第四節(jié)熱機(jī)效率與環(huán)境保護(hù)

1、第十二章 內(nèi)能與熱機(jī)第四節(jié) 熱機(jī)效率與環(huán)境保護(hù)【教學(xué)任務(wù)分析】教學(xué)目標(biāo)知識(shí)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(jìn)行有關(guān)燃料放熱的簡單計(jì)算2了解熱機(jī)效率知道熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道可以怎樣提高熱機(jī)效率以及提高熱機(jī)效率的意義所在過程與方法1通過生活經(jīng)驗(yàn)及具體事例定性探究得到不同燃料燃燒釋放能量的能力不同，類比速度、壓強(qiáng)等學(xué)習(xí)燃料的熱值2通過社會(huì)調(diào)查、分組交流合作，了解熱機(jī)效率及熱機(jī)帶來的負(fù)面影響情感態(tài)度與價(jià)值觀1通過比較不同燃料燃燒釋放能量的能力不同的探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的求知欲2了解熱機(jī)的利用與人類社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，并能夠簡

2、述熱機(jī)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(shí)，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感重點(diǎn)燃料的熱值概念的建立及燃料完全燃燒釋放熱量的簡單計(jì)算難點(diǎn)對熱值和熱機(jī)效率的理解【教學(xué)環(huán)節(jié)安排】環(huán)節(jié)教 學(xué) 問 題 設(shè) 計(jì)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)問題最佳解決方案創(chuàng)設(shè)情境展示飛機(jī)、汽車、火箭、燃煤火車等兒童卡片，它們工作時(shí)都需要燃燒燃料，生活中你還見過哪些燃料？它們?nèi)紵龝r(shí)都能不斷的釋放能量嗎？釋放能量的能力相同嗎？教師提出問題，學(xué)生口答，教師展示各種燃料標(biāo)本：秸稈、木柴、煤炭、汽油、柴油、液化石油氣（打火機(jī)中有）等根據(jù)學(xué)生的猜想引入課題自主學(xué)習(xí)1人們?nèi)紵剂峡色@得_，該過程的能量轉(zhuǎn)化是_2不同燃料燃燒釋放能量的能力 (相同或

3、不同)，物理學(xué)中，用 來描述燃料燃燒釋放能量的能力3把1kg某種燃料_叫做這種燃料的熱值，它的單位是_，它的公式Q=_汽油的燃燒值是4.6107J/kg，表示_熱值是燃料的一種_性，它只跟燃料的_有關(guān)4熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c 的比值稱為熱機(jī)效率熱機(jī)效率_100(大于或小于) 熱機(jī)在工作時(shí)的各種能量損失是_、_、_和_教師出示導(dǎo)學(xué)提綱，學(xué)生利用課前或課上5分鐘左右的時(shí)間預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，并完成導(dǎo)學(xué)提綱遇到不會(huì)的題目可討論解決答案：1能量 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2不同 燃料的熱值3完全燃燒釋放的能量（或熱量） J Q=mq 1kg汽油完全燃燒釋放的熱量為4.6107J 特 種類4燃料完全燃燒釋放的熱量 小

4、于 燃料很難完全燃燒 機(jī)械傳動(dòng)時(shí)克服摩擦所消耗的能量 廢氣排出帶走的能量 機(jī)械傳熱損失的能量合作共建知識(shí)點(diǎn)1：燃料的熱值問題1：各種燃料都儲(chǔ)存著什么能呢？燃料燃燒過程中能量如何轉(zhuǎn)化？小結(jié)：燃料燃燒過程化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能問題2：相同質(zhì)量的不同燃料釋放能量的多少相同嗎? 不同燃料燃燒釋放能量的能力一樣嗎? 教師出示：（1）0.6kg無煙煤完全燃燒只能燒開5瓶水，而06kg的液化氣完全燃燒可以燒一天飯菜、開水以及還可以燒淋浴的洗澡水（2）普通的一個(gè)家庭一個(gè)月平均要用無煙煤75kg，改用液化石油氣就只需15kg，農(nóng)村燒大灶的話每月需干木柴150kg小結(jié)：（1）相同質(zhì)量的不同燃料完全燃燒釋放的能量是不相等

5、的；（2）不同燃料燃燒釋放能量的能力是不同的問題3：物理學(xué)中用哪個(gè)物理量來描述“不同燃料燃燒釋放能量的能力的不同”呢?如何定義？這是什么定義方法呢？以前學(xué)過的哪些物理量是用這種方法定義的？表格：名稱速度密度壓強(qiáng)功率熱值描述定義符號(hào)單位公式練習(xí)：1木炭的熱值是34l07J/kg，它的物理意義是 2計(jì)算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量問題4：王剛認(rèn)為“燃料的質(zhì)量越大，熱值越大因?yàn)槿剂显蕉?，燃燒放熱越多”；李華認(rèn)為“燃料燃燒越充分，熱值越大”，他們說的是否正確？為什么？ 你還學(xué)過哪些物理量是特性呢？小結(jié)：（1）燃料的熱值是燃料的一種重要特性，只決定燃料的種類，與質(zhì)量和燃燒情況等無關(guān)（2）密度、比熱容、熱

6、值都是物質(zhì)的特性練習(xí)：1一箱汽油用掉一半以后，它的熱值 （變小、不變、變大），它的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?，3kg汽油完全燃燒釋放的熱量是 J2關(guān)于燃料的熱值，下列說法中正確的是( )A燃料的熱值越大，燃燒時(shí)達(dá)到的溫度就越高B燃料的熱值越大，燃燒時(shí)放出的熱量就越多C燃料燃燒越充分，則燃料的熱值就越大D燃料的熱值與燃料的質(zhì)量以及燃燒情況無關(guān)知識(shí)點(diǎn)2：熱機(jī)效率問題1：根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，你認(rèn)為燃料能否完全燃燒? 熱機(jī)工作時(shí)，燃燒釋放的能量能全部對外做有用功嗎? 你認(rèn)為熱機(jī)工作時(shí)有哪些能量損失呢？小結(jié)：（1）真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰恐皇侨剂贤耆紵龝r(shí)所釋放能量的一部分（2）熱機(jī)中燃料燃燒所釋放能量的主要

7、走向：燃料很難完全燃燒，燃料的化學(xué)能不能完全釋放；由于機(jī)械傳動(dòng)等，克服摩擦所消耗的能量；廢棄排出所帶走的能量；機(jī)械傳熱損失的能量問題2：什么是熱機(jī)效率？熱機(jī)的效率能達(dá)到100嗎?為什么?小結(jié)：熱機(jī)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(jī)效率熱機(jī)的效率一定小于100，因?yàn)槟芰繐p失永遠(yuǎn)存在問題3：為了合理利用能源，人們一直都在努力提高熱機(jī)的效率，如何提高?小結(jié)：主要途徑是減少熱機(jī)工作中的各種能量損失，首先要減少燃燒過程中的熱量損失，其次要盡量簡化機(jī)械傳動(dòng)部分，并選用優(yōu)良的潤滑材料，減小摩擦，以減少機(jī)械損失練習(xí)：為節(jié)約能源，需提高熱機(jī)的效率，下列措施中不能提高效率的是（）A盡量使燃

8、料充分燃燒 B盡量增加熱機(jī)的工作時(shí)間C盡量減少廢氣帶走的熱量 D盡量減少熱機(jī)部件間的摩擦知識(shí)點(diǎn)3：環(huán)境保護(hù)問題1：熱機(jī)的使用促進(jìn)了人類的發(fā)展，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？小結(jié)：環(huán)境污染主要包括：廢氣污染和噪聲污染問題2：結(jié)合生活實(shí)際談?wù)劊簽榱吮Ｗo(hù)環(huán)境，應(yīng)該怎樣從我做起？練習(xí)：農(nóng)作物的秸稈是一種寶貴的資源，但不少農(nóng)民在收割后為了方便，在農(nóng)田里大量焚燒秸稈，其害處是 和 (舉出兩個(gè))教師提出問題并演示實(shí)驗(yàn)（演示燃燒秸桿和酒精），學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)并回答教師展示材料并提出問題，學(xué)生小組交流討論，教師巡視，收集各組的討論結(jié)果，并且給以指導(dǎo)和鼓勵(lì)，教師提問，學(xué)生回答，學(xué)生回答不完全的，

9、其他學(xué)生補(bǔ)充教師提出問題，小組同學(xué)互相討論，并類比速度的定義方法得出燃料的熱值的定義學(xué)生看課本，獨(dú)立填表，教師提問，學(xué)生口答教師出示練習(xí)題，學(xué)生獨(dú)立解答，以鞏固所學(xué)知識(shí)答案：11kg木炭完全燃燒放出的熱量為34l07J2Q=mq=4kg33l07J/kg=132l08J教師提出問題，學(xué)生根據(jù)熱值的定義思考討論，分析出他們的說法是錯(cuò)誤的，進(jìn)一步分析得到熱值的大小與燃料的質(zhì)量、燃燒情況無關(guān)，只與燃料的種類有關(guān)教師出示練習(xí)題，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，快速獨(dú)立解答題目，以鞏固所學(xué)知識(shí)答案：1不變 一半 1.38l08J2D教師逐個(gè)提出問題，學(xué)生交流、討論、，回答，并說出依據(jù)，如：當(dāng)一輛摩托車從面前疾馳而過的

10、時(shí)候，我會(huì)從摩托車的排氣筒后看到黑煙、聞到汽油味、感覺到熱風(fēng)等教師引導(dǎo)學(xué)生說出熱機(jī)中燃料燃燒所釋放能量的主要走向?qū)W生類比機(jī)械效率的概念，歸納出熱機(jī)效率的定義，教師適時(shí)引導(dǎo)教師提出問題，小組同學(xué)根據(jù)熱機(jī)中燃料燃燒所釋放能量的主要走向進(jìn)行討論，讓學(xué)生充分的展示交流，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出論教師出示習(xí)題，學(xué)生獨(dú)立完成答案：B教師提出問題，小組同學(xué)互相討論，學(xué)生充分進(jìn)行展示交流，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出結(jié)論學(xué)生自由發(fā)言 教師出示習(xí)題，學(xué)生口答答案：大氣污染 能源浪費(fèi)等智能應(yīng)用例題：學(xué)校在室溫20時(shí)，每天向?qū)W生供100kg開水燒這些水若分別用干木柴、煙煤、汽油三種燃料，在完全燃燒的情況下，需多少kg干木柴?多

11、少kg煙煤?多少kg汽油?(設(shè)燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收)教師出示例題，學(xué)生討論、交流，尋找解決思路教師講解時(shí)要分析清燃料燃燒放熱，而水吸收燃料燃燒所放的熱（無能量損失）所以先用Qcmt求出100kg、20的水升高到100時(shí)吸收的熱量，即燃料完全燃燒放出的熱量，再依據(jù)Qmq求出燃料的質(zhì)量教師板書求干木柴質(zhì)量的做法，求煙煤、汽油的質(zhì)量學(xué)生獨(dú)立完成。診斷評價(jià)1焦碳的熱值是3.0lO7J/kg，其物理意義是_完全燃燒2kg的焦碳放出的熱量為_J2熱機(jī)是把 能轉(zhuǎn)化為 能的機(jī)械，在熱機(jī)里，轉(zhuǎn)變?yōu)?的能量和燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機(jī)效率，熱機(jī)效率1003在我國實(shí)施的西氣東輸工程中，西部

12、地區(qū)天然氣被輸送到缺乏能源的東部地區(qū)，天然氣與煤相比，從熱學(xué)角度分析，它突出的優(yōu)點(diǎn)是_；從環(huán)保角度分析，它突出的優(yōu)點(diǎn)是_(天然氣、煤的熱值分別為1.14108Jkg、3107Jkg) 4關(guān)于對公式q的理解正確的是（ ）A熱值與燃料完全燃燒時(shí)釋放的能量成正比 B熱值與質(zhì)量成反比C熱值與燃料的質(zhì)量成反比，與燃料完全燃燒時(shí)釋放的能量成正比D熱值的大小由燃料本身決定，與質(zhì)量和熱量無關(guān)5小明家使用的是瓶裝液化氣，用燃?xì)庠顭紵?.2kg的液化氣，可使5kg的水從20升高到100已知水的比熱容為42103J(kg)，煤氣的熱值為40107J/kg求：(1)0.2kg液化氣完全燃燒放出的熱量； (2)水吸收的熱量； (3)燃?xì)庠顭男式處煶鍪驹\斷評價(jià)題，學(xué)生獨(dú)立完成，教師出示答案，學(xué)生自我批改教師搜集學(xué)生做題信息，查漏補(bǔ)缺，學(xué)生認(rèn)真聽講，加深理解答案:11kg焦炭完全燃燒釋放的能量為3.0l07J 6l07J 2內(nèi) 機(jī)械 有用功3天然氣的熱值