1、適用學科初中物理適用年級初三適用區域滬科版區域課時時長（分鐘）2課時知識點1. 燃料的熱值及相關計算2. 熱機的能量轉化與守恒3. 熱機的效率教學目標1.掌握熱值的概念2.了解熱機的效率3.會簡單計算小汽車的效率4.了解能量的轉化教學重點從能量轉化的角度認識燃料的熱值。教學難點從能量轉化的角度認識熱機的效率教學過程一、導入上節課我們學到汽油機的四個工作沖程，做功沖程將熱能轉化為機械能，從而推動曲軸轉動，但做功沖程中總不能將所有的熱能轉化為機械能，會有能量的損失，那真正做功的能量會占總能量的多少呢？基礎知識回顧1. 內能是物體所有分子動能和分子勢能的總和，一切物體在任何情況下都有內能。2. 熱傳

2、遞是改變物體內能的一種方式。熱傳遞的實質是能量從高溫物體傳到低溫物體或者同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。3. 熱機的一個工作循環由四個沖程組成，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。一個工作循環中，曲軸和飛輪均轉動兩周，對外做功一次。在四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，其他三個沖程的輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。二、知識講解（一）考點解讀1. 熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量和其質量之比，叫做這種燃料的熱值。用符號q表示。在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量2.熱機效率：熱機用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。熱機的效率是

3、熱機性能的一個重要標志，與熱機的功率無關。由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。3. 能量的轉化和守恒能量的轉化：各種形式的能量：內能、機械能、光能、化學能、電能等，相互轉化舉例子考點1 熱值1、燃料燃燒，使燃料的化學能轉化為內能。2、定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量和其質量之比，叫做這種燃料的熱值。用符號q表示。在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克（J/kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（J/）。熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒等無關。公式：、 Qqm Q放出的熱量

4、焦耳（J）；q熱值焦耳每千克（J/kg）；m燃料質量千克（kg）。 QqV Q放出的熱量焦耳（J）；q熱值焦耳每立方米（J/）；V燃料體積立方米（）。3、物理意義：酒精的熱值是3.0J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0J。煤氣的熱值是3.9J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9J。4、影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效利用。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進爐膛（提高燃燒的完全程度）；以較強的氣流，將煤粉在爐膛里吹起來燃燒（減少煙氣帶走的熱量）。考點2 熱機的效率1、熱機用來做有用功

5、的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。熱機的效率是熱機性能的一個重要標志，與熱機的功率無關。公式：由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。2、熱機能量損失的主要途徑：廢氣內內、散熱損失、機器損失。3、提高熱機效率的途徑： 使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失； 機件間保持良好的潤滑，減小摩擦。在熱機的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。4、常見熱機的效率：蒸汽機6%15%、汽油機20%30%、柴油機30%45%內燃機的效率比蒸汽機高，柴油機的效率比汽油機高。考點3能量的轉化和守恒 1、能量的轉化：各種形式的能量：內

6、能、機械能、光能、化學能、電能等，相互轉化舉例子2、能量的守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變。三 、例題精析例題12019年8月，我國發射了全球首顆量子衛星。為紀念墨子，這個全球首顆量子衛星被命名為“墨子號”。發射衛星的火箭常使用液態氫作為燃料，主要是因為液態氫具有（）A. 較小的密度 B. 較大的比熱容 C. 較高的熱值 D. 較低的沸點【答案】C【解析】發射衛星的火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液態氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的氫時，可以釋放出更多的熱量，故C正確

7、。故選C.點睛：熱值是指1千克的某種燃料完全燃燒后釋放的能量，熱值越大的燃料在完全燃燒相同質量的燃料時，釋放出的熱量越多，所以在選擇火箭燃料時首先應該考慮燃料熱值的大小。例題2下列說法中正確的是（ ）A. 蘿卜放在泡菜壇子里會慢慢變咸，這個現象說明分子是運動的B. 兩塊表面干凈的鉛塊壓緊后結合在一起，說明分子間只存在引力，不存在斥力C. 太陽能熱水器是通過做功把光能轉化為內能的D. 溫度越高的物體含有的熱量越多【答案】A【解析】A. 蘿卜放在泡菜壇里會變咸，這是分子運動的結果，這個現象屬于擴散現象，故A正確；B. 兩塊表面干凈的鉛塊壓緊后會結合在一起，說明分子間存在著引力，但分子之間同時存在斥

8、力，故B錯誤；C. 太陽能熱水器是通過熱傳遞把光能轉化為內能的，故C錯誤；D. 熱量只能說吸收或放出，不能說含有，因為熱量是一個過程量，故D錯誤。故選：A。例題3在“探究水沸騰時溫度變化的特點”實驗中，用酒精燈給燒杯中的水加熱，燒杯中盛有20、質量為100g的水，在一個標準大氣壓下加熱至沸騰，假如完全燃燒酒精3g。水的比熱容為4.2103J/（kg），酒精的熱值為3.0107J/kg求：（1）水吸收的熱量是多少_？（2）此過程中酒精燈燒水的熱效率_。（3）科學研究表明：1g 100的水汽化成同溫度的水蒸汽需要吸收2.26103J的熱量。水開始沸騰后持續觀察沸騰現象，同時發現水的質量減少了5g，

9、求此過程水汽化成水蒸氣所吸收的熱量_。【答案】 3.36104J 37.3% 1.13104J【解析】（1）一個標準大氣壓下水的沸點為100，即需將水加熱至100，水吸收的熱量：Q吸cm（tt0）4.2103J/（kg）0.1kg（10020）3.36104J；（2）3g酒精完全燃燒釋放的熱量：Q放mq3103kg3.0107J/kg9104J；酒精燈燒水的熱效率：100%100%37.3%；（3）1g 100的水汽化成同溫度的水蒸汽需要吸收2.26103J的熱量，則5g 100的水汽化成同溫度的水蒸汽需要吸收的熱量：Q5g2.26103J/g1.13104J。例題4校車在平直的公路上以54k

10、m/h的速度勻速行駛20min，受到的平均阻力是6103N，消耗柴油7.5L（q柴油=4107J/kg，柴油=0.8103kg/m3）求：（1）發動機做有用功的功率。（2）發動機的效率。【答案】（1）9104W；（2）45%。【解析】 (1)因校車在平直的公路上勻速行駛時處于平衡狀態，則校車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以,發動機的牽引力：Ff6103N，發動機做有用功的功率：PFv6103Nm/s9104W；勻速行駛20min，發動機做的有用功：WPt9104W2060s1.08108J，由可得，消耗柴油的質量：m柴油V0.8103kg/m37.5103m36kg，消耗柴油完全燃燒釋放的

11、熱量：Q放mq柴油6kg4107J/kg2.4108J，發動機的效率： 45%.四 、課堂運用基礎1、燒開同樣一壺水，完全燃燒的干木材與完全燃燒的無煙煤質量不同，是因為干木材和無煙煤具有不同的（ ） A熱值 B比熱容 C內能 D熱量 【答案】A【解析】燒開同樣一壺水，完全燃燒的干木材與完全燃燒的無煙煤質量不同，說明完全燃燒相同質量的干木材和無煙煤放出的熱量不同，即熱值不同2、汽車油箱的汽油用掉一半后，關于油箱內汽油的說法正確的是（ ） A它的質量變為原來的一半 B它的密度變為原來的一半 C它的熱值變為原來的一半 D它的比熱容變為原來的一半 【答案】A【解析】汽車油箱中的汽油用掉一半后，汽油的質

12、量減少一半，但密度、熱值和比熱容是不變的3.把一杯酒精從20加熱到40的過程中，它的（ ） A熱值變大，比熱也變大 B熱值不變，比熱變大 C熱值變大，比熱不變 D熱值不變，比熱也不變 【答案】D【解析】對于酒精來說，它的熱值和比熱容是一定的，和酒精的質量和溫度都沒有關系鞏固1、熱機的效率較低，為了提高熱機的效率，你認為下列方法目前不可能的是（） A盡量使燃料充分燃燒 B盡量減少各種熱損失 C盡量減少因克服摩擦力而額外消耗的能量 D想辦法把燃料放出的熱量全部用來做有用功 【答案】D【解析】在現有條件下，熱機工作過程中燃料不可能完全燃燒，機械摩擦和散熱要消耗能量、廢氣帶走較大部分能量所以燃料燃燒釋

13、放出的熱量不可能全部做有用功2、2019年2月15日，一顆數十噸的隕石被地球俘獲，在加速下落的過程中，隕石與大氣劇烈摩擦、迅速升溫、猛烈燃燒，猶如一顆火球撲向俄羅斯隕石下落過程中，其能量轉化過程是（ ）A重力勢能一動能一內能 B動能一重力勢能一內能C重力勢能一內能一動能 D內能一重力勢能一動能【答案】A【解析】隕石在加速下落的過程中，高度降低，故重力勢能減小，加速下落，故動能增大，隕石燃燒，說明內能增大，說明能量的轉化過程是重力勢能一動能一內能，A是正確的。3.關于“熱機”，下列說法中錯誤的是（）A通過技術改進，可以使熱機的效率達到100%B減少城市熱島效應的措施之一就是倡導“綠色出行”C用水

14、而不用其它循環物質降低熱機的溫度，主要是利用水的比熱容最大的特性D嚴寒的冬天，有人晚上把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時，水凝固而脹壞水箱【答案】A【解析】A、使用熱機不可避免的要克服機器部件摩擦做額外功，效率不可能達到100%，所以A是錯誤的；B、“綠色出行”可以減少熱機工作時的二氧化碳和熱量的排放，是減少城市熱島效應的措施之一就是所以B是正確的；C、水的比熱容比較大，在升高相同的溫度需要吸收更多的熱量，所以利用水來降低熱機的溫度，所以C是正確的；D、水凝固時體積變大，就會脹壞水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以D是正確的拔高1、隨著人們生活水平的提高，小汽車已普遍進入我們的家庭。小明

15、家的小汽車空載總重2104N，車輪與地面接觸總面積0.2m2“五一”節小明和爸爸駕車出去旅游，汽車在一段平直且限速120km/h的高速公路上勻速行駛15km，消耗汽油2L，發動機實際輸出功率為50.4kW，汽油機效率為35%（假如汽油完全燃燒 汽油=0.8103kg/m3；q汽油=4.5107J/kg；1L=103m3）。請你幫小明解決下列問題：（1）汽車空載靜止時對水平地面的壓強有多大？（2）2L汽油完全燃燒能放出多少熱量？（3）汽車在這段路面行駛過程中，受到的阻力是多大？小明的爸爸是否在超速駕駛？【答案】（1）1105Pa；（2）7.2107J熱量；（3）1680N；小明的爸爸沒有超速駕駛

16、。【解析】(1)汽車空載靜止時對水平地面的壓強為：p1105Pa；(2)2L汽油完全燃燒能放出為：QmqVq0.8103kg/m30.002m34.5107J/kg7.2107J，(3)發動機所做的功為：WQ7.2107J35%2.52107J；發動機的動力為：F1680N；發動機實際輸出功率為50.4kW，汽車的速度為：v30m/s108km/h，故沒有超速。2、我國某型號運載火箭用液態氫作為燃料，是因為液態氫的熱值_（填“較大”或“很小”）氫氣_（填物態變化名稱）成液態氫，便于儲存和運輸，火箭在升空過程中，_能增大【答案】 較大 液化 機械【解析】運載火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液

17、態氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的液態氫和其它燃料相比，液態氫可以釋放出更多的熱量；使氣體液化的方法有降低溫度和壓縮體積兩種，運載火箭所用的燃料就是液態的氫和氧是通過壓縮體積方式液化的；火箭升空過程中，火箭噴出的燃氣推動火箭向上運動，將燃氣的內能轉化為火箭的機械能。3、一杯質量為150g，初溫為20的水，吸熱后溫度升高到30，所吸收的熱量是_J；所需的熱量如果由效率為30%的天然氣灶來提供，則需要消耗天然氣_dm3（天然氣的熱值為4.0107J/m3）【答案】 6.3103 0.525【解析】水吸收的熱量為：Q吸c水m(t1t0)4.2103J/(kg.)0.15kg(3020) 6.31

18、03J; 需要消耗天然氣的體積為：V0.525 m3.課堂小結通過本節課，學習了如下內容:1熱值（q ）：1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫熱值。單位是：焦耳/千克。2燃料燃燒放出熱量計算：Q放 =qm；（Q放 是熱量，單位是：焦耳；q是熱值，單位是：焦/千克；m 是質量，單位是：千克。氣體燃料Q放 =qV3內燃機可分為汽油機和柴油機，它們一個工作循環由吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程。一個工作循環中對外做功1次，活塞往復2次，曲軸轉2周。4熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率。的熱機的效率是熱機性能的一個重要指標5在熱機的各種損失中，廢氣帶走的能量最

19、多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。課后作業基礎 1. 煤的熱值比木柴的熱值大,這表示()A.燒煤比燒木柴產生的熱量多B.燒煤比燒木柴產生的溫度高C.煤比木柴具有的內能多D.相同質量的煤和木柴完全燃燒,煤放出的熱量多【答案】D【解析】選D。本題考查熱值的概念。煤的熱值比木柴的熱值大,說明完全燃燒相同質量的煤和木柴,煤放出的熱量多,不能說明燒煤比燒木柴產生的熱量多、產生的溫度高,也不能說明煤比木柴具有的內能多,故選D。2、冬天,用于生火爐取暖的燃料是無煙煤,它的熱值為3.4107J/kg,當火爐燃燒了1 kg這種煤,則()A.屋子將吸收3.4107J的熱量B.火爐放出了3.410

20、7J熱量C.屋子吸收的熱量小于3.4107JD.火爐放出的熱量略大于3.4107J【答案】C【解析】選C。本題考查熱值的概念。該煤完全燃燒放出的熱量等于3.4107J,屋子不可能全部吸收放出的熱量,屋子吸收的熱量小于3.4107J,A錯,C對;燃料不可能完全燃燒,火爐放出的熱量小于3.4107J,B、D錯。3.如圖所示為某內燃機的能流圖,則該內燃機的效率可表示為()A.=100%B.=100%C.=100%D.=100%【答案】C【解析】選C。本題考查熱機效率。根據熱機效率的概念,熱機中用來做有用功的能量跟燃料完全燃燒放出的能量之比。鞏固1、“可燃冰”作為新型能源,有著巨大的開發使用潛力,同等

21、條件下,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數十倍,說明“可燃冰”的很大。以10倍的關系粗略計算,1 kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為J(q煤氣=3.9107J/kg)。【答案】熱值3.9108【解析】本題考查熱值的計算。作為新型能源的“可燃冰”的熱值很大, 1 kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量Q放=10mq煤氣=101 kg3.9107J/kg=3.9108J。2、 貴陽市建設的“BRT”系統,是連接中心城區與外圍區域的快速公交系統,它具有專用的車道和站點,有利于中心城區各項功能的向外輻射和向心聚焦。(1)已知每輛“BRT”專用車一次往返平均耗油80 L,而一輛轎車一次往返平均耗油7.2

22、5 L。按每輛“BRT”專用車載客量相當于40輛轎車載客量計算,若40輛轎車上的乘客全部改乘一輛“BRT”專用車,一次往返可節約燃油多少升?如果將這些燃油完全燃燒釋放的能量用來燒水且全部被水吸收,可以將多少千克的水從20提高到100?(2)從以上計算以及你對“BRT”的了解,你認為該系統的主要優點有哪些?(只需寫出兩點即可)【答案】(1)210 L2104kg(2)減輕交通壓力,減輕大氣污染。【解析】本題考查熱值和比熱容的計算。(1)40輛轎車消耗的燃油為V總=407.25 L=290 L“BRT”專用車一次往返節省的燃油為V=V總-V0=290 L-80 L=210 L這些燃油產生的熱量為Q

23、=qV=3.2107J/L210 L=6.72109J燒開水的質量為m=2104kg(2)快速公交系統最大的優點:減輕城市交通壓力;節約能源,減輕大氣污染。3、 天然氣是一種清潔燃料，寧夏回族自治區部分出租車已使用天然氣代替汽油作燃料。天然氣屬于_（填“可再生”或“不可再生”）能源；某輛出租車消耗50L的天然氣所釋放的熱量為_J（假設天然氣在汽缸內完全燃燒，天然氣的熱值為4.0107J/m3）【答案】 不可再生 2106【解析】天然氣屬于化石能源，不可能在短期內從自然界得到補充，所以天然氣屬于不可再生能源；天然氣的體積V50L50dm30.05m3，則天然氣完全燃燒所釋放的熱量：QqV4.0107J/m30.05m32106J。拔高1、2019年5月，我國在南海北部神狐海域進行的可燃冰試開采獲得成功我國可燃冰的總資源是常規天然氣、頁巖氣資源總和的兩倍，它與天然氣、