九年级全一册（2024）第2节 热机效率评课ppt课件

这是一份九年级全一册（2024）第2节 热机效率评课ppt课件，共23页。PPT课件主要包含了教学重点，热机效率，热机效率的计算，2×1010，常见的热机的效率，改变世界的热机，工作原理，物理意义，地球就在我们手中，飞向太空等内容，欢迎下载使用。
热机效率的定义及其计算方法。
在人类历史上，发现内能可以做功并制造出热机，是一件了不起的大事情。可以说，工业化社会的出现与发展，在科学技术上有赖于热机的发明及改进。
科学家/工程师对热机不断进行这改进和升级的目的是什么呢？
在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了呢？
　　右图表明了某汽车汽油机的能量流向，表明了有用功在汽车运行中的分配。对照此图，请和同学讨论，描述能量的变化情况。
1.定义：热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。
3.物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料更少。
【学习任务一】热机的效率的概念
下列说法正确的是（　　）A．液体分子间只存在斥力B．物体吸收热量，温度不一定升高C．物体的机械能越大，具有的内能越大D．热机做的有用功越多，热机的效率越高
解：A.液体分子间存在引力和斥力，故A错误；B.物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体熔化吸热温度不变，故B正确；C.一切物体在任何情况下总具有内能，但不一定总是具有机械能。物体的机械能越大，具有的内能不一定越大，故C错误；D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，故D错误；故选：B。
【变式训练】热机效率公式的定性比较
关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高C．热机的效率越高说明做功越快D．热机损失的能量中，只有废气带走的能量
解：A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功与总功的比值越大；功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；D．热机损失的能量中，除了废气带走的能量，冷却水和摩擦、散热也会损失能量，故D错误。故选：B。
例题：火力发电站通过燃烧煤炭进行发电，一火力发电站每天燃烧煤炭2.4t，产生的热量为_________J（煤炭热值为3×107J/kg），产生的电能约有6.72×106J，则可计算该火电站热机效率为_______%。
解：①2.4t的煤炭完全燃烧放出的热量：Q=mq=2.4×1000kg×3×107J/kg=7.2×1010J；②该火电站热机效率
故答案为：1.68×107J；0.009%。
6.提高热机效率的主要途径
①尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量
②热机设计制造,提高技术和使用新材料。③保证良好润滑,减少摩擦额外消耗的功。④使燃料充分燃烧。
【学习任务二】提高热机效率的方法
热机的广泛使用已成为一个国家工业化程度的标志，热机从根本上改变着我们的世界。下列关于热机相关说法中正确的是（　　）A．热机是把内能转化为机械能的装置B．使用热值大的燃料可提高热机效率C．采取有效措施可以使热机效率达100%D．热机完成一个工作循环对外做功两次
解：A．热机是把内能转化为机械能的机械，故A正确；B．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，比值越大，效率越高，与热值等其他因素无关，故B错误；C．无论技术如何革新，都不能把气体的内能全部转化为机械能，热机效率都不会达到百分之百，故C错误；D．四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，一个工作循环对外做一次功，故D错误。故选：A。
　　从18世纪60年代开始，蒸汽机在纺织、采矿、冶炼和交通运输等方面得到了广泛应用。机械化的工厂，使世界进入了以“火”为动力的“蒸汽机时代”，极大地推动了人类的第一次工业革命。今天，各种火电站和热电站里，蒸汽轮机正将煤炭、天然气和石油转化为电能。
　　以热机为动力装置的汽车、火车、轮船和飞机把整个世界连接在一起。热机，从根本上改变着我们的世界。
【学习任务三】提高热机效率的方法
热机的出现改变了世界，最早的热机是（　　）A．汽油机B．蒸汽机C．火箭发动机D．喷气发动机
解：热机的出现改变了世界，最早的热机是蒸汽机。故选：B。
　　人类很早就梦想着飞向太空。14世纪末，我国有一位官吏叫万户，精心制作了一个以47支火箭作动力的装置，进行了“飞天”尝试，成为人类飞行史上的先驱者。
　　竹筒内装上火药，点燃火药，火药燃烧后产生的气体体积膨胀，从竹筒的尾端向后高速喷出，推动箭筒向前飞行。这和现代火箭发动机的原理是一样的。
　　我国不仅是火箭的发源地，还是一个航天大国，我国的长征系列运载火箭，有着极佳的性能。
　　常用的火箭是多级火箭。如右图所示是一枚二级火箭的运行过程。火箭的第一级燃料用完以后就自动脱落，以减少质量 ；随后第二级点火发动，燃料用完后也将自动脱落，再点燃第三级，飞船进入预定轨道。
1.关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）A．蒸汽机的效率通常高于喷气发动机B．热机效率一定小于100%C．汽车排放的尾气，是城市环境污染的重要来源。目前有些新型燃料汽车，实现了“零排放”，它们的效率达到100%D．在完全无摩擦的道路上，汽车发动机可达到100%
【解析】用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高；A.蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失最多，效率最低；故A错误；B.热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不会达到100%；故B正确；C.目前有些新型燃料汽车，实现“零排放”，减少了污染，提高了效率，但效率不会达到100%；故C错误；D.在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可以提高，但不可能达到100%；故D错误。故选：B。
2.关于热机的效率，下列说法中正确的是（　　）A.热机做的有用功越多，效率就一定高B.热机的功率大，效率就一定高C.热机消耗的燃料越多，效率就一定高D.以上说法都不正确
【解析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。所以AC说法错误。功率是物体做功快慢的物理量，与热机的效率的高低无关。所以B说法错误。故选：D。
3.我国生产的某型号的汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了12km,消耗汽油3L．已知汽油的密度为ρ汽油=0.7×103kg/m3，汽油的热值q汽油=4.5×107J/kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%，则该型号汽车在此速度行驶的过程中，受到的阻力是多大？
【解析】解：由m=ρV可得，汽油的质量：m=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×3×10-3m3=2.1kg汽油完全燃烧放出热量：Q放=mq汽油=2.1kg×4.5×107J/kg=9.45×107J由效率公式 可得，牵引力做的功：W=ηQ放=40%×9.45×107J=3.78×107J。由W=Fs可得，汽车的牵引力：F=W/s=3.78×107J/12000m=3.15×103N因为汽车做匀速直线运动，所以汽车受到的阻力：f=F=3.15×103N。答：汽车受到的阻力是3.15×103N。