第四節 熱機效率和環境保護【教學目標】一、知識與技能1.從能量轉化的角度認識燃料的熱值.知道燃料熱值的物理意義及其單位；2.了解內能的利用在人類發展史上的重要意義；3.通過能量的轉化和轉移，認識熱機效率.二、過程與方法1.通過對燃料燃燒過程的分析，歸納出燃料燃燒過程中的能量轉化；2.通過對熱機中的能量轉化及損失的分析，了解提高熱機效率的具體措施；3.能利用不同渠道收集信息，有初步的信息收集能力.三、情感、態度和價值觀1.通過學習提高熱機效率的具體措施，幫助學生提高節能意識；初步認識科學技術的發展對自然環境造成的影響，增強環保意識.2.通過燃料燃燒放出有害物質的學習，使學生初步認識到事物都是一分為二的，培養學生初步的辯證的觀點，養成辯證看問題的良好習慣.【教學重點】燃料的熱值，熱機效率的計算.【教學難點】熱機中的能量轉化及損失，提高熱機效率的具體措施.【教具準備】多媒體課件.【教學課時】1.5課時【鞏固復習】教師引導學生復習上一節所學內容，并講解學生所做的課后作業（教師可針對性地挑選部分難題講解），加強學生對知識的鞏固.【新課引入】教師提問：汽油機以汽油為燃料，柴油機以柴油為燃料，現代火箭以液態氫為燃料，你還見到過哪些燃料？燃料在燃燒的過程中是什么能向什么能轉化？學生回答后，教師歸納指出：燃燒時是化學能轉化為內能，目前人類獲得內能的主要途徑是燃料燃燒，下面我們就一起學習第四節熱機效率和環境保護.【預習指導】閱讀課本P50-53文字內容和插圖，把基本概念、規律、規定，以及提高熱機效率、加強環境保護等，用紅色筆做上記號，并完成對應練習冊中“課前預習”部分，然后，各小組內部交流討論，提出預習疑問，組長做好記錄，準備展示.【交流展示】1.各小組代表舉手發言，報告“課前預習”答案，教師評價訂正.2.學生質疑，教師指導釋疑.【拓展探究】燃料的熱值學生小組內部討論交流，回答下列問題，教師點撥訂正.師 熱值的物理意義是什么？熱值的定義、物理量符號、定義式及單位怎樣？生：熱值是表示不同燃料燃燒釋放熱量的能力不同的特性的物理量.某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的質量之比，叫做這種燃料的熱值，物理量符號為q，定義式q=Q/m，單位是“J/kg”.師 氣體燃料的熱值又是如何定義的？定義式及單位怎樣？生：氣體燃料的熱值是某種燃料完全燃燒放出的熱量與所有該燃料的體積之比，定義式為q=Q/V，單位是“J/m3”.師 分析課本P51常見燃料的熱值，你有哪些結論？生：（1）每種燃料都有自己的熱值，不同燃料的熱值一般不同.（2）無煙煤與木炭、焦炭與酒精、汽油與煤油的熱值相同.（3）氫氣的熱值最大，火箭用液態氫作燃料.（4）熱值是燃料的一種屬性，與燃料種類有關，與燃料質量、體積、燃燒情況、放熱多少無關.【師生互動歸納總結】熱值反映了所有能燃燒的物質的一種性質，反映了不同燃料在燃燒過程中，化學能轉化為內能的本領的大小，也就是說，它是燃料本身的一種特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒均沒有關系.師 計算燃料燃燒放出熱量公式如何？請先做例題.生：Q=mq或Q=qV（氣體燃料）例題2（多媒體展示）在一次物理實驗中，共燃燒酒精42g,如果酒精完全燃燒，則能釋放多少熱量？這些熱量被10kg的水完全吸收，水的溫度能上升多少攝氏度？酒精的熱值q=3.0107J/kg，水的比熱容c=4.2103J/（kg）解：Q放mq4210-3kg3.0107J/kg=1.26106J,由Q放Q吸cmt得：t=Q吸/cm1.26106J/4.2103J/（kg）10kg=30即酒精完全燃燒釋放的熱量是1.26106J；水的溫度能上升30.【課堂訓練】教師引導學生做對應練習冊中的題目.熱機效率師 用多媒體展示課本P52圖13-21熱機燃料的能量走向示意圖，引導學生回答：什么是熱機效率？如何提高熱機效率？生：熱機運轉中，對外做的有用功與燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機效率，=W有用/Q.提高內燃機的效率的方法有：（1）設計好壓縮比、點火時機或噴油時機，使燃料燃燒的更充分一些.（2）減少各種熱量損失.（3）使用時，注意保養，保證良好的潤滑，合理調整運動零件之間的間隙，減小因克服摩擦力而額外消耗的能量.【課堂訓練】教師引導學生做對應練習冊中的題目環境保護師 用多媒體展示燃料燃燒對環境的影響的視頻，引導學生觀察思考，討論、交流保護環境，消除和控制大氣污染的措施.【師生互動歸納總結】危害：煙塵污染空氣；尾氣中二氧化硫、二氧化碳和氫氧化合物，會形成酸雨.保護環境，控制和消除大氣污染的措施：加強立法工作，加強環保部門的執法力度，對工廠和交通工具要強制達標排放；改進燃燒設備，加裝消煙除塵裝置；城市和人口密度大的城鎮實行集中供熱；推廣和普及氣體燃料的使用；大力植樹種草；開發利用太陽能、地熱能、核能等新能量，減少礦物燃料的使用等.【課堂訓練】教師引導學生做對應練習冊中的題目.【課堂小結】教師引導學生歸納總結本節課學到了什么.【課后作業】1.請同學們做課本P53-54作業12345.2.請同學們完成對應練習冊中的題目.【課后作業答案】1.大 2.A 3.C4.每千克干木柴完全燃燒能放出1.2107J的熱量，4.8107J5.能量損失：部分燃料未完全燃燒；克服摩擦消耗能量；廢氣排出帶走能量；機械傳熱損失能量污染：排放的煙塵使大氣十分渾濁；尾氣中二氧化硫、二氧化碳、氫氧化合物會形成酸雨，危害植物，污染空氣.【本章練習答案】1.可通過熱傳遞和做功兩種方法讓鐵絲溫度升高.2.B 3.C 4.B5.很快地牽動繩子，克服摩擦對銅管做了功，使銅管內能增加，溫度升高，銅管與管內乙醚發生熱傳遞，乙醚吸熱，內能增大，溫度升高，達到沸點時沸騰，沸騰的乙醚蒸氣膨脹對軟木塞做功，把軟木塞沖起.6.用酒精燈給試管加熱時，由于熱傳遞，使水的內能增加，溫度升高，達到水的沸點時，沸騰產生大量水蒸氣，水蒸氣膨脹對軟木塞做功，把軟木塞向上沖起.7.（1）Q放=mq=0.2kg3.0107J/kg=6106JQ吸=Q放=6106J60%=3.6106J（2）t=t0+Q吸/cm=10+3.6106J/4.2103J/（kg）10kg95.71.在幫助學生理解熱值概念時，可以課前讓學生做社會實踐調查：家庭（農村）爐灶的變化及燃料使用的變化，體會相同質量的不同燃料在燃燒時釋放的熱量有明顯差異.認識不同燃料的熱值不同，并由此引導學生分析、討論如何有效提高燃料的利用率.2.有效利用燃料是節約能源、保護環境的重要措施，講解這個問題是為了強調節約能源、注意環保的重要性，對學生進行節能教育，關于保護環境問題，通過這部分內容的學習，一方面是為了提高學生的環保意識，另一方面要讓學生辯證地看待科學進步對人類社會的影響.5