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14.2第十四章 内能的利用 第二节 热机的效率 重难点突破  

2014-12-26 10:57:28|  分类: 重难点突破 |  标签: |举报 |字号 订阅

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14.2第十四章 内能的利用 第二节 热机的效率 重难点突破

 

《热机的效率》

一、教学内容分析

本节包括燃料的热值、热机的效率两部分内容,这两部分内容是对内能的改变、利用等知识的进一步完善,它与生活实际联系紧密。通过比较相同质量的不同燃料完全燃烧放出热量不同,得出热值这一物理量,它反映了物质的物理属性。内能的利用主要有两方面:利用内能加热物体,例如生火做饭、烧烤等;还可以利用内能来做功。在实际利用内能时,燃料的能量并不能被完全利用,首先燃料不可能被完全燃烧,其次燃料燃烧后放出的热量不可能被全部用于加热物体或对外做功,最后在利用内能后还有部分能量随着尾气散失掉了。所以在研究内能的利用时,对于能量的利用率以及热机效率的研究有重要的实际意义,在研究热机的效率时,要分清能量的去向。

本节的教学重点是燃料的热值、热机效率的理解与应用;教学难点是对热机效率的理解。

二、重难点突破

1.燃料的热值、热机效率的理解与应用

突破建议:

通过复习内能的改变及应用,建立热值的概念,提出实际使用的内能主要是通过燃料燃烧获得的。结合实际生活经验,在使用不同燃料燃烧获得相同的热量时,所需要燃料的质量是不等的,例如一个家庭两个月使用一瓶14.5kg的液化气就够了,如果使用柴薪燃烧获得能量,14.5kg的柴薪够吗?从而引入热值的概念,相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不等。引导学生尝试利用比值定义的方法来给热值下定义,我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做热值,在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,结合定义写出热值的计算式。通过比较1g酒精和1kg酒精哪个热值大,得出热值是燃料的一种物理属性,它与燃料的种类有关,与燃料是否完全燃烧、燃料的质量以及放出热量的多少无关。14.2第十四章 内能的利用 第二节 热机的效率 重难点突破 - 物理 - 物理只是热值的计算式,不能说明热值与热量、质量有关。根据热值的定义式,可以确定热值的单位是J/kg。在实际中气体的热值有时也用J/m3,利用气体完全燃烧放出热量与体积的比值来定义热值,在计算要注意单位的统一。

2.热机效率的理解

突破建议:

燃料燃烧后放出的能量不可能全部被利用,例如利用燃气灶烧水时,水吸收热量,温度升高,灶台、水壶等也会吸热,温度升高,水吸收的热量只是煤气燃烧放出热量的一部分。在烧水时,水吸收的热量是有用的,其余的能量就浪费掉了,所以可以利用有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值来表示燃料的利用率,这个比值越大,说明消耗相同多的燃料,有效利用的热量越多。

热机与烧水类似,以汽油机为例,汽油在汽缸内不能完全燃烧损失了一部分能量,机械装置吸收了一部分热量,废气带走了一部分能量,由于机械传动等克服摩擦消耗一部分能量……真正用来为对外做功的能量是有效利用的。在热机中消耗同样多的燃料,如果获得的机械能越多,则说明此热机的效率越高,所以热机的效率是指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比,比值越大,说明热机的效率越高。通过介绍蒸汽机、汽油机、柴油机等热机的效率,了解随着科技的进步,人类使用的热机不断改善,热机的效率也在逐步提高。

由于在使用燃料时会给社会、环境带来较大的影响,例如现在大多的热机都是利用化石燃料的燃烧获得机械能,化石燃料在地球上的储量是有限的,不可能无限地使用下去;化石燃料在燃烧时会产生大量的有毒有害废气、废渣,对人类生活的环境带来了很大的压力,会引起环境的恶化,影响人类的生存。所以提高热机效率就具有较大的现实意义,它也是实现能源可持续发展的一个重要途径。可以适当补充内能的利用与环境保护之间的关系,使学生在学习物理的同时,也关注社会生活。可以开展一些社会实践活动,通过查阅资料、调查访问等提出一些提高热机效率的方法。

 

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