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初三物理第十章第4课《热机》
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【此视频课程与人教版第16章第4-5课的知识点相同，同样适用于北师大版第10章第4课，敬请放心学习。】
《热机及能量守恒定律》
学习目标：
1、从能量转化的角度认识燃料的热值及意义
2、了解四冲程汽油机的基本工作原理
3、知道什么是热机的效率和提高热机效率的主要途径
4、知道能量守恒定律
一、燃料及其热值
热值：1Kg某种燃料完全燃烧所释放出来的热量。
1、热值是燃料的特性，不是所有的物质都具有的特性。它反映的是燃料燃烧过程中所释放热量本领大小的物理量。热值只与物质的种类有关，与物质的质量和体积无关。
2、热值的单位：J/Kg
3、燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。
用m表示燃料的质量，用q表示燃料的热值，用Q放表示燃料完全燃烧时所放出的热量，则有：Q放=mq。
例：某中学为学生供应热水，用锅炉将200Kg的水从20℃加热到100℃，需要燃烧多少无烟煤？（无烟煤的热值是3.4×107J/Kg）
燃料不能被有效利用的因素：
1、燃料燃烧需要氧气助燃，供养不足使燃料不能完全燃烧。
2、烟气带走了大量热量，使周围空气很热。
3、一部分热量被锅炉或辅助设施吸收。
二、炉子的效率
炉子有效利用热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子的效率。
提高锅炉的效率和燃料的利用率的措施：
（1）尽量使燃料完全燃烧：a 用风箱和吹风机增加供氧量。b 不烧煤粉而烧煤粒，加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，可以燃烧得更充分。
（2）减少热损失：a 用各种办法加大受热面，可以减少烟气带走的热量。b 尽量采用隔热材料。
三、内能的利用
1、利用内能来加热
内能的一个重要应用就是直接用它来加热物体。
实验：内能转化为机械能
在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到塞子被弹起，请说出这个过程中能量转化的情况。
燃料的化学能转化为内能，传给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去，内能转化为塞子的机械能。
四、内燃机
1、内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机。
内燃机：①汽油机——利用汽油作燃料的机器。
&&&&&&& ②柴油机——利用柴油作燃料的机器。
2、汽油机的工作过程
汽油机是在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气，使燃气推动活塞做功。汽油机是利用四个冲程循环工作的。
四个冲程：
吸气冲程：在吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，此时，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，燃料混合物被压缩，混合气体的压强增大，温度升高。机械能转化为内能。
做功冲程：在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压的燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞由下向上运动，把废气排出气缸。活塞又向下运动，开始下一个工作循环。
3、工作过程特点：
（1）内燃机工作时，四个冲程周而复始，在内燃机的一个工作循环中，活塞来回往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
（2）只有做功冲程是对外做功的，其余的三个冲程是辅助冲程。靠飞轮的惯性完成。
（3）在压缩冲程中，是机械能转化成内能，在做功冲程中，是内能转化为机械能。
（4）内燃机不能自动启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，带动活塞运动，以后内燃机才能自己做功。
柴油机和汽油机的相同点：
（1）基本构造和主要部件的作用相似。
（2）每个工作循环都一样，由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功。
（4）在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
柴油机和汽油机的不同点：
（1）构造：柴油机的气缸顶部没有火花塞，而是一个喷油嘴。
（2）吸入物质：汽油机吸入的是汽油和空气的燃料混合物，而柴油机吸入的是空气。
（3）点火方式：点火方式不同，汽油机为点燃式，柴油机为压燃式。
（4）效率：柴油机比汽油机的效率高。
5、内燃机的应用
（1）汽油机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
（2）柴油机的应用
柴油机比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
五、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能力之比。
1、热机的效率是热机性能的一个重要指标。如：两辆排量相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，耗油少的那辆效率高，性能好。
2、热机中能量的转化
如何提高热机的效率？
（1）尽量使燃料充分燃烧。
（2）在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失。减少散热。注意保养，保证热机良好的润滑，尽量减少热机部件间的摩擦，提高效率。
（3）在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施。热电站就是利用蒸汽轮机的废气来供热的。
《能量的转化与守恒》
水力发电——机械能转化为电能
植物的光合作用——太阳能转化为化学能
燃料燃烧——化学能转化为内能
电灯发光——电能转化为光能
太阳能电池板——太阳能转化为电能
跳舞——化学能转化为机械能
跳动的小球最后停止，减少的机械能到哪里去了？
答：因为小球跟空气和地面摩擦，一部分的机械能转化为内能。
自然界中的现象都不是孤立存在的，而是有着内在的联系的，在这些联系之中，都伴随着能量的转化。即在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化。
在摩擦生热现象中，机械能转化为内能，克服摩擦做了多少功，就有多少机械能转化为等量的内能。子啊气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能，气体膨胀做了多少功，就有多少内能转化等量的机械能。
大量事实告诉我们，任何一种形式的能量在转化为其他形式的能量的过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量，能量的总量保持不变。
六、能量守恒定律
能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
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京ICP证080135号热机教案与设计；一、教学目标；1．了解四冲程汽油机的基本工作原理；2．从能量转化的角度认识燃料的热值；3．通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力；二、教学重点、难点；1．了解四冲程汽油机的基本工作原理及能量的转换；2．能从能量转化的角度认识燃料的热值；三、教学过程；1．演示实验：；通过课本图15.4-1所示的实验,引导学生思考分；所包含的物理内容:酒精燃烧
热机教案与设计
一、教学目标
1． 了解四冲程汽油机的基本工作原理。利用挂图或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
2．从能量转化的角度认识燃料的热值。通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功
3．通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力。了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。
二、教学重点、难点
1．了解四冲程汽油机的基本工作原理及能量的转换
2．能从能量转化的角度认识燃料的热值
三、教学过程
1．演示实验：
通过课本图15.4-1所示的实验,引导学生思考分析它
所包含的物理内容:酒精燃烧放出热量(化学能转化为内能),
通过热传递将一部分内能转移给水,水的内能增加使其温度
逐渐升高直至沸腾,产生大量水蒸汽，水蒸气越来越多,对软
木塞的压力越来越大，最后将软木塞推出试管口，这就是水
蒸气膨胀对软木塞做功
在做这一演示实验时应注意：软木塞不要塞的太紧，免得
试管炸裂伤人。
这个实验虽然简单，它却能启发学生：可以利用内能来做功。热机就是把内能转化为机械能的装置。
汽车是学生常见的交通工具，
教师可以从汽车的动力来自
于内燃机引入课题。应介绍内
燃机的主要特点是：燃料直接
在汽缸内燃烧，因而省掉了笨
重的锅炉。
介绍汽油机的基本结构
结合模型、挂图
3．了解内燃机的原理
内燃机的一个工作循环等于飞轮转两圈，也等于四个冲程。
所谓四个冲程指：
1、 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸取汽缸。
2、 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。
3、 做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。（内能―→机械能）
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。
4、了解在生活中常见的内燃机（汽油机、柴油机）
（1）、了解汽油机和柴油机的共同点：
在做功时都要运用内燃机的四个基本冲程，都要用内能转化为机械能做功。
（2）、了解汽油机和柴油机的不同点：
4很多学生对汽车感兴趣，课前可以安排学生带一些自己喜欢的汽车模型，阅读这篇文章后，让学生谈论一些汽车方面的问题。
5．燃料的热值
燃烧是生活中常见的一种现象，人们利用燃料燃烧来取暖、煮饭，热机也是利用燃料燃烧来获得动力的。首先使学生知道燃料燃烧的本质是化学变化，在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。
定义：热值是指1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量。
物理意义：
单位：J/kg
6．了解热机效率。
我们把用来做有功的那种部分能量和燃料完全燃烧后放出的能量之比，叫做热机效率。 提高热机效率的方法：
（1）、保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量。
（2）、设法利用废气能量，是提高燃料利用率的重要措施。
7．课堂小结
课后练习：
一、基础练习
1．热机的种类很多，最常见的是__________，它包括__________和__________；其他还有 __________、__________、__________。
2．内燃机在工作时，燃料在__________里面燃烧时生成__________的燃气，用来推动活塞__________，__________能转化为__________。
3．活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的__________运动到__________的过程叫做__________冲程，多数汽油机是由__________、__________、__________、__________四个冲程不断__________来保证连续工作的。
4．燃料燃烧是一种__________反应，燃料燃烧时，燃料的__________能转化为__________， 也就是通常说的放出__________；热值是指__________________，它的单位是________。
5．有一瓶煤油的热值是4.6×107J／kg，它的物理意义是____________________；若将它 倒掉一半，余下煤油的热值是__________。
6．热机的效率是指__________，一般情况下，柴油机的效率比汽油机的要__________。
7．下列提高热机效率的方法中，不可行的是（
A．减少各种热损失
B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦
C．充分利用废气的能量，如建热电站
D．采取少消耗总能量的办法
8．在内燃机中，实现了内能向机械能转化的是（
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
9．已知煤气的热值是4.0×107J／kg，密度是0.6kg／m3，问15m3的煤气完全燃烧所放出的热量是多少？
二、能力提高
10．关于燃料的热值正确的是（
A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关
B．燃料的热值与燃料的种类有关
C．燃料的热值与燃料的多少有关
D．燃料的热值与上面三个因素都有关
11．下面说法不正确的是（
A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能
B．人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的
C．l kg的某种燃料燃烧时放出的燃料叫做这种燃料的热值
D．提高燃料的利用率是节约能源的重要措施
12．煤油的热值是4.6×107J／kg，完全燃烧100g的煤油，放出多少热量？如果这些热量全部被20℃的10kg水吸收，可以把水温升高多少度？
三、探究应用
16．小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4.2×103J/（kg?℃），他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将50kg的20℃的水烧开。
（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？
（2）如果普通煤的燃烧值为3×107J／kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克煤？
（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，他家每天实际用煤2kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5％．你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？
（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？
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　2页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 九年级物理热机2 隐藏&& 独店中学学案设计科目: 课题 学习 目... 　初三物理下学期热机1 23页 7下载券 人教版初三物理热机 24页 1下载券 初三物理...[C 水 =4.2×103J/(kg?℃)]分析:1、水为研究对象; 2、吸热:Q=Cm(t-... 　北师大物理九年级――《热机》习题2_理化生_初中教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载北师大物理九年级――《热机》习题2_理化生_初中教育_教育专区。《热机... 　教科版九年级上物理第二章热机知识点_初三理化生_理化生_初中教育_教育专区。...九年级物理上册 2.1 热机... 20页 1下载券
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初中物理――热机的效率知识点
　　核心知识
　　热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因：第一，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧；第二，热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能；第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量；第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功。据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机效率一般都比较低。
　　提高热机效率的途径
　　根据前面所归纳的损失能量的几个原因，我们只要有针对性地将各种损失的部分尽可能减小，便可使效率提高。
　　（1）改善燃烧环境，调节油、气比例等使燃料尽可能完全燃烧；
　　（2）减小各部分之间的摩擦以减小磨擦生热的损耗；
　　（3）充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率大大提高。
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CERNET Corporation初三物理教案-人教版九年级物理《热机效率和环境保护》导学案
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人教版九年级物理《热机效率和环境保护》导学案
人教版九年级物理《热机效率和环境保护》导学案
作者：佚名&&&& 来源：本站原创&&&& 更新： 15:02:42&&&& 阅读：次
学习目标:&&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。 学习过程: &一&&燃料的热值 【自学指导】1、常见的燃料有哪些，他们在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果不同，那又如何来比较不同燃料燃烧释放能量的能力？ 2、&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&叫做这种燃料的热值，用字母&&&&&&&&&&表示，单位符号是&&&&&&&&&&&&，利用热值计算热量的公式是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 思考：给热值下定义时你认为应该注意哪些？ 气体燃料通常不用质量而用体积，因此计算气体燃料放热时，公式应该写成&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&单位符号是&&&&&&&&&&&&。 3、观察常见燃料的热值表，说明热值是物质的&&&&&&&&&&&&之一，汽油的热值是&&&&&&&&&&&&&&&&&，它表示的物理意义是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 检测题:& 1、近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤渣粉碎后掺在优质煤中高价销售。客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的&&&（&&&&&） A..热值&&&&&&B.&&比热容&&&&&&&C.温度&&&&&&&&&D.&质量 2、结合热值表，计算出在图13－20所示的情况下，所需的干木柴、烟煤和汽油。〈而实际需要的干木柴、烟煤和汽油的质量大大超过计算得出的数值，这是为什么？〉
&二&&热机的效率 【自学指导】　1、认真阅读课本第51页图13－21，掌握热机燃料燃烧能量的走向。 2、机械效率的定义是什么，我们如何定义热机效率？ 计算公式应该写成&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　&&&&&&&&&&&&3、提高热机的效率的途径是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&具体措施是&&&&&&&&&&
　　&&&&&&&&&&4、热机的效率能否达到100％？为什么？ 检测题:&1、热机是将&&&&&&&&能转化为机械能的机器，一台内燃机运行时各种能量耗损大致为：气缸散热占20％，废气带走能量占35％，摩擦耗损等占15％，则它的热机效率为&&&&&&&&&&&&，热机工作时对环境造成的污染有 &&&&&&&&&&&&（填一种污染） 2、某载重柴油车总质量为5吨，在平直的公路上匀速行驶100km，受到的阻力是车重的0.1倍，消耗了32kg柴油，那么此车的效率是多少？（柴油的热值是3.3×107J/kg，g=10N/kg)
〈三〉环境保护 【自学指导】1、燃料燃烧对环境有哪些影响？ 2、结合生活实际谈谈：为了保护环境，应该怎样从我做起？ 当堂训练: 1、下列关于热值的说法正确的是（　　　） 　&&A.燃料不燃烧，其热值为零。 　　B.燃料不完全燃烧其热值要变小。 　　C.燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。 　　D.&燃料燃烧时放出热量多的其热值就大。 2、要提高热机的效率，下列做法不可行的是（　　） 　　A.尽量减少废气带走的热量。 　　B.尽量保持机械部件之间有良好的润滑。 　　C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。 　　D.尽量减少散热损失。 3、火箭常用液态氢气作燃料，其原因是（　　　&&&&&&&&&&&&）。 4、我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比，从热学角度分析它的优点是&&&&&&&&&&&&&&，从环保角度分析，它的优点是&&&&&&&&
5、汽油的热值是4.6×107J/kg，按照理论计算，完全燃烧&&&&&&&g汽油放出的热量就可使10Kg的水温度升高46℃，而实际加热时，所需的汽油要远比这个数值大，由此可见，提高使用燃料的&&&&&&&&&&&&&&是节约能源的重要途径。 6、某中学为学生供应开水，用锅炉将200K&g的水从25℃加热到100℃，燃烧了6Kg的无烟煤。（无烟煤的热值是3.4×107J/kg,&水的比热容为4.2×103J/(kg?℃) （1）锅炉内200K&g的水吸收的热量是多少焦耳？ （2）6Kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦耳？ （3）此锅炉的效率是多少？
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