初三物理《热机效率和环境保护》微课精讲+知识点+课件教案习题

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视频教学：

重点知识：

一、燃料的热值及简单计算

1、热机是利用燃料燃烧释放出的能量转化成机械能装置。多媒体展示：蒸汽机车拖着长长的列车，冒着浓烟在原野急驰。装有汽油机的运动赛车，在赛道上风驰电掣般的飞驰。飞行中的喷气式飞机尾部喷着高温高速气体。火箭喷着长长的火舌，在起飞台上冉冉升起。

2、质量相同的不同燃料完全燃烧释放出的能量是不相同的演示：常规燃料标本：木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气研讨：普通的一个家庭一个月平均要用无烟煤7g，改用液化石油气就只需1g，农村烧大灶的话每月需干木柴10g。一个无烟煤只能烧开瓶水，而06g的液化气可以烧一天的饭菜、开水以及还可以烧淋浴的洗澡水。

3、每g某种燃料完全燃烧释放出的能量称为这种燃料的热值：查书中热值：说出展示的几种燃料标本各自的热值：质量是的燃料完全燃烧放出热量是：Q放=q 例：完全燃烧100克酒精能释放出热量

二、热机效率   

1、热机工作时，不能把燃料释放的能量全部利用。   研讨：站在内燃机排气口附近就会闻到汽油或柴油的气味--燃料燃烧并不彻底造成能量损失，如：   打开发动机机盖，便觉一股热气扑面而来   机械散发热量造成能量损失   有人曾用汽车尾气的热量加热饭菜   废气排放也损失部分能量   发动机各部分零相互摩擦   消耗部分能量   结论：热机利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量小部分。   

2、热机效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。   结合火力发电站能流图，来研讨热机效率。   结论：由于热损失的原因多，热机效率一般较低。热机是人类使用的主要动力机，尽管它的效率不高，我们仍然离不开它。   

3、为了合理利用能量人类一直在努力提高热机效率。   研讨：提高热机效率的途径，让燃料充分燃烧。减少发动机各部分之间的摩擦。下决心关停耗能的热机。研究开发热能效率更高的热机。 

4、计算热机效率：   

①一台大型推土机的推力约为3×104N，匀速推着土总行程达10，消耗柴油约303g,求推土机上装的柴油机的热机效率。   解:η=Q有/Q总放×100%=有/q柴油柴油×100%   =3×104N×104/[33×107×303g]×100%≈30%   答：这台柴油机热效率为30%。   

②点燃一只无烟煤，能烧开瓶水，而点燃06g的液化气可以供普通人家烧一天的饭菜，开水还可以烧淋浴用的洗澡水。这样看来：不同的燃料不相同。若q无烟煤=34×107/g，瓶水的质量约为9g，从20℃烧开，那么这个煤炉的热效率是多少?   

三、热机为人类社会发展的贡献，同时也带来的环保问题。   

1、热机发展史：蒸汽机，蒸汽轮机，内燃机，燃气轮机   

2、对人类社会的贡献：极大地提高了生产力"蒸汽机发明后的一百年间，人类所做的工作量相当于以往几千年工作量的总和"，极大地改观了交通状况：帆船横渡大西洋约需2-30天，蒸气机驱动的轮船约用17天以内。柴油机轮船约为10天，协和式超音速客机只需3小时就可以从巴黎飞到纽约。   

3、热机使用引起的环境问题：内燃机大量排放的废气

会形成毒雾天气，"酸雨"现象。中国在重庆等地危害严重，西欧、美国等地还更为严重，造成植被大量死亡，也造成大量湖泊中的成批鱼类的死亡。目前世界各国都制定了汽车尾气的排放标准，减少了煤的使用量，来控制废气造成的危害。

精品课件：

教案：

【教材分析】

"注重学生发展，改变学科本位"。本节阐述了有关燃料的热值，热机效率等物理概念，还涉及了科技发展史（热机的发展），生物，化学知识（酸雨的形成和生物的影响），环境保护（大气污染）等方面的内容。通过具体分析，使学生认识到在利用燃料内能方面，也不可避免地会有一部分内能转化和转移到其他方面，因此要建立热机效率的概念，并与机械效率作联系和类比。使学生了解内燃机的发展对人类进步起到的作用，同时要使学生认识到它给环境带来的污染问题。

【教学目标】

1、能从生活中体会不同燃料燃烧释放内能的本领不同，建立热值的概念

2、会查燃料的热值表，能根据燃料的热值计算机一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量

3、能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，对热机效率有初步认识，能大致说出提高热机效率的途径

4、能举例说明燃料燃烧产生的排放物对环境的影响，能大致说出燃料内能的利用与人类社会的关系

5、能从科学角度读懂媒体对与热机有关的环境方面的报道，培养自觉的环境保护意识

6、能了解内能的利用和环境保护的关系，能激发起环境保护的意识

【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。

【教学过程】

〖引入新课〗

人要生存，离不开能量，机器要运转，也离不开能量，而内能又是人类和各种动力机械主要利用的能量形式之一。而燃料的燃烧正是这一来源的主要途径。下面我们先来讨论燃料及与燃料有关的问题。

  （1）燃料的特点：能够燃烧，并放出热量；燃料燃烧的过程是化学能变为内能的过程。

（2）介绍燃料种类（固体、液体、气体），

（3）举例说明不同的燃料燃烧时放出热量不同。

〖新课教学〗

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。符号：q

（1） 单位：焦/千克。（J/kg）。或气体燃料的热值：J/m³

（2） 热值的物理意义:

干木柴的燃烧值是1.2×l0⁷焦物理意义是1千克的干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×l0⁷焦。

（3） 公式：Q=mq或q=Q/m

（4）例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。

析：从热值表中查得柴油的热值是q＝3．3×10⁷ J/kg，则Q=mq＝4kg×3．3×10⁷ J/kg=1．32×10⁸ J

二、热机效率。

热机是内能转化成机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题。  热机效率是热机性能的一个重要指标。

（1）热机的效率：用来做有用功那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。

　（2）学生分析图12－27的热机燃料燃烧能量走向示意图讨论如何提高热机效率的效率？    让燃料尽可能充分燃烧，减小内能损失，运动部件润滑良好。

三、环境保护。

1．内能对环境的影响。

　（1）废气污染（CO、SO、酸雨），

（2）噪声污染。

2．保护环境，减小污染措施。

　（1）改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟除尘装置。

  （2）提高内能的综合利用率。

把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品；把内能的一次利用变为多次利用（如用余热供暖等）。

（3）充分开发、利用污染小或无污染的能源（如太阳能等）。

〖小结〗

我国政府历来重视环境问题，把发展经济与保护环境放到了同等重要的位置。只要我们大家都能像重视生命一样重视环境，责无旁贷地承担起保护环境的义务，难题也就变得不难了，就一定能使天更蓝、水更清。

〖作业〗    课本P48－1、2

【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

（3）热值的物理意义:

（4） 公式：Q=mq或q=Q/m

二、热机效率。

三、环境保护。

练习：

1、下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（   ）

A、热机排出的尾气没有内能     B、热机的效率能达到100%

C、热机都是使用汽油做燃料的   D、热机的大量使用会造成环境污染

2、下列提高热机效率的方法中，错误的是（   ）

A. 尽量减小热机功率             B. 尽量使燃料充分燃烧

C. 保证转动部分良好的润滑       D. 尽量减少各种热能损失

3、某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是

3×10⁷J/kg，现完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量          J  设该热有25%被

水吸收，能将        kg的水从25℃加热到100℃。[已知C水=4.2×10³J/（kg·℃）].

4、完全燃烧2kg酒精放出的热量为6×10⁷J，酒精的热值是＿＿＿＿J/kg．

5、“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”的________很大．以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为________J，这些热量可以使________kg的水从20℃加热至100℃[c=4.2×10³J/（kg•℃）•q_煤气=4.2×10⁷J/kg]．

6、在常温常压下，完全燃烧___________酒精放出的热量可以使10kg水的温度升高50℃．（假设酒精燃烧放出的热量完全被水吸收，酒精热值为3.0×l0⁷J/kg）

7、某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气．已知煤气的热值q=4.2×10⁷J/kg，水的比热容c=4.2×10³J/kg．求：（1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；（3）煤气灶烧水的效率．

8、太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，热水器每小时平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为

20℃的水温度升高到40℃．求：

(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×10³J/(kg．℃)]

(2)热水器5小时内接收到的太阳能E；         

(3)热水器的效率η；

(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？

（煤气的热值q=4.2×10⁷J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）

9.用燃气灶烧水时，把2.2kg 初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了45g天然气（假设天然气完全燃烧）。已知天然气的热值为4.4×10⁷ J/ kg，水的比热容为4.2×10³ J/（kg•℃）。

（1）在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移是有          的。

（2）水的内能增加了多少焦？

（3）燃气灶烧水的效率为多少？

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