本节,你应该能找到问题的答案.

导入二:情境导入

多媒体播放视频:神舟系列火箭发射.

总结:由图可知,真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分.热机工作时能量的损失由以下几部分构成:

(1)燃料没有完全燃烧;

(2)排出废气带走部分能量;

(3)克服摩擦,消耗能量(由于机械传动等要克服摩擦消耗能量);

(4)热机本身发热带走一部分能量.

二、热机的效率

1.定义:用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量之比称为热机的效率.

2.计算公式:热机的效率:η=×100%;其中W有用指用来做有用功的能量,Q总指燃料完全燃烧释放的能量.

3.提高热机效率的主要途径:

(1)燃料尽可能充分燃烧.比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)尽量减少各类热量的损失.首先要减少燃烧过程中的热量损失;其次是要尽量简化机械传动部分,减少热机工作中的各种能量损失.

(3)在热机的设计和制造上,采取先进技术.比如先进的冷成形与连接技术,纳米技术等.

(4)使用时注意保养,保证良好的润滑.选用优良的润滑材料减小机器零部件之间的摩擦,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功,以减少机械能损失.

思路二

一、热机的能量损失

板书:热机的能量损失.

师:汽车排气筒有时冒出大量黑烟,说明什么?

生:说明燃料没有完全燃烧,有一部分能量被白白地损失掉了.

板书:1.燃料未能完全燃烧.

师:再想想,除此之外能量还会有些什么损失?

生:排出的气体中还具有内能.

师:对.有人曾用汽车的尾气加热汉堡就说明了这一点.除此之外,汽缸壁等也会传走一部分内能.

板书:2.废气和散热带走一部分内能.

师:以上这些都是没有转化成机械能的内能.那么曲轴获得的机械能是不是全部做了有用功呢?

生:不是,有一部分要传给飞轮以维持其继续转动.

师:除此之外,由于各零部件之间有摩擦,曲轴还需要克服摩擦做功.

板书:3.克服摩擦做功.

[过渡语]由于以上原因,真正用来做有用功的能量只占燃料燃烧所能提供能量的一部分.所占比例的大小,也就成了热机性能的标志.为此我们来学习一个新的概念:热机的效率.

二、热机的效率

板书:二.热机的效率.

1.概念: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.

由于能量损失的原因比较多,所以热机的效率一般都较低.

师:热机的使用非常广泛,尽管它的效率还不高,我们还是离不开它.问题的关键是如何改进和提高它的性能.经过上面的分析,谁能归纳一下改进热机的总体设想?

板书:如何提高热机的效率.

生1:让燃料尽可能充分燃烧.

生2:减小各部分之间的摩擦.

师:让其尽可能的完全燃烧,可通过改善燃烧环境,调节油、气比例等方式来实现.为了减小摩擦需要经常保养机器,适当调节各零部件间空隙,并注意保持润滑等.另外还应关停一些污染重、耗能大的热机,以提高热机的整体效率水平.

总结:提高热机的效率,并非易事,需要解决的问题还很多,甚至每前进一步都要付出艰苦的努力.不过我们相信,随着科学技术的飞速发展,以及新能源的不断开发,热机的性能一定会得到较大提高.我们也期待现在的青年中能涌现出更多瓦特式的人才,为人类研制出更新更好的热机.

【拓展延伸】阅读一些热机的热机效率表,讨论这些热机中的能量转化效率情况.

一些热机的效率

蒸汽机

4%~8%

蒸汽轮机

25%~30%

汽油机

20%~30%

柴油机

30%~45%

喷气