初中物理人教版（2024）九年级全册热机的效率学案

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册热机的效率学案，共7页。学案主要包含了热值，热机的效率等内容，欢迎下载使用。
1.理解并掌握热值的概念、单位、计算公式。
2.会运用热值的计算公式进行计算，
3.理解并掌握热机效率的概念、热散失的途径、提高热机效率的方法。
4.了解燃料燃烧对环境的影响。
自主探究
1.某种燃料完全燃烧放出的热量与其 之比，叫做这种燃料的热值。
2.在国际制单位之中，热量的单位是 .质量的单位是 ，则热量的单位是 ，符号是 。
3.用来做 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。
合作探究
一、热值
生活体验：生活中我们可以使用哪些燃料？这些燃料如何分类？
思路点拨：生活中经常使用的燃料有很多，可以按状态分类。固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、柴油等，气体燃料有煤气、天然气等。
思考讨论：
（1）1 kg的干木柴和10 kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？
（2）相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪-种燃料能烧开更多的水？
（3）烧开同-壶水，用干木柴和用天然气所需要燃烧的质量一样吗？
（4）1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？
（5）影响燃料燃烧放出热量的因素是什么？
答案点拨：
（1）干木柴在同样燃烧时.木柴的质量越大，燃烧放出的热量越大。
（2）1 kg煤燃烧后能烧开更多的水。
（3）烧开同一壶水，用干木柴和用天然气所需要燃烧的质量不同，用干木柴的质量大，用天然气的质量小。
（4）干木柴燃烧得越充分放出的热量就越大，完全燃烧比未完全燃烧放出的热量大。
（5）燃料的质量、燃料的种类，燃料燃烧的状况。
自主学习：阅读课本P22-P23“燃料的热值”的内容，学有关的知识。
1.燃料的热值的物理意义：热值在数值上等于某种燃料完全燃烧放出的热量。
2.固体或液体燃料完全燃烧放出热量的计算公式Q= .气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式Q= 。
二、热机的效率
思考讨论：
（1）用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？
（2）煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
答案点拨：
（1）煤不能完全燃烧。
（2）炉灶本身吸收一部分热量；高温的烟气带走了一分热量：一部分热量直接散失掉了，水吸收的热量只占煤烧放出热量的一部分。
类比分析：在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料出烧释放的能量都到哪里去了？
思路点拨：热机是将内能转化为机械能的装置，燃料烧释放的能量只有-部分用来 做有用功，还有相当一部分量散失掉了。
自主学习：阅读课本P23-P24“热机的效率”的内容，学习有关的知识。
1.提高燃料的 可以有效地做到节约能源。
2.提高热机的效率的途径
（1） ，节约能源、减少污染；
（2） ，减少各种能量损失，提高效率：
（3） ，提高燃料的利用率。
课堂检测
1．关于热值和热机效率的描述，下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧越充分，燃料的热值就越大
B．热机里燃料燃烧越充分，热机效率越高
C．燃料燃烧放出的热量越多，其热值越大
D．热值和热机效率都只与燃料种类有关
2．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，则该汽油机每秒种内完成的冲程数和对外做功的次数分别是（ ）
A．60和15B．30和30C．15和15D．60和30
3．关于提高热机效率的途径，下列说法中错误的是（ ）
A．尽量使燃料充分燃烧B．尽量减少输出功率
C．尽量减少摩擦D．尽量减少热量损失
4．关于燃料的热值，以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的
5．如右图是某老师自制的教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出，关于此实验，分析正确的是（ ）
A．在酒精没有完全燃烧的情况下热值将变小
B．纸筒飞出使瓶内气体的内能增大，温度降低
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．能闻到酒精的气味说明分子在不停地做无规则的运动
6．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A．η＝×100%
B．η＝×100%
C．η＝×100%
D．η＝×100%
7．“西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了燃气 较大的特性，而且使用天然气时对环境无污染。使用天然气做饭，天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值 （选填“变大”、“变小”或者“不变”）。
8．汽油的热值为4.6×107J/kg，现有汽油4kg，选其中一半完全燃烧，放出的热量是 J，剩余汽油的热值是 J/kg。
9．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占20%，废气带走的能量占35%，摩擦等机械损耗占15%，则它的机械效率为 。若它在一个工作循环中消耗了10g汽油（热值为4.6×107J/kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是 J，输出的有用机械能为 J。
10．如图所示，小李用装有少量的煤油和酒精的两盏灯，分别给两杯相同的水加热。待煤油和酒精燃尽时，根据水温的变化比较两种燃料的热值大小。请根据小李的方案回答下列问题：
（1）实验前装入灯中的煤油和酒精的 必须相同；
（2）在燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验 （选填“能”或“不能”）达到小李的目的；
（3）燃料燃尽后，甲温度计的示数比乙温度计的示数高，由此判断 （选填“煤油”或“酒精”）的热值大；
（4）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值 （选填“偏大”或“偏小”），其主要原因是： 。
参考答案
1．【解析】
A、热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；
C、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故C错误；
D、热值取决与燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故D错误。
故选：B。
2．【解析】
四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，则该飞轮每秒钟转30圈。因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以该汽油机每秒种内飞轮转30圈，共60个冲程，共做功15次，故A正确。
故选：A。
3．【解析】A．燃料燃烧得越充分，能量损失越少，热机的效率越高，故A正确，不符合题意；
B．减少输出功率，并不能提高热机的效率，故B不正确，符合题意；
C．减少摩擦，可以减少由于摩擦消耗的能量，可以提高热机的效率，故C正确，不符合题意；
D．减少热损失，可以提高热机能量的利用率，即提高热机的效率，故D正确，不符合题意。
故选：B。
4．【解析】A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，故A错；
B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错；
C、煤的热值比干木柴大，说明1kg的煤完全燃烧放出的热量比1kg干木柴完全燃烧放出的热量多。本选项的说法中不一定完全燃烧，故C错；
D、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故D正确。
故选：D。
5．【解析】
A、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，所以，在酒精没有完全燃烧的情况下其热值将不变，故A错误；
B、纸筒飞出过程中，燃气推动纸筒做功，将内能转化为机械能，所以瓶内气体的内能减小，温度降低，故B错误；
C、燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，相当于内燃机的做功冲程，故C错误；
D、能闻到酒精的气味说明酒精分子在不停地做无规则的运动，故D正确。
故选：D。
6．【解析】由能流图可知，燃料完全燃烧放出的热量（即燃气内能）为E，有用功（即有用机械能）为E2，所以内燃机的效率可表示为η＝×100%。
故选：D。
7．【解析】
（1）天然气与其它燃料相比较，天然气的热值大，燃烧时产生废气污染小，所以选择使用天然气；
（2）热值是燃料的一种特性，与质量的大小无关。当天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值不变。
故答案为：热值；不变。
8．【解析】从题可知，燃烧汽油的质量为：m＝＝2kg，
而q＝4.6×107J/kg，
∴汽油完全燃烧放出的热量为：Q＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J，
∵燃料的热值是燃料的属性，不会随着质量的改变而改变，
∴汽油质量变少后，剩余汽油的热值不变，仍为4.6×107J/kg。
故答案为：9.2×107；4.6×107。
9．【解析】
（1）各种能量损耗的总和是：20%+35%+15%＝70%，所以它的机械效率为：η＝100%﹣70%＝30%。
（2）q＝4.6×107J/kg，完全燃烧10g柴油放出的热量为：
Q放＝qm＝4.6×107J/kg×10×10﹣3kg＝4.6×105J，
（3）由η＝得，
该内燃机对外做的有用功为：W有＝η×Q放＝30%×4.6×105J＝1.38×105J。
故答案为：30%；4.6×105；1.38×105。
10．【解析】
（1）比较两种燃料的热值大小时，需要控制两种燃料的质量相同；
（2）燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则无法根据水升高的温度来判定吸热的多少，也无法判断燃料燃烧放热的多少，所以该实验不能达到小李的目的；
（3）燃料燃尽后，甲温度计的示数比乙温度计的示数高，说明甲中水吸收的热量多，即煤油燃烧放出的热量多，其热值大；
（4）因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠。
故答案为：（1）质量；（2）不能；（3）煤油；（4）偏小；燃料不能完全燃烧并且热量有散失。