九年级物理热机效率和环境保护 1沪科版.doc

热机效率和环境保护
教学目标
1、能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向
2、对热机效率有初步认识，能大致说出提高热机效率的途径
3、能举例说明燃料燃烧产生的排放有对环境的影响，能大致说出燃料内能的利用与人类社会关系
4、能科学的角度读懂媒体对与热机有关的环境方面的报道，培养自学的环保意识
5、能了解内能的利用和环境保护的关系，能激发起环境保护的意识
重点难点：
热机的效率
教学准备：
关于热机效率、节能、燃料燃烧排放物污染与治理方面的文字、图片、录音带和光盘等多媒体资料
教学设计：
教 师 活 动
学 生 活 动
说明
复习提问：什么是机械效率？
思考回答
巩固辅垫
一、热机是内能转化为机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题。热机的产生和发展，推动了社会生产力的发展，促进人类文明的同时，也带来了环境污染的问题。这一节课，我们就来学习热机效率和环境的保护。
引入新课
认同所研究的问题
引入新课
二、热机的能量损失
1、提出问题，热机把燃料所蕴藏的化学能除了做有用功以外；同时还有哪些形式损失能量？
2、梳理总结，说出热机燃料释放能量的主要走向。
1、针对问题看书，热机燃料燃烧能量走向示意图。
2、归纳总结热机能量的损失
①燃料未完全燃烧
②废气排出带走能量
③克服磨擦，消耗能量

进行新课
三、热机效率
1、引出热机效率的概念，提出自学要求，看课本相关内容画出热机效率
2、组织学生讨论：如何提高热机效率
1、对着要求看书、自学，得热机效率概念
讨论交流，得结论

四、环境保护
1、热机给人类生活带来方便的同时，也带来什么问题，你觉得应怎样解决这些问题？
2、组织学生分组讨论、交流，并通过学生的展示予以肯定。
1、按要求看书，对环境的污染有初步的认识
2、分组讨论交流，归纳环境污染的防治措施
引导学生参与讨论交流，促进学生主动学习，激发学生的环保意识
五、出示目标，学生小结
依目标，小结所学内容
可投影目标
六、巩固练习：
1、热机是把 能转化为 能的机械，在热机里，转变为 的能量和燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。
2、如何提高热机效率，是减少能源消耗的重要问题，要提高热机效率，其主要途径是减少热机工作中的各种 损失，其次是保证良好的 ，减少机械损失。
3、为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是
A、尽量使燃料充分燃烧
B、尽量增加热机的工作时间
C、尽量减少废气带走的热量
D、尽量减少热机部件间的摩擦
4、目前，社会上有一些旧的被淘汰的内燃机，从长远看，你认为有必要修一修再使用吗？说明原因？

完成练习
反馈矫正

当堂可完成1、2、3题，课下完成4题
七、作业：写一份关于热机与环境的调查报告

板书设计

第四节 热机效率和环境保护
一、热机的能量损失
①燃料未完全燃烧
②废气带走能量
③克服磨擦消耗能量
二、热机效率：热机转变
为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值
三、环境保护
1、环境污染
2、防治措施
教学反思：

教学参考
1、关于气体燃料的热值
关于气体燃料的热值有两种定义方式：一种与液体、固体定义方式相同，即单位质量某种气体燃料完全燃烧所释放的热量；另一种采用单位体积某种气体燃料完全燃烧所释放的热量。课本中采用的是后一种，因为在生活与生产中大多采用此方式，例如家庭中使用的管道煤气和天然气都用此方式计算机使用量。但单位体积燃料的热值，必然与气体的压强和温度有关，课本中提供的气体燃料热值是在压强为1.013×105Pa、温度为25℃的条件下。
2、关于热机效率
热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部转变为对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗了。课本图12-28是热机燃料能量主要流向示意图。
燃料是很难完全燃烧的，因此所燃烧的燃料的化学能不可能全部释放。另外，由于燃烧设备的不完善,燃料释放的化学能也不可能都转变为做功气体〈常称为工质 ) 的热能,所以热 机在燃烧过程中要损失一部分热量,通常称为燃烧损失。
做功气体内能变化付程中也有能量损失。以内燃机为例,做功冲程中高温、高压气体体 积膨胀 , 推动活塞对外做功,内能减少,温度降低,从排气道排出的废气温度虽比气缸内混合气体爆发时的温度低。但排出的废气也会带走一部分热量,通常称为废气能量损失,或称内能损失。
机械传动装置对所有的热机都是不可少的,因而还要有一部分能量消耗在使传动装置运转以及克服摩擦力上,这项损耗通常称为机械损失。
由此可见 , 真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料完全燃烧放出的能量的一部分。热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值称为热机效率。
为合理利用能源,人们一直在努力提高热机效率,其主要的途径是减少热机工作中的各
种能量损失。首先要减少燃烧加热过程中的热量损失,如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,应将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧,这些措施都可以使燃料燃烧得更充分些。其次是要尽量简化机械传动部分,并选用优良的润滑材料减小摩擦 , 以减少机械损失。
减少废气带走的能量是提高机械效率的重要途径之一。法国工程师卡诺在理论上证明:理想热机的效率为(T1-T2)/T1=1-T2/T1 。
式中 T1 为做功气体初始的热力学温度,T2 为排到冷凝器的气体温度,可见 T2 与 T1之差越大,热机的效率越高。因此必须尽力提高热机中做功气体的温度,降低排出废气的温度。
因为 T2/T1 不可能为零 , 所以即使是理想热机,其热机效率也不可能大于 1 。真实热机的效率都低于理想热机效率。
3. 热机与环境
燃料很难完全烧尽,大多数燃料又都含有一定的杂质,因此燃烧后会留有灰烬等废弃物.这些废弃物不仅占用地面,而且会污染环境。
燃料燃烧不仅生成二氧化碳 , 还会生成一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等气体和一些粉尘。飘浮在空气中的粉尘会影响人和动物的呼吸系统正常工作,还会降低光照,影响植物的光合作用,影响动植物生长。
二氧化碳本身是无毒的,但研究认为二氧化碳排放量的增加可能是引起地球温室效应的原因之一,地球温度的升高将引起干旱等灾害,影响植物生长,影响人类生存的环境。
一氧化碳主要是燃料不能完全燃烧形成的,它如进入人体会阻碍体内氧气的传输,使人缺氧致死( 即 “ 煤气中毒”)。内燃机排出的废气中就含有一氧化碳。
二氧化硫会形成酸雨,危害植物、危害庄稼、破坏生态 , 还将腐蚀建筑物。
氮气在空气中含量极丰富 , 正常温度下是无毒无害的。含氮的空气在吸气冲程中进入内燃机气缸中,当气缸内燃油爆发燃烧时,温度高达1500 ℃ 以上,氮在此高温下会与氧化合生成一氧化氮和二氧化氮,它们都是有毒的气体,会损害人和动物的身体,也会形成酸雨。