9物理教科版 第2章 改变世界的热机2.3热机效率

教案：教科版物理九年上册 2.3 热机效率一、教学内容本节课的教学内容选自教科版物理九年上册第2章第3节，具体内容如下：1. 热机的效率：燃料完全燃烧放出的热量与用来做有用功的那部分能量的比值。

2. 热机效率的计算公式：η = W有/Q放。

3. 提高热机效率的方法：使燃料燃烧更充分，减少热损失。

二、教学目标1. 了解热机的效率概念，掌握热机效率的计算方法。

2. 能够分析实际生活中的热机效率问题，提出提高热机效率的措施。

3. 培养学生的观察能力、思考能力和动手实践能力。

三、教学难点与重点1. 教学难点：热机效率的计算方法，热机效率的提高方法。

2. 教学重点：热机效率的概念，热机效率的计算公式。

四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件，热机模型，燃料。

2. 学具：笔记本，三角板，直尺。

五、教学过程1. 实践情景引入：展示汽车、蒸汽机等热机工作情景，引导学生关注热机效率问题。

2. 概念讲解：介绍热机效率的概念，解释热机效率的计算公式。

3. 例题讲解：分析实际生活中的热机效率问题，运用热机效率的计算公式进行解答。

4. 随堂练习：设计一些有关热机效率的题目，让学生独立完成，检验学生对热机效率的理解和掌握程度。

5. 小组讨论：让学生分组讨论如何提高热机效率，鼓励学生提出创新性的想法。

6. 动手实践：让学生利用教具和学具，进行热机效率的实验，培养学生的实践操作能力。

六、板书设计1. 热机效率的概念。

2. 热机效率的计算公式：η = W有/Q放。

3. 提高热机效率的方法。

七、作业设计1. 题目：某汽车完全燃烧1升汽油，放出的热量为5×10^7焦耳，汽车做的有用功为2×10^7焦耳，求该汽车的效率。

答案：汽车的效率为40%。

2. 题目：某蒸汽机完全燃烧1吨煤，放出的热量为2.5×10^10焦耳，蒸汽机做的有用功为5×10^9焦耳，求该蒸汽机的效率。

答案：蒸汽机的效率为20%。

第二章 改变世界的热机2.1 热机教学目标:1.知识与技能：（1）理解热机的原理就是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。

（2）了解历史上和现实社会中的几种热机。

2.过程与方法：（1）观察蒸汽吹动纸风车旋转的实验现象，认识燃料的化学能转化成内能再转化为机械能的过程。

（2）经历关于“能量是怎样转化的”讨论过程，了解到热机是通过做功使内能转化为机械能的。

3.情感态度与价值观：通过使学生了解蒸汽机的发展历程，认识人类非凡的创造力对世界的影响。

教学重点：认识热机的工作过程是“燃料的化学能转化成内能再转化成机械能”。

教学难点：认识热机的工作过程是“燃料的化学能转化成内能再转化成机械能”。

教学用具：试管、水、铁架台、软塞、玻璃管、热风车、酒精灯（蜡）、火柴。

教学互动设计：一、创设情景，导入新课广而告之：本公司向贵矿提供蒸汽机，它能替代14匹马，为你的机器提供动力。

蒸汽机为什么能提供动力？它的物理原理是什么？二、新课讲授，师生互动 （一）利用内能来做功改变物体的内能有两种方式，除了热传递还可以通过做功使物体内能增加。

那么，减少物体内能可以做过吗？观察：热机的原理如图2-1-2，在试管内装些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮。

加热试管使水沸腾，细心观察，有什么现象？在这个实验中，燃料的化学能转化为内能，传给水，水沸腾变成水蒸气，水轮机驱动叶轮转动。

石蜡的化学能经燃烧转成内能，火焰的内能传给周围空气，这些空气受热体积变大变成上升气流，即转化为机械能，气流与风车相互作用使风车旋转起来。

从能量转化的特点来看，热风车和热机一样，都是化学能经燃烧转变成内能，内能增大的物体做功转变成机械能，所以热风车和热机有类似之处。

结论：内能转化为机械能。

热机：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。

（二）蒸汽机——最早的热机。

基本原理：把蒸汽的能量作为动力。

燃料的 机械能内能机械能燃烧做功1769年，瓦特吸收前人的成果，改进、完善了蒸汽机。

教科版第二章改变世界的热机知识点1. 热机的定义和分类热机是指能够将热能转化为机械能的装置。

根据热机工作原理的不同，热机可以分为热力热机和热电热机两大类。

1.1 热力热机热力热机是利用热能使工作物质循环变化，从而产生机械能的装置。

常见的热力热机有蒸汽机、内燃机和喷气发动机等。

1.2 热电热机热电热机利用热能产生温差，通过热电效应将温差转化为电能的装置。

常见的热电热机有热电偶和热电堆等。

2. 卡诺循环卡诺循环是理想热机的工作循环，可以高效地将热能转化为机械能。

卡诺循环由等温过程和等熵过程组成。

2.1 理想热机的特点理想热机具有以下几个特点： - 完全热机热机的温度不变，在等温过程中吸收热量，在等熵过程中放出热量； - 完全热机热机热量对等温过程和等熵过程的热量相同； - 完全热机内部无能量损失，热机效率达到最高。

2.2 卡诺循环的过程和性质卡诺循环包含四个过程：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。

在卡诺循环中，等温过程的热量摄取和放出相等，等熵过程不伴随能量交换。

卡诺循环的效率只与工作物质所在的两个温度有关，可以用以下公式计算：η = 1 - T_c / T_h其中，η表示卡诺循环的效率，T_c表示工作物质在低温状态下的温度，T_h表示工作物质在高温状态下的温度。

2.3 卡诺循环的实际应用卡诺循环虽然是理想化的模型，但在实际应用中具有重要意义。

许多热力热机的效率与卡诺循环的效率存在差距，并通过改进工作原理来逼近卡诺循环的效率。

3. 热效应与功热效应是指热力热机吸收或放出的热量与功的关系。

在等温过程中，热机吸收的热量和功相等；在等熵过程中，热机放出的热量和功相等。

3.1 热力热机的效率热力热机的效率定义为输出的功与输入的热量之比。

根据热力热机的工作过程和特点，实际热机的效率通常低于理想热机的效率。

3.2 单位功和热量的换算功和热量的单位都可以用焦耳（J）表示。

常见的单位换算关系有： - 1焦耳等于1牛顿·米； - 1焦耳等于0.239卡路里； - 1焦耳等于9.48×10^-4英尺·磅。

第2章改变世界的热机2.1 热机2.1.1 热机的定义把燃料燃烧放出的内能转化为机械能的机器叫热机。

2.1.2 热机的种类热机的种类繁多，主要有蒸汽机，蒸汽轮机、汽油机、柴油机、燃气轮机等。

2.2 内燃机2.2.1 内燃机1．定义：燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机。

2．分类：内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。

2.2.2 汽油机的构造及工作原理1．冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫一个冲程。

2．工作循环：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，这四个冲程叫一个工作循环。

3．在每个工作循环中，汽缸中的活塞往复两次，曲轴转动两周．在四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，压缩冲程、吸气冲程、排气冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。

4．能量转化：压缩冲程：机械能转化为内能；做功冲程：内能转化为机械能。

2.2.3 柴油机的构造由进气门、喷油嘴、排气门、汽缸、活塞、连杆、曲轴组成。

第1页第 2 页2.2.4 汽油机与柴油机的比较汽油机 柴油机 构造火花塞 喷油嘴 燃料汽油 柴油 吸入气体汽油和空气的混合物 空气 点火方式点燃式 压燃式 效率效率低：20%∼30% 效率高：30%∼45% 应用汽车、飞机、摩托车、小型农业机械等 载重汽车、火车、轮船、坦克、拖拉机等2.3 热机效率2.3.1 热机效率的定义及公式1．定义：在热机中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。

2．公式：总有Q Q =η。

2.3.2 热机能量的损失1．燃料没有完全燃烧，排出的废气温度很高，损失了一部分能量；内燃机汽缸等部件吸收热量，损失了一部分能量；克服内燃机各部件之间的摩擦做功，损失了一部分能量。

2．提高热机效率的方法：使燃料充分燃烧；减少热传递；保证各部件的良好润滑，减少摩擦。