0龙文学皎龙文教育个性化辅导授课案教师：熊金林学生姓名：普悦年级：初三辅导科目物理课 题热量和热机效率计算问题讲解（复习课）授课时间2012 年 9 月 23 日10： 00-12： 00 （2 小时）教学目标1.理解热机效率的主要题型及规律，能正确解决效率问题2.理清解题思路重点、难点重点：利用规律、公式解决效率问题难点：有热机参与的力学综合问题考点及考试 要求常以现代家用电器、机车、发电厂等为背景考查效率的计算，主要以综合计算题形 式出现一、教学内容一、导入现代的交通四通八达，机车的大量使用，给人们的生活和出行带来了方便，但同时也给环境 造成噪音、空气等污染，保护环境是现代的主题和迫切的责任。汽车造成的空气污染，最主要的 原因是燃料未能完全燃烧和利用，这样既造成环境污染，也浪费了资源。面对这样的情况我们应 如何做呢？ 二教学过程（一）效率问题效率问题是初中物理中的一个重点，也是一个难点，主要分为机械效率和热机效率。许多学 生在这类问题的计算中常出现问题，主要是找不到有用功（能量）部分和总功（能量）部分。本 次课主要以热机效率为主。热机效率常以常见的家用电器（如热水器）、交通工具（如汽车、电动车）、发电厂（垃圾发 电厂等）为背景进行考查：问题分析能力、信息提取能力和公式规律应用能力等。解决效率问题， 关键是通过分析题目，找出有用功和总功，同时视情况而定：在一个问题中是有用功（总功），也 许在下一个问题中会变成总功（有用功）。选择正确的公式计算出有用功和总功，最后利用公式QWn二兰有xioo%或n =一有xioo%计算效率。QQ总总有用能量：用来完成某件事或达到某种目的而消耗的能量总能量：能量源提供的所有能量总体思路：n =纟有X100% : （1）热水壶烧水效率问题：Q =CmAt； （2）汽车发动机效率问题：Q有W=FS或闻=卩七；（3）发电厂a:水力发电厂，水具有的势能为总能量，发出的电能为有用能量；b： 火力（垃圾发电厂等）发电厂，燃烧煤放出的热量为总能量，发出的电能为有用能量；c风能发 电厂，风具有的风能为总能量，发出的电能为有用能量；d:核能发电厂，核反应放出的能量为总 能量，发出的电能为有用能量；e：太阳能发电，辐射的太阳能为总能量，发出的电能为有用能量 等等；（4）太阳能热水器：辐射的太阳能为为总能量，水吸收的热量为有用能量；（5）总功（能量）：. P般为Q、-mq.（6）热机效率也可表示为n = * x100%等形式。总 P总例题讲解例1 （热水器烧水效率问题）天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20C升咼到70C。已知水的比热容为(1) 0-5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；水吸收的热量Q吸；燃气灶的效率n。 解析：(1)c=4 .2X103J/ (kgC),天然气的热值为 q=7.0X107j/m3。求:放Q 二Vq=0.5X 7.0X107 J=3.5X107 J 放(2)Q =Cmt=4.2 X 103 X 100 X (70-20)J=2.1 X 10? J吸Q =Q Q =Q 有 吸总 放n = 有 X100% = 吸 X100% = 2,1x10 X1OO% =60% QQ3.5 x107总放总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q有二CmAt,总能量为燃料完全燃烧 放出的热量：Q严q或太阳辐射的能量例2 (汽车发动机效率问题)安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0X103N，消耗燃油1.5X103m3 (假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度p =0.8X103kg/m3，热 值 q = 4X107j/kg，求:(1)专用车牵引力所做的功？ (2)该专用车的热机效率是多少？ 解析：(1)专用汽车做匀速直线运动，F牵二f=3.0X103 N，贝U牵引力做的功 W二FS=3.0X 103X5.6X 103 J=1.68X 107 J (2)消耗的燃油质量为:m=p V= 0.8X103X1.5X10-3kg=1.2 kg 则 Q =mq=1.2X4X107J=4.8X107 J放W cr 1.68 x 107 clmn = x100% =x100% =35%Q4.8 x 107总结：这类题关键是找出有用的能量为牵引力做的功：闻=卩5或闻=卩七，总能量为燃油完全燃烧 放出的热量：Q =mq总例3 (发电厂效率问题)三峡水电站是世界上最大的水力发电站，每分钟发电量预计为8.7 X 1010 J(1) 三峡水电站的发电量，相当于消耗多少千克煤完全燃烧产生的热量？(煤的热值为2.9X 107j/kg)(2) 如果发电机输出的功率是0.09X 1010 W,那么发电机的工作效率大概是多少？解析(1)消耗煤的质量为：m = f = |9帶kg=3X 103kg三峡水电站的发电功率为总功率：p、=夕=87泸W=0145x1010W由题意输出功率为有用功率P有=009X1010 W，则发电机的工乍效率为:龙文教育-您值得信赖的专业化个性化辅导学校P0.09 x10ion 二卡xioo% =100% = 62.1%P0.145 x 1010总总结：发电厂这类题，发装置输出的电能(电功率)为有用能量，而水具有的势能、风具有 的风能、燃烧煤放出的能量(化学能)，核裂变放出的核能、辐射的太阳能等为总能量(总功率) 例4 (其他情景问题)每到夏收季节，高淳农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，如图I ：这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。为解决这一问- 题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料一一秆浆煤。若燃烧秆.浆煤，使50kg、20C的水温度升高到80C。(热值为2.4X107j/kg )求：(1) 水需要吸收的热量。(2) 如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千 克秆浆煤。解析：(1)水吸收的热量：Q =Cm=4. 2X 103 X 50 X(80-20) J=1.26X 107 J吸(2)设完全燃烧秆浆煤放出的热量为Q，由题意有Q = Q x30%=mqx30%，且有Q =Q放有 放有 吸1.26 x107贝UQm = 吸 =kg = 1.75kgq x 30%2.4 x107 x 30%(二)热机力学综合题型分析基本思路：设做功平均压强为排P，活塞行程为L面积为S，转速为n转/min，燃料热值为q，则 (1)活塞作用力为：F=PS(2)做一次功为：W=FL=PSL (3)做一次功所需要的时间：60t =-2n(4)活塞做功的功率为：p = W =岂佟(5) 一分钟内做功的次数为：N = n 活塞t 602一分钟做功为：W = NW(6)总能量为汽油或柴油燃烧放出的热量：Q=mq总W(7)热机效率：n = 总x100%Q总例题：一台汽油机，活塞面积是50cm2，活塞行程是25cm，做功冲程燃气产生的平均压强为 9 . 84X 105Pa，若飞轮的转速是600转/分钟，效率为30 %，求汽油机在1小时内要消耗多少在汽 油？(汽油的燃烧值为4.6X107J/kg)解析：活塞产生的平均作用力为：F=PS=9.84X 105X50X 10-4 N=4920 N 活塞做一次功为：W=FL=4920X 25X 10-2 J=1230 J飞轮转动2转做一次功，飞轮转速为600转/分钟，在一分钟内飞轮做功300次，则飞 轮一小时内做的功为：W =1230X300X60 J=2.214X107 J 总设完全燃烧汽油放出的热量为。放，有W、= Q放x30%=mqx30%，则得m = 吸=1.26 Xl0 kg = 1.75kg q x 30%2.4 X107 x 30%三、课堂提升练习30分四、小结效率计算的常见情景题型和思路二、本次课后作业：1热机效率计算提升联系（附后）2综合复习热学内容三、学生对于本次课的评价：O特别满意 O满意O般O差学生签字：四、教师评定：1、 学生上次作业评价：O好 O较好 O般 O差2、学生本次上课情况评价：O好 O较好 O般 O差教师签字：教学后记教导主任签字：