北师大版九年级全册第十章 机械能、内能及其转化六 燃料的利用和环境保护教案

10.6燃料的利用和环境保护

教学目标

【知识与能力】

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。

【过程与方法】

通过与机械效率的对比了解热机的效率，知道机械效率是评价投入、产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值。

【情感态度价值观】

了解热机的使用对社会的贡献和带来的环境污染，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染。

教学重难点

【教学重点】

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。

【教学难点】  

对热机效率的理解。

教学过程

引入新课

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。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，火的利用给人类社会带来了进步。时至今日，我们的日常生活都离不开燃料的帮助。列举一下生活中我们可以使用哪些燃料烧开一壶水?这些燃料可以如何分类?

进行新课

一、燃料的热值

◆探究活动1：日常生活中常用到的燃料有哪些？

分析燃料燃烧过程中的能量转化：  

燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。

◆探究活动2：燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。

1.燃料的热值

（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。

定义式：Q=mq。

（2）物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。

干木柴的热值是1.3×107J·kg-1，其物理意义为1kg干木柴完全燃烧放出的热量是1.3×107J。

（3）热值的单位：焦每千克(J·kg-1)。

（4）气体燃料的热值

对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值，其定义式为，热值在数值上等于在标准状态下1m3的燃料完全燃烧放出的热量，单位为焦每立方米；符号：J·m-3。

2.了解燃料的热值表

几种燃料的热值/(J·kg-1)

问题1：氢的热值是多少?其物理意义是什么?

回答1：氢的热值是1.4×108J·m-3；其物理意义是：1 m3的氢完全燃烧放出的热量是1.4×108 J。

问题2：汽油的热值是多少?其物理意义是什么?

回答2：汽油的热值是4.6×107 J/kg；其物理意义是：1 kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107 J。

①热值是物质本身的一种性质，它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都无关，是反映燃料优劣的重要指标。

②不同物质的热值一般不同，所以热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与形态、质量、体积无关。

3.燃料放出热量的公式：Q＝mq或Q＝Vq。

二、热机效率

◆探究活动3：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？

1.定义：热机运转中，对外做的有用功，与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机的效率。

2.公式：η=×100%

3.理解热机的效率

（1）热机效率是指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,它反映了能量的利用率，热机性能的一个重要标志。

（2）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。

各种热机的效率：

蒸汽机：6%～15%

汽油机：20﹪～30%

柴油机：30%～45%

飞机上的喷气式发动机：50%～60%

◆探究活动4：怎样提高热机的效率？

使燃料充分燃烧；尽量减少各种热量损失；在热机的设计和制造上采用先进的技术。

4.提高热机效率的途径

（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；

（2）改进热机，减少各种能量损失；

（3）充分利用废气的能量；

（4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。

三、环境保护

燃料的利用使人类得到大量内能，但同时造成环境污染，尤其是热机的使用。因此，保护环境，控制和消除大气污染是必须重视的问题，请同学们课下收集如何控制和消除大气污染。

板书设计

燃料的利用和环境保护

一、燃料的热值

1.燃料的热值

（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。

定义式：Q=mq。

（2）物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。

（3）热值的单位：焦每千克(J·kg-1)。

（4）气体燃料的热值。

2.了解燃料的热值表。

3.燃料放出热量的公式：Q＝mq或Q＝Vq。

二、热机效率

1.定义：热机运转中，对外做的有用功，与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机的效率。

2.公式：η=×100%。

3.理解热机的效率。

三、环境保护

随堂练习

1.煤油的热值是4.6×107J/kg，将质量4kg的煤油完全燃烧放出的热量是 1.84×108 J，如果将煤油倒掉一半，它的热值为4.6×107 J/kg。

2.关于燃料和燃料的热值，以下说法正确的是（ A ）　　

A.燃料的热值与燃料的燃烧情况无关

B.容易燃烧的燃料，热值一定大

C.煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多

D.为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料

3.关于热机的效率，下列说法中正确的是（　 C　）

A.热机做的有用功越多，效率一定越高　

B.热机消耗的燃料越少，效率一定越高

C.热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高

D.热机做功越快，效率一定越高

4.小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为4.2×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？

解：在一个标准大气压下，水吸收的热量

Q吸=cm（t﹣t0）

=4.2×103 J/（kg•℃）×4 kg×（100℃﹣25℃）

=1.26×106 J。

天然气完全燃烧放出的热量：

烧开这壶水需要天然气的体积：

。