简易热机模型知识清单和专项练习 ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

2025年简易热机模型知识清单和专项练习 （注：本材料为本人原创内容，可用于暑假预习以及查漏补缺， 适合基础薄弱的学生使用，欢迎广大师生下载使用） 知识提纲 一、热机基本概念 二、制作简易热机模型 三、能量守恒定律 四、热值和热效率 五、专项练习 一、热机基本概念 1. 定义：利用内能做功的机械叫热机。 2. 工作原理：将燃料燃烧释放的化学能转化为内能，再将内能转化为机械能 。 3. 常见种类：蒸汽机、内燃机（汽油机、柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。其中，内燃机是燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机；外燃机是燃料在气缸外燃烧，通过加热其他物质（如水产生水蒸气）来推动活塞做功的热机 。 填空题：热机是将燃料的______能最终转化为______能的装置；常见的内燃机有______和______。 二、制作简易热机模型 1. 材料选择：制作简易热机模型优先选择外燃机，因为其在封闭缸体外燃烧燃料，相比在封闭缸体内燃烧燃料的内燃机，更加安全，且材料相对易得 。如制作简易汽轮机模型，可准备一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯等。 2. 制作步骤示例： （1）向易拉罐内部注入大约半罐水。 （2）将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （3）将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 （4）点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 （1） （2） （3）（4） 3. 原理分析： 酒精灯燃烧（化学能转化为内能），加热易拉罐中的水，水吸收热量，内能增加，汽化成水蒸气 。水蒸气从笔芯管口喷出，对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶转动的机械能 。 填空题：制作简易热机模型时选择外燃机是因为它比内燃机更______，且材料相对______；在简易汽轮机模型制作中，水蒸气从管口喷出推动扇叶转动，是______能转化为______能。 三、能量守恒定律 1. 热机工作全程能量转化：燃料燃烧（化学能→内能），工作物质（如水蒸气）获得内能后对外做功（内能→机械能） 。 2. 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 。热机工作过程也遵循能量守恒定律，燃料化学能转化为内能和机械能，以及伴随的其他能量损耗，总和等于初始化学能。 填空题：热机工作时，从燃料燃烧到最终输出动力，能量转化的顺序是从______能到______能，再到______能；能量守恒定律表明能量在转化和转移中总量______。 四、热值和热效率 1. 热值：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，单位是J/kg（气体燃料常用J/m³ ）。热值反映了燃料完全燃烧时释放能量的本领 。例如，酒精的热值是3.0×10⁷J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J 。 2. 热效率：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热效率。提高热机效率的途径包括让燃料尽可能充分燃烧（如加大进风量、将燃料研磨成粉状等），以及减少热量损失（如加大有效受热面积、做好保温等）。 填空题：热值是燃料______燃烧放出的热量与______之比；提高热机效率可通过让燃料______燃烧和减少______来实现。 五、专项练习 一、选择题（每题2分） 1. 热机工作时，最关键的能量转化是（ ）。 A. 电能→机械能 B. 内能→机械能 C. 机械能→内能 D. 化学能→电能 2. 制作热机模型时，闻到酒精燃烧的气味，这是因为（ ）。 A. 分子很小 B. 分子在不停地做无规则运动 C. 分子间有引力 D. 分子间有斥力 3. 用酒精灯加热易拉罐中的水使其沸腾，水的内能增加是通过（ ）方式实现的。 A. 做功 B. 热传递 C. 摩擦 D. 发电 二、填空题（每空1分） 4. 常见简易热机模型由“锅炉”（如易拉罐）、“ ”（如中性笔管）、“ ”（如铝片制作）三部分组成。 5.内燃机的四个冲程中，只有________冲程对外做功，该冲程中________能转化为________能。 6. 热机模型中用水作为吸热物质，是因为水的________较大，相同条件下能吸收更多________。 。 三、简答题（每题4分） 7. 描述简易蒸汽机模型（酒精加热水，蒸汽推动叶轮）的能量转化全过程。 8. 若简易热机的叶轮转动不明显，写出两条简单易行的改进方法。 四、实验分析题（每题6分） 9. 制作“锅炉”时，为什么选用易拉罐而不是塑料瓶？请从物理性质角度说明。 10. 热机模型工作一段时间后，“锅炉”外壁会变烫，同时附近空气有“白气”产生。请解释这两个现象。 五、计算题（每题6分） 11. 某简易热机燃烧0.5g酒精（完全燃烧放出的热量为1.5×10⁴J），带动叶轮做了300J的有用功，求该热机的效率。 12. 若0.1kg的水吸收4.2×10³J的热量，水温升高多少？（水的比热容c=4.2×10³J/(kg·℃)） 六、综合应用题（每题8分） 13. 某同学设计用凸透镜聚焦阳光代替酒精灯加热“锅炉”，制作太阳能热机模型。 （1）这种设计相比酒精灯加热，有什么优点？（4分） （2）若阳光聚焦效果差，可采取什么措施？（4分） 14. 下表是不同加热时间对应的叶轮转速数据： 加热时间（分钟） 0.5 1.0 1.5 2.0 转速（转/分钟） 30 80 120 120 （1）根据数据，在坐标图中画出“加热时间-转速”关系曲线（横坐标为时间，纵坐标为转速）（4分） （2）分析1.5分钟后转速不再增加的原因（4分） 七、实践探究题（每题8分） 15. 请写出用易拉罐、软木塞、细玻璃管、铝片制作简易热机模型的主要步骤（至少4步）。 16. 进行简易热机模型实验时，为避免烫伤或器材损坏，需注意哪些安全事项？（至少4点） 答案解析 一、热机基本概念 1. 定义：利用内能做功的机械叫热机。 2. 工作原理：将燃料燃烧释放的化学能转化为内能，再将内能转化为机械能 。 3. 常见种类：蒸汽机、内燃机（汽油机、柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。其中，内燃机是燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机；外燃机是燃料在气缸外燃烧，通过加热其他物质（如水产生水蒸气）来推动活塞做功的热机 。 填空题：热机是将燃料的______能最终转化为______能的装置；常见的内燃机有______和______。 答案：化学；机械；汽油机；柴油机 解析：热机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，再利用内能做功转化为机械能；常见内燃机就包括汽油机和柴油机，这是热机分类的基础知识。 二、制作简易热机模型 1. 材料选择：制作简易热机模型优先选择外燃机，因为其在封闭缸体外燃烧燃料，相比在封闭缸体内燃烧燃料的内燃机，更加安全，且材料相对易得 。如制作简易汽轮机模型，可准备一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯等。 2. 制作步骤示例： （1）向易拉罐内部注入大约半罐水。 （2）将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （3）将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 （4）点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 （3）（4） （1） （2） 3. 原理分析： 酒精灯燃烧（化学能转化为内能），加热易拉罐中的水，水吸收热量，内能增加，汽化成水蒸气 。水蒸气从笔芯管口喷出，对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶转动的机械能 。 填空题：制作简易热机模型时选择外燃机是因为它比内燃机更______，且材料相对______；在简易汽轮机模型制作中，水蒸气从管口喷出推动扇叶转动，是______能转化为______能。 答案：安全；易得；内；机械 解析：外燃机的安全优势和材料获取优势是选择它制作简易模型的原因；水蒸气推动扇叶，是内能对外做功转化为机械能的典型体现，符合热机工作的能量转化原理。 三、能量守恒定律 1. 热机工作全程能量转化：燃料燃烧（化学能→内能），工作物质（如水蒸气）获得内能后对外做功（内能→机械能） 。 2. 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 。热机工作过程也遵循能量守恒定律，燃料化学能转化为内能和机械能，以及伴随的其他能量损耗，总和等于初始化学能。 填空题：热机工作时，从燃料燃烧到最终输出动力，能量转化的顺序是从______能到______能，再到______能；能量守恒定律表明能量在转化和转移中总量______。 答案：化学；内；机械；不变 解析：热机能量转化顺序是基础知识点；能量守恒定律的核心就是总量不变 ，这是自然界普遍适用的规律，热机也不例外。 四、热值和热效率 1. 热值：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，单位是J/kg（气体燃料常用J/m³ ）。热值反映了燃料完全燃烧时释放能量的本领 。例如，酒精的热值是3.0×10⁷J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J 。 2. 热效率：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热效率。提高热机效率的途径包括让燃料尽可能充分燃烧（如加大进风量、将燃料研磨成粉状等），以及减少热量损失（如加大有效受热面积、做好保温等）。 填空题：热值是燃料______燃烧放出的热量与______之比；提高热机效率可通过让燃料______燃烧和减少______来实现。 答案：完全；质量；充分；热量损失 解析：热值定义强调完全燃烧和与质量的比例关系；提高热机效率的方法围绕充分燃烧燃料和减少热量浪费，这是提高能源利用率的关键。 五、专项练习 一、选择题（每题2分） 1.热机工作时，最关键的能量转化是（ ）。 A. 电能→机械能 B. 内能→机械能 C. 机械能→内能 D. 化学能→电能 答案：B 解析：热机的核心是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，如蒸汽机用蒸汽推动叶轮转动。 2. 制作热机模型时，闻到酒精燃烧的气味，这是因为（ ）。 A. 分子很小 B. 分子在不停地做无规则运动 C. 分子间有引力 D. 分子间有斥力 答案：B 解析：气味扩散是分子无规则运动的结果，属于分子热运动的宏观表现。 3. 用酒精灯加热易拉罐中的水使其沸腾，水的内能增加是通过（ ）方式实现的。 A. 做功 B. 热传递 C. 摩擦 D. 发电 答案：B 解析：酒精灯的热量通过热传递（传导、对流）转移到水中，使水的内能增加。 二、填空题（每空1分） 4. 常见简易热机模型由“锅炉”（如易拉罐）、“ ”（如中性笔管）、“ ”（如铝片制作）三部分组成。 答案：喷口；叶轮 解析：锅炉加热产生蒸汽，通过喷口喷出推动叶轮转动，实现能量转化。 5. 内燃机的四个冲程中，只有________冲程对外做功，该冲程中________能转化为________能。 答案：做功；内；机械 解析：做功冲程是热机输出动力的冲程，燃气膨胀推动活塞，将内能转化为机械能。 6. 热机模型中用水作为吸热物质，是因为水的________较大，相同条件下能吸收更多________。 答案：比热容；热量 解析：水的比热容大，升温慢、吸热多，适合作为“锅炉”中的吸热介质。 三、简答题（每题4分） 7. 描述简易蒸汽机模型（酒精加热水，蒸汽推动叶轮）的能量转化全过程。 答案： 酒精燃烧（化学能→内能）→水吸收热量（内能增加）→水沸腾产生蒸汽（内能聚集）→蒸汽喷出推动叶轮（内能→机械能）。（每步1分，共4分） 8. 若简易热机的叶轮转动不明显，写出两条简单易行的改进方法。 答案： （1）增大火焰大小（如换用更旺的酒精灯），使产生的蒸汽更多（2分）； （2）减小喷口的直径，让蒸汽喷出时流速更快（2分）。 四、实验分析题（每题6分） 9. 制作“锅炉”时，为什么选用易拉罐而不是塑料瓶？请从物理性质角度说明。 答案： 易拉罐是金属材料，耐高温，不易因加热变形或熔化（3分）； 塑料瓶耐热性差，加热时易软化、燃烧，存在安全隐患（3分）。 10. 热机模型工作一段时间后，“锅炉”外壁会变烫，同时附近空气有“白气”产生。请解释这两个现象。 答案： 外壁变烫：热量通过热传递从内部传到外壁，是热传导的结果（3分）； “白气”：锅炉外壁的热量使周围水蒸气液化成小水珠，属于液化现象（3分）。 五、计算题（每题6分） 11. 某简易热机燃烧0.5g酒精（完全燃烧放出的热量为1.5×10⁴J），带动叶轮做了300J的有用功，求该热机的效率。 答案： 热机效率η=×100%（2分） =300J/1.5×10⁴J×100%=2%（4分） 12. 若0.1kg的水吸收4.2×10³J的热量，水温升高多少？（水的比热容c=4.2×10³J/(kg·℃)） 答案： 由Q=cmΔt得，Δt=Q/(cm)（2分） =4.2×10³J/(4.2×10³J/(kg·℃)×0.1kg)=10℃（4分） 六、综合应用题（每题8分） 13. 某同学设计用凸透镜聚焦阳光代替酒精灯加热“锅炉”，制作太阳能热机模型。 （1）这种设计相比酒精灯加热，有什么优点？（4分） （2）若阳光聚焦效果差，可采取什么措施？（4分） 答案： （1）优点：节约燃料、无污染、更安全（答出两点即可，每点2分）； （2）措施：调整凸透镜角度使其正对太阳；选用面积更大的凸透镜（答出两点即可，每点2分）。 14. 下表是不同加热时间对应的叶轮转速数据： 加热时间（分钟） 0.5 1.0 1.5 2.0 转速（转/分钟） 30 80 120 120 （1）根据数据，在坐标图中画出“加热时间-转速”关系曲线（横坐标为时间，纵坐标为转速）（4分） （2）分析1.5分钟后转速不再增加的原因（4分） 答案： （1）曲线先上升后平缓，连接点（0.5,30）、（1.0,80）、（1.5,120）、（2.0,120）即可（4分）； （2）原因：1.5分钟后，水沸腾产生的蒸汽量达到最大，叶轮受力不再增加；或叶轮转动受自身摩擦限制，无法再加速（合理即可，4分）。 七、实践探究题（每题8分） 15. 请写出用易拉罐、软木塞、细玻璃管、铝片制作简易热机模型的主要步骤（至少4步）。 答案： 1. 在易拉罐底部钻小孔，插入细玻璃管作为喷口，用软木塞固定（2分）； 2. 用铝片剪制成叶轮，中心穿小孔套在支架上（2分）； 3. 向易拉罐中加入少量水，密封开口（2分）； 4. 用酒精灯加热易拉罐底部，调整叶轮位置使其正对喷口（2分）。 16. 进行简易热机模型实验时，为避免烫伤或器材损坏，需注意哪些安全事项？（至少4点） 答案： 加热时保持与模型的距离，不触碰高温的易拉罐和喷口（2分）； 水不能加太满，防止沸腾时溢出（2分）； 选用稳固的支架固定叶轮，避免转动时倾倒（2分）； 实验结束后，先熄灭酒精灯，待模型冷却后再整理（2分）。 学科网（北京）股份有限公司 $$