初中九年級物理教案：熱機效率和環(huán)境保護
教學目標
(一)知識與技能
1、建立熱值概念。知道熱值是燃料的重要特性，了解熱值的表示法和常見燃料的熱值，能利用熱值表進行有關(guān)燃料放熱的簡單計算。
2、了解熱機效率。知道熱機工作時燃料釋放能量的主要流向，知道可以怎樣提高熱機效率以及提高熱機效率的意義所在。
(二)過程與方法
通過社會調(diào)查、分組交流合作，了解熱機效率及熱機帶來的負面影響。
(三)情感態(tài)度與價值觀：
了解熱機的利用與人類社會發(fā)展的關(guān)系，并能夠簡述熱機使用產(chǎn)生的排放物
對環(huán)境的不良影響，培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識，激發(fā)學生的社會責任感。
教學重點
燃料的熱值、熱機效率以及學生環(huán)保意識的培養(yǎng)。
教學難點
熱機效率的理解和環(huán)境保護。
課前準備
木柴、煙煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油氣(打火機中裝有)等燃料樣本，多媒體課件，布置學生課前進行有關(guān)環(huán)境污染方面的社會調(diào)查。
教學過程
一、引入新課
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。那么燃料燃燒釋放的能量究竟有多少用來做了有用功?以及燃料的燃燒對環(huán)境會造成那些影響呢?今天我們一起來學習“第四節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護”。
二、新課教學
1、課件展示：木柴取暖、煤氣燒飯、鍋爐中煤炭燃燒、內(nèi)燃機車、飛機、輪船等，引出常見的燃料。
2、設(shè)疑：常見的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等，在燃燒時都會釋放能量，但它們釋放能量的能力是否相同呢?如果不同，那又如何來表示它們這種能力的大小呢?
3、交流與討論：如何比較不同燃料燃燒釋放能量的能力的不同?
注：如果學生不能回答，可由教師引導：必須保證哪些量相同才能進行比較?(燃料的質(zhì)量要相同，而且都要完全燃燒)。
(一)燃料的熱值
燃料的熱值：把1千克某種燃料完全燃燒釋放出的能量(熱量)叫做這種燃料的'熱值。用q表示。單位是J/kg，氣體燃料熱值單位是J/m3。
注意，質(zhì)量必須是單位質(zhì)量1千克，必須完全燃燒。
強調(diào)：熱值是燃料的重要特性，只和燃料的種類有關(guān)，與質(zhì)量和是否完全燃燒無關(guān)。
學生查熱值表，并表述木柴、液化氣熱值的物理意義。
由熱值的定義我們知道：
1kg的干木柴完全燃燒釋放出1.2×107J的熱量;
那么質(zhì)量為m kg的干木柴完全燃燒釋放出多少J的熱量，怎么計算?
m﹒q
由此得出熱值的計算公式：Q=mq 。
思考：氣體燃料通常不用質(zhì)量而用體積，因此計算氣體燃料放熱時，公式應(yīng)該寫成 Q=qV
例：計算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量。
解：查表可知q=3.3×107J/kg，
所以Q=mq=4 kg×3.3×107J/kg=1.32×108 J。
答：完全燃燒釋放的熱量為1.32×108 J。
估算練習：在圖12-26所示的情況下，所需的干木柴、煙煤和汽油。
交流與討論：在圖12-26中，實際需要的干木柴、煙煤和汽油的質(zhì)量大大超過計算得出的數(shù)值，這是為什么?
(二)熱機效率
實際上熱機工作時，并不能將燃料所蘊藏的化學能全部用來對外做有用功，有很大一部分能量在工作的過程中損耗掉了。
課件展示：教材圖12-27“熱機燃料燃燒能量走向示意圖”。
由圖可知，真正能轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰恐皇侨剂先紵尫拍芰康囊徊糠帧?/p>
熱機效率：熱機轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機效率。用η表示(即η=Q有/Q總×100%)。
過渡語：為了合理利用能源，人們一直都在努力提高熱機的效率。
自學P38第四自然段
交流與討論：如何合理利用能源，提高熱機的效率?
歸納：主要途徑是減少熱機各種能量損失。
具體措施：(1)使燃料盡可能完全燃燒(煤粉、鼓風)
(2)減小機械摩擦(選用優(yōu)良潤滑油)
(3)盡量簡化機械傳動部分(三角旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機)
5、課件展示：各種熱機的效率
思考：熱機的效率能否達到100%?為什么?
(三)環(huán)境保護
熱機為人類的發(fā)展做出了重大貢獻，但也帶來了一些負面影響，造成了環(huán)境污染，如噪聲污染、廢氣污染等。
課件展示：燃料燃燒造成的環(huán)境污染的有關(guān)圖片和生活場景。
交流與討論：通過上面的展示，并聯(lián)系我們的生活環(huán)境談一談：燃料燃燒對環(huán)境有哪些影響?
歸納：(1)燃料燃燒排放的煙塵，使空氣混濁，影響動植物生長。
(2)汽車等交通工具排放的尾氣：如過多二氧化碳，引起地球溫室效應(yīng)，全球氣候變暖。CO能造成“煤氣中毒”，讓人缺氧致死。二氧化硫會形成酸雨，危害植物、危害莊稼，破壞生態(tài)平衡，還會腐蝕建筑物……
閱讀：我國大氣環(huán)境質(zhì)量標準和信息窗內(nèi)容，進行環(huán)保總動員。
三、課堂小結(jié)：
1、熱值：①概念：②單位;③公式：④計算：
2、熱機效率：①概念：②提高熱機效率的途徑：具體措施：
3、保護環(huán)境，從我做起。
四、課堂練習
1、液化氣的熱值是4.9×107J/ m3，，其物理意義是 ，完全燃燒5 m3 的液化氣可以產(chǎn)生 J的熱量。
2、火箭常用液態(tài)氫氣作燃料，其原因是 。
3、下列關(guān)于熱值的說法正確的是( )
A、燃料不燃燒，其熱值為零。
B、燃料不完全燃燒其熱值要變小。
C、.燃料的熱值與燃燒情況和質(zhì)量無關(guān)，只與燃料種類有關(guān)。
D、 燃料燃燒時放出熱量多的其熱值就大。
4、一個含0.6 kg無煙煤的蜂窩煤，能燒開5瓶水，而0.6 kg的液化氣可以供普通人家一天做飯、燒開水、洗澡用水。這樣看來不同的燃料的 不同，若q無煙煤=3.4×107J/kg，5瓶水的質(zhì)量是9kg，從20℃到燒開，那么這個煤爐的效率是 。(一個標準大氣壓下)
5、要提高熱機的效率，下列做法不可行的是( )
A、盡量減少廢氣帶走的熱量。
B、盡量保持機械部件之間有良好的潤滑。
C、盡量減少曲軸傳遞給飛輪的機械能。
D、盡量減少散熱損失。
6、煤和石油在燃燒時生成的氣體中含有大量的二氧化碳、氮氧化合物等，燃料的不完全燃燒還會產(chǎn)生粉塵和一氧化碳，這些 和 排放到空氣中，嚴重污染了大氣。
7、用煤炭燒開水，水實際吸收的熱量遠遠小于依照熱值計算的熱量，為什么?
作業(yè)設(shè)計
①一臺大型推土機的推力約為3×104N，勻速推著土總行程達10km，消耗柴油約30.3kg,求推土機上裝的柴油機的熱機效率。
②點燃一只無煙煤(0.6kg)，能燒開5瓶水，而點燃0.6kg的液化氣可以供普通人家燒一天的飯菜，開水還可以燒淋浴用的洗澡水。這樣看來：不同的燃料( )不相同。若q無煙煤=3.4×107J/kg，5瓶水的質(zhì)量約為9.5kg，從20℃燒開，那么這個煤爐的熱效率是( )
板書設(shè)計
第四節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護
一、燃料的熱值。
熱值：1千克的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。
(1)符號：q
(2)單位：焦/千克。(J/kg)。或氣體燃料的熱值：J/m3
(3)熱值的物理意義:
(1) 公式： Q=mq或q=Q/m
二、熱機效率。
三、環(huán)境保護。
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