資源簡(jiǎn)介

(共41張PPT)
第七章 內(nèi)能
華師大版九年級(jí)上冊(cè)
第3節(jié) 熱 機(jī)
教學(xué)目標(biāo)
科學(xué)觀念：知道熱值并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算；知道熱機(jī)中能量的轉(zhuǎn)化；理解四沖程汽油機(jī)的構(gòu)造
和工作原理；
科學(xué)思維：通過觀察、操作汽油機(jī)模型演示，理解熱機(jī)工作過
程中的能量轉(zhuǎn)化；能夠簡(jiǎn)單描述汽油機(jī)的四個(gè)沖程；
探究實(shí)踐：通過觀察、操作汽油機(jī)模型演示，培養(yǎng)學(xué)生觀察理
解問題、小組合作、自主探究的能力；
態(tài)度責(zé)任：學(xué)習(xí)熱機(jī)的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生
將科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于人類社會(huì)的意識(shí)。
新課導(dǎo)入
我們都知道地球上的綠色植物以二氧化碳和水為原料，通過光合作用生成 淀粉等有機(jī)物，把能量以化學(xué)能的形式貯存起來。
肉類、奶類和蛋類所含的能量是動(dòng)物（包括人類）在生長(zhǎng)過程中吃植物或其他動(dòng)物所得來的。
煤、石油和天然氣等燃料都是由埋藏在地下的生物，受地層壓力和熱的作用長(zhǎng)期演變而成的。
所以食物和燃料都具有化學(xué)能。
討論
小汽車是重要的交通工具，除了一部分汽車使用電能外，大部分還是要加注燃油，但是同樣是燃油，為什么有的汽車用汽油，有的汽車用柴油？而家里燒飯時(shí)，有的又使用天然氣而不用汽油、柴油，這是什么原因？
不同燃料的熱值是不同。
（相同條件下，相同質(zhì)量的汽油、柴油、天然氣等放出的熱量是不同的。）
新知講解
一、燃料的熱值
1、燃料：
燃料是指燃燒時(shí)能產(chǎn)生熱能或動(dòng)力和光能的可燃物質(zhì)。分類固體燃料（如煤）、液體燃料（如石油）與氣體燃料（如天然氣）。
2、燃料燃燒時(shí)，化學(xué)能以熱量形式釋放，轉(zhuǎn)化為周圍物體增加的內(nèi)能。
3、燃料的熱值：
1kg某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。 在國(guó)際單位制中熱值的單位是焦/千克，符號(hào)為J/kg。
活動(dòng);
閱讀下表，說一說有什么發(fā)現(xiàn)：
1）不同的燃料燃燒釋放熱量的能力不同；
2）不同的燃料具有不同的熱值；
3）常見燃料中氫氣的熱值最大。
新知講解
4、燃料燃燒放熱的計(jì)算方法：
1）熱值所表達(dá)的含義：
熱值表示燃料放熱能力強(qiáng)弱的物理量,反映了不同燃料在燃燒過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)大小。
如，q干木柴＝1.2×107 J，表示1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量是1.2×107 J。
2）熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)。
3）燃料燃燒放出的熱量可用以下方法進(jìn)行計(jì)算：
固體燃料：Q放＝mq
氣體燃料：Q放=Vq
其中，q表示燃料的熱值，m表示燃料的質(zhì)量。
視頻：
燃料的熱值
（點(diǎn)擊圖片播放）
例題：
把質(zhì)量為2 kg，溫度為 25℃的水加熱到 100℃，需要完全燃燒多少酒精？
解：
由于加熱2kg水溫度升高吸收的熱量為：
Q吸=cm（t-t0） =4.2×103 J/（kg·℃）×2kg×（100℃ -25℃）
= 6.3×105 J
查表得q酒精=3.0×107 J/kg，設(shè)所需酒精質(zhì)量為m2，則完全燃燒酒精放出的熱量為： Q放=m2q=m2×3.0×107 J/kg ；
利用Q吸 = Q放得 m2=2.1×10-2kg
答：需要完全燃燒酒精21g。
新知講解
5、燃料的充分利用：
實(shí)際上燃料很難完全燃燒，同時(shí)燃料燃燒放出的熱量也不可能完全得到利用。一方面燃料不可能完全燃燒，另一方面燃料燃燒時(shí)放出的熱量一部分散失到空氣中，一部分為設(shè)備等裝置所吸收。
對(duì)策：
改善燃燒條件，使燃料盡可能充分燃燒，同時(shí)根據(jù)熱傳遞的三種方式盡可能減少各種熱損失，使燃料得到有效利用，十分重要。
同時(shí)還要注意盡量減少礦石燃料燃燒對(duì)空氣造成的污染。
討論交流
下列交通工具一般使用什么燃料提供能量的？
普通家庭小轎車
摩托車
農(nóng)用車、拖拉機(jī)
大型捕魚船
汽油或電
汽油
柴油
柴油
這里，汽車、摩托車、拖拉機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)都屬于熱機(jī)中的內(nèi)燃機(jī)。
新知講解
二、熱機(jī)
1、熱機(jī)：
熱力發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱為熱機(jī)。
凡是利用燃料燃燒時(shí)釋放出熱量，使工作物質(zhì)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)都叫做熱機(jī)。
2、熱機(jī)的種類：
蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)鈬姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)和火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等都是熱機(jī)。
3、內(nèi)燃機(jī)：
燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，叫做內(nèi)燃機(jī)。
常見的內(nèi)燃機(jī)有汽油機(jī)和柴油機(jī)。
新知講解
三、汽油機(jī)和柴油機(jī)
（一）汽油機(jī)：
1、汽油機(jī)的工作物質(zhì)：汽油。
2、汽油機(jī)的工作原理：
燃料（汽油）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
3、汽油機(jī)的構(gòu)造：
活動(dòng)：
汽油機(jī)模型實(shí)驗(yàn)
如圖7.3.1所示，在厚壁有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)底
裝有兩根放電針，放電針和靜電起電機(jī)連接。將
少量汽油噴入管內(nèi)，用軟木塞塞住管口，搖動(dòng)起
電機(jī)，仔細(xì)觀察產(chǎn)生的現(xiàn)象。
現(xiàn)象：
放電針產(chǎn)生火花、筒內(nèi)汽油被點(diǎn)燃后，軟木塞被筒內(nèi)點(diǎn)燃的高溫高壓氣體沖出。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)演示了汽油機(jī)的一個(gè)主要工作過程：
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
新知講解
實(shí)際的汽油機(jī)結(jié)構(gòu)比以上實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵獜?fù)雜一些。
有機(jī)玻璃圓筒換成金屬汽缸，軟木塞換成能上下移動(dòng)的活塞，放電針換成火花塞，活塞與連桿曲軸相連。 當(dāng)活塞做連續(xù)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲軸就能轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
新知講解
4、汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)：
1）沖程：
活塞在汽缸內(nèi)向上或向下移動(dòng)一次叫做內(nèi)燃機(jī)
的一個(gè)沖程。
2）一個(gè)工作循環(huán)：
四沖程汽油機(jī)的1個(gè)工作循環(huán)由個(gè)沖程組成：
吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。
汽油機(jī)工作時(shí)，四個(gè)沖程周而復(fù)始，循環(huán)進(jìn)行，這樣四個(gè)沖程就組成一個(gè)工作循環(huán)。
相當(dāng)于，1個(gè)工作循環(huán)中，活塞往返2次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2周，對(duì)外做功1次。
新知講解
5、四沖程汽油機(jī)的工作過程：
視頻：
汽油機(jī)的工作過程
（點(diǎn)擊圖片播放）
新知講解
（二）柴油機(jī)：
1、柴油機(jī)的工作物質(zhì)：柴油機(jī)。
2、汽油機(jī)的構(gòu)造：
噴油嘴
新知講解
3、柴油機(jī)與汽油機(jī)的比較：
新知講解
三、熱機(jī)的效率：
1、熱機(jī)的效率：
熱機(jī)做出的有用機(jī)械功的那部分能量跟燃料完全燃燒所放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。熱機(jī)效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。
2、常見熱機(jī)的效率：
汽油機(jī)的效率是 20％～30％，柴油機(jī)的效率是28％～40％。蒸汽機(jī)的效率只有6％～15％。
對(duì)策：
設(shè)計(jì)生產(chǎn)出效率高、耗油省的熱機(jī)；蒸汽機(jī)逐步被內(nèi)燃機(jī)替代。同時(shí)減少熱機(jī)對(duì)環(huán)境的污染。
閱讀
活動(dòng)：
認(rèn)真閱讀教材P155－156有關(guān)火箭的內(nèi)容，找出下列問題的答案：
1）什么是火箭？按燃料與氧化劑火箭可分哪幾種火箭？
2）火箭的作用是什么？
3）如何減少火箭的質(zhì)量、提高速度？
4）說一說我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭的貢獻(xiàn)。
新知講解
四、火箭：
1、火箭（火箭發(fā)動(dòng)機(jī)）：
火箭是一種新型的熱機(jī)。
2、火箭的功能：
火箭是用于發(fā)射人造 衛(wèi)星和宇宙飛船的動(dòng)
力裝置。
3、火箭的工作原理：
利用反沖作用產(chǎn)生動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，自帶的
燃料和氧化劑在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓
燃?xì)?，燃?xì)馔ㄟ^噴管向后噴出，同時(shí)產(chǎn)生大小
相等、方向相反的推力，把火箭推向前進(jìn)。
新知講解
4、火箭的種類：
由于要在缺氧太空中工作，所以火箭要自帶氧化劑。火箭使用的燃料、氧化劑有液體和固體兩種，火箭分為液體火箭和固體火箭。目前大多數(shù)空間運(yùn)載火箭都是液體火箭。
5、減輕質(zhì)量，提高速度：
一般的空間運(yùn)載火箭有幾十米高，其中絕大部分容積為燃料和氧化劑所占滿。它的質(zhì)量要占整個(gè)火箭質(zhì)量的 80％以上。因?yàn)榭臻g運(yùn)載火箭主要是把人造衛(wèi)星或飛船送入空間軌道，所以，火箭設(shè)計(jì)時(shí)總是減小火箭結(jié)構(gòu)部分的質(zhì)量，攜帶足夠的燃料與氧化劑，使有效載荷進(jìn)入空間軌道?；鸺Y(jié)構(gòu)部分在燃料與氧化劑用完后，就自動(dòng)脫落，墜入大氣中焚毀。
現(xiàn)代火箭一般采用二級(jí)或三級(jí)火箭，當(dāng)一級(jí)火箭工作完成后，空殼脫落，下一級(jí)火箭繼續(xù)工作，推動(dòng)火箭前進(jìn)，使火箭得到更高的速度。
新知講解
7、我國(guó)的長(zhǎng)征系列火箭：
我國(guó)是火箭的故鄉(xiāng)，我國(guó)火箭技已進(jìn)入世界
先進(jìn)行列。具有世界先進(jìn)水平的“長(zhǎng)征號(hào)”系列火
箭，把許多國(guó)家的人造衛(wèi)星送入太空，還多次成功
發(fā)射神舟系列飛船，2012年成功實(shí)現(xiàn)了載人飛船與
航天器的對(duì)接。
2022年11月29日，我國(guó)長(zhǎng)征二號(hào)F遙十五運(yùn)載
火箭搭載神舟15號(hào)載人飛船發(fā)射成功。11月30日，
神舟十四號(hào)、神舟十五號(hào)兩個(gè)航天員乘組首次實(shí)現(xiàn)
“太空會(huì)師”。
2022年11月29日
我國(guó)長(zhǎng)征二號(hào)F遙十五運(yùn)載火箭搭載神舟15號(hào)載人飛船發(fā)射成功
課堂練習(xí)
1、柴油機(jī)工作一個(gè)循環(huán)需四個(gè)沖程,其中由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是 (　　)
A. 吸氣沖程 B. 壓縮沖程
C. 做功沖程 D. 排氣沖程
B
課堂練習(xí)
2、熱機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)鈬姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)等。柴油機(jī)和汽油機(jī)都屬于內(nèi)燃機(jī)，下列關(guān)于熱機(jī)的說法中正確的是(　 　)
A．汽油機(jī)頂部有噴油嘴，柴油機(jī)頂部有火花塞
B．柴油機(jī)在吸氣沖程中將柴油和空氣的混合氣吸入氣缸
C．四沖程汽油機(jī)在工作過程中，進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)閉的沖程是做
功沖程或壓縮沖程
D．柴油機(jī)的壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為柴油和空氣混合物的內(nèi)能
C
課堂練習(xí)
3、為了保護(hù)環(huán)境,控制和消除大氣污染,在普及煤氣和天然氣使用的同時(shí),更要注意安全.一旦門窗緊閉的廚房?jī)?nèi)發(fā)生煤氣大量泄漏,極易引起爆炸,當(dāng)你從室外進(jìn)入廚房嗅到煤氣異味時(shí),下列操作中,你認(rèn)為最安全的是 (　　)
A. 立即給煤氣維修部門打電話,關(guān)閉煤氣源
B. 立即打開電燈,尋找泄漏處
C. 立即開啟抽油煙機(jī)排出煤氣,關(guān)閉煤氣源
D. 立即打開門和窗,關(guān)閉煤氣源
D
課堂練習(xí)
4、在做功沖程中,某汽油機(jī)燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)是3×106 Pa,某柴油機(jī)燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)是7×106 Pa。若汽油機(jī)和柴油機(jī)活塞面積和活塞移動(dòng)的距離都相同,則汽油機(jī)與柴油機(jī)在這個(gè)沖程中做功之比是(　　)
A. 4∶3 B. 3∶4
C. 7∶3 D. 3∶7
D
課堂練習(xí)
5、酒精的熱值是3.0×107焦/千克，它表示的意義是（ ）
A．酒精燃燒時(shí)釋放的熱量為3.0×107焦
B．1千克酒精燃燒時(shí)釋放的熱量為3.0×107焦
C．1千克酒精完全燃燒時(shí)釋放的熱量為3.0×107焦/千克
D．以上說法都不正確
D
課堂練習(xí)
6、如圖1所示，在一個(gè)配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小團(tuán)硝化棉，圖中的裝置其實(shí)就是小型的熱機(jī)，當(dāng)活塞快速壓縮玻璃筒內(nèi)的空氣后，對(duì)筒內(nèi)空氣做了功，空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，棉花燃燒起來。松手后活塞會(huì)“反彈”，并從A位置向上運(yùn)動(dòng)到B位置，玻璃筒內(nèi)高溫高壓的氣體提供的壓力對(duì)活塞做了功.
（1）你判斷的依據(jù)是　 　。
（2）以圓點(diǎn)代替圖中的活塞，作出活塞的受到
向上的壓力F示意圖及移動(dòng)的距離s。
（3）四沖程汽油機(jī)工作過程中的其中一個(gè)沖程
與上述能量轉(zhuǎn)化過程相同，該沖程即是圖2中的
　 　圖。
氣體對(duì)活塞有力的作用，且活塞在力的方向上移動(dòng)了距離
丙
課堂練習(xí)
7、如圖所示，某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為30cm2，一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50cm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)是9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作（不計(jì)摩擦），汽油的熱值為4.6×107J/kg，求：
（1）汽油機(jī)每完成一次做功沖程，燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；
（2）汽油機(jī)的平均功率；
（3）若此汽油機(jī)的效率為30%，求一分鐘耗油量。
解析：
課堂總結(jié)
1、熱值：1千克(1立方米）某種燃料完全燃燒發(fā)出的熱量。
單位：J/kg（J/m3)
2、燃料完全燃燒放出熱量計(jì)算公式：Q=mq；Q=vq。
3、熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。
汽油機(jī)的工作過程包括四個(gè)沖程：吸氣沖程，壓縮沖程，做功沖程，排氣沖程。
4、熱機(jī)的效率：熱機(jī)做出的有用機(jī)械功的那部分能量跟燃料完全燃燒所放出的能量之比。
5、火箭是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)稱，是一種新型的熱機(jī)。
板書設(shè)計(jì)
燃料的熱值
定義：
單位：
計(jì)算：
1kg某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量。
J/kg
Q放＝mq Q放＝vq
熱機(jī)……內(nèi)燃機(jī)
……新型熱機(jī)：火箭
汽油機(jī)
柴油機(jī)
一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程：
吸氣
壓縮：（機(jī)械能→內(nèi)能）
做功：（內(nèi)能→機(jī)械能）
排氣
7.3 熱 機(jī)
η熱機(jī)＝ ×100%
有用機(jī)械功
燃料放出的熱量
作業(yè)布置
1、復(fù)習(xí)本節(jié)主要內(nèi)容；
2、完成作業(yè)本中相應(yīng)練習(xí)；
3、完成學(xué)案中“課后鞏固”；
4、預(yù)習(xí)“7.4能量的轉(zhuǎn)化和守恒”相關(guān)內(nèi)容。
謝謝
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