資源簡介

熱機效率
【學情分析】
學生已具備一定的動手實驗能力和運用所學知識解決簡單實際問題的能力，已基本能夠運用觀察、分析、歸納、比較等科學方法來探求新知識。本節(jié)課中學生對熱機在日常生活中的應用已有感性認識，有一定的知識儲備，但是還不能較好的理解和詮釋熱機的效率。教學過程設計了許多相關課件和視頻，可以由此引起學生探究的興趣進入新課。
【教學目標】
1.物理觀念：
（1）知道熱值、熱機的效率概念。
（2）通過公式計算燃料燃燒釋放的熱量。
（3）了解不同熱機的效率值，熱機的使用對社會的貢獻和給環(huán)境帶來的影響。
2.科學思維：
經歷“想想議議”了解質量相等的燃料燃燒，放出的熱量不同。概括出燃料的熱值概念。 經歷“分析燃料釋放的熱量分配”的過程，學習簡單的定量分析方法。
3.科學探究：
通過想想議議，燃料釋放的能量都到哪里去了？體會效率概念。
4.科學態(tài)度與責任：
（1）在“分析燃料釋放的能量去哪里了？”過程中，感受轉化成機械能的內能只是一部分，形成正確的科學觀。
（2）感受自然科學的發(fā)展和先進技術的應用在推進人類社會發(fā)展的同時造成了環(huán)境污染，以利于理解可持續(xù)發(fā)展的內涵。
【重點難點】
重點：建立熱值、熱機的效率的概念。
難點：理解環(huán)境污染與熱機使用的關系。
【新課導入】
無論是燒菜做飯，還是奔馳的汽車與火車，乃至直入蒼穹的火箭等都離不開燃料。即從原始人類學會用火的那天起，至今，人們使用的能量絕大部分還是通過燃料燃燒獲得的，火的利用給人類社會帶來了進步。時至今日，我們的日常生活都離不開燃料的幫助。例舉一下生活中我們可以使用哪些燃料燒開一壺水？這些燃料可以如何分類？
【新課講解】
一、燃料的熱值
人類在原始社會就知道燃燒柴薪來取暖、燒飯?，F代社會，人類所用的能量很大一部分依然從燃料的燃燒中獲得的。柴薪、煤、天然氣都是燃料，但燒開同一壺水需要的這些燃料的質量卻不相同。
想想議議
燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、酒精等，氣體燃料有煤氣、天然氣等。根據你的經驗，相同質量的不同燃料，燃燒時放出的熱量是不是相同？試著讓學生依照生活經驗論述觀點。
燃燒相同質量的不同燃料，放出的熱量是不同的。例如，燃燒1 kg煤放出的熱量，是燃燒1 kg木柴放出的熱量的兩倍多。
我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值。常用字母q 表示。
熱值在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值的單位是由熱量的單位和質量的單位組合而成。在國際單位制中，熱量的單位是焦耳，質量的單位是千克，則熱值的單位是焦每千克，符號是J/kg。
熱值是燃料自身的特性。在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值的單位是焦每千克，符號是J/kg。
在通常情況下，燃料的熱值越大，質量相等的燃料完全燃燒時放出的熱量越大。
小資料 一些燃料的熱值
熱值是燃料本身的性質。對于某些氣體燃料，熱值在數值上等于在標準狀態(tài)下1m3燃料完全燃燒放出的熱量，單位是焦每立方米，符號是J/m3。
二、熱量的計算
根據燃料的熱值，我們可以計算出完全燃燒時放出的熱量。
Q放 = mq或Q放 = Vq（q表示燃料的熱值）
三、熱機的效率
燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計算出的要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要小。例如用煤燒水，有效利用的熱量只是被水吸收的熱量。高溫的煙氣帶走了相當一部分熱量，還有一部分熱量直接散失掉了。
通常的鍋爐，利用效率比較低，因此在節(jié)約能源上改造的潛力很大。例如，取暖用的小型鍋爐，如果把煤磨成煤粉或煤粒，從而加大氧氣的接觸面積，把空氣吹進爐膛，就會比煤塊燃燒得更充分，從而提高燃料的利用率。
想想議議
在內燃機中燃料是否完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？
對于熱機而言，燃料釋放的能量只有一部分用來做有用功，還有相當一部分能量散失了。
定義：用來所做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機效率。
熱機效率是熱機的重要指標。效率高，性能好。
蒸汽機的效率很低，只有6%～15%。汽油機的效率為20%～30%。柴油機的效率為30%～45%。
熱機的效率是熱機性能的重要指標。熱機效率高，在做同樣多的有用功的情況下，就消耗更少的燃料，從而節(jié)約能源，減少污染。在設計和制造熱機時，要不斷改進和創(chuàng)新，以減少各種能量損失，提高效率。
在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。設法利用廢氣的能量，是提高燃料的利用率的重要措施。
大型發(fā)電機常常利用蒸汽輪機推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。這種既能供電又能供熱的熱電站，比一般的火電站，燃料的利用率大大提高。

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