14.4跨学科实践：制作简易热机模型（导学案）2025-2026学年人教版物理九年级全一册　

本文围绕“制作简易热机模型”展开跨学科实践教学，核心知识点为热机原理及能量转化。承接热机基础知识，融合物理与化学知识。通过项目提出、分析、实施及展示交流，培养学生物理观念、科学思维、探究能力及科学态度与责任。 该设计创新点在于跨学科实践，采用项目式教学法。学生层面提升实践与创新能力，教师层面提供清晰教学路径，课堂效果上增强互动，有效突破热机原理这一教学难点。

班级：九年级（ ）班 姓名： 14.4跨学科实践：制作简易热机模型（导学案）解析版 一、学习目标 1.清晰界定热机，区分常见内、外燃机及应用，详述热机能量转化，理解内燃机四冲程原理。 2.识别制作简易热机模型的材料工具并说明用途，按步骤完成模型制作且确保其正常运行。 3.运用物理知识解释模型运行现象，分析并解决模型制作与运行中出现的问题。 4.结合化学知识解释热机燃料燃烧反应及能量释放。 5.在制作模型和探究原理过程中，养成严谨、实事求是的科学态度，培养创新思维与实践能力。 6.参与小组合作，明确分工完成热机模型制作研究任务，清晰表达观点并倾听他人意见。 二、教学过程 项目提出 热机是人们获得动力的重要机械，例如 燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机 等。 热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机的工作原理，包括热机中的能量是如何转化的，热机中各部分是如何协调工作的。还能把物理知识和其他学科知识联系起来，体验科学探究的乐趣。 今天，我们一起来进行一场有趣的跨学科实践 —— 制作简易热机模型。 请同学们在学过的热机知识基础上，进一步查找相关资料，了解汽轮机（外燃机代表）和汽油机（内燃机代表）的工作原理，制作一个简易热机模型。 汽轮机就像个 “超级蒸汽风车”。​它是外燃机，燃料在外面的锅炉里烧，把水变成高温高压的水蒸气。这些蒸汽从 “喷气口” 高速喷出，冲到像小扇子似的叶片上，推着叶片转。叶片连在大轴上，大轴一转就带动发电机发电。​它有好多排叶片，蒸汽一级级推动，效率比蒸汽机高。 汽油机，内燃机的典型。小汽车很多用的就是汽油机，它的燃料是汽油，而且汽油是在气缸里面燃烧的。汽油机的气缸里有个活塞，就像一个能上下动的 “小塞子”。它干活有四个步骤：​ 1.吸气冲程，活塞往下动，气缸里的空间变大，汽油和空气的混合气就被吸进来了；​ 2.是压缩冲程，活塞往上动，把混合气压紧，让它变得又热又密；​ 3.是做功冲程，这可是最关键的一步，火花塞 “啪” 一下点火，混合气瞬间燃烧，变成高温高压的气体，像爆炸一样推着活塞往下跑，带动后面的零件转起来，汽车就是靠这股劲儿前进的；​ 4.排气冲程，活塞又往上动，把燃烧后的废气排出去，为下一次吸气做准备。​ 小结：汽轮机是 “外燃”，靠外面烧出的蒸汽推动；汽油机是 “内燃”，汽油在缸内烧了直接发力。 项目分析 要完成热机模型的制作，需要考虑下面一些主要问题。 1.从安全、材料是否易得、制作难度等方面考虑：制作外燃机还是内燃机？ 通常而言，制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽（或直接加热空气）来做功的外燃机，比制作在封闭缸体内燃烧燃料来做功的内燃机要安全，材料也相对易得，本次制作我们做的是外燃机（汽轮机） 2. 用什么作热源？ 蜡烛、酒精灯等。 3. 工作物质是什么？ 工作物质就是那个 “跑腿” 传递能量的东西，在这里其实就是水变成的水蒸气。可以在小容器里装少量水，当蜡烛加热容器时，水会受热变成水蒸气，它就是推动机器运转的 “动力使者”。 4. 如何将内能转化成机械能？ 蜡烛燃烧产生的热量（内能）被水吸收，水变成高温高压的水蒸气，水蒸气的内能变多了就会 “膨胀”，像在小空间里 “挤” 不下去一样，会推着桨叶运动。桨叶动起来后，就能带动连接的扇叶转动，这样一来，水蒸气的内能就变成了桨叶和扇叶运动的机械能。 项目实施 （一）材料： 一个空易拉罐、小刀、一支去掉笔芯的中性笔、橡皮泥、一台小风扇的扇叶、铁丝、几个蜡烛、纸板、热熔胶枪、水、注射器等。 （二）安全注意事项： 制作简易热机模型时会遇到高温蒸汽、锋利的物体等，要注意安全。 1.使用蜡烛时，要避免烫伤手，不要用手直接触摸燃烧的蜡烛和加热后的部件。​ 2.实验场地要远离易燃物，防止发生火灾。​ 3.剪刀、钳子等工具使用时要注意安全，避免划伤。 （三）制作过程 1.气缸：用小刀在易拉罐侧壁上开一个比中性笔笔杆略粗的孔；将笔杆截成两段，带笔尖的一段插在易拉罐罐口处，尖端朝外，带尾塞的一段插在侧壁的孔中，尾塞朝外；用橡皮泥将笔杆固定并将开口处密封。 2.叶片：可直接使用一台小风扇的扇叶，或利用卫生纸纸筒和硬纸板制作。 3.组装：用注射器通过侧壁的笔杆向易拉罐内部注人大约罐水，旋紧尾塞。将易拉罐放置在用铁丝弯折成的支架上，笔的尖端对准叶片。点燃易拉罐下面的蜡烛，当有蒸汽喷出时，叶片就转动起来了。 （四)可能遇到的问题及解决方案 1.蒸汽泄漏：仔细检查各连接部位，使用胶水或密封胶进行密封处理。 2.小风扇转动不顺畅：小风扇的轴承卡死或太紧，用手转动几下或加少量润滑油等。 3.风扇转动不稳定：可能是酒精灯燃烧时火焰不稳定产生蒸汽不稳定，可以在风扇的转轴中心增加一个小飞轮。 上面提供的只是一个非常简易的汽轮机模型，同学们可以制作不同类型的热机模型。只要大家积极地行动起来，一定会制作出更多有创意的热机模型。 展示交流 1. 请大家展示自己的热机模型，看看谁的模型制作精细、运行顺畅，更有创意。 2. 在展示交流中，谈谈你的热机模型的工作原理，以及制作过程中的难点，说一说你在制作过程中的心得体会，想一想在哪些方面还可以做得更好。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 班级：九年级（ ）班 姓名： 14.4跨学科实践：制作简易热机模型（导学案）原卷版 一、学习目标 1.清晰界定热机，区分常见内、外燃机及应用，详述热机能量转化，理解内燃机四冲程原理。 2.识别制作简易热机模型的材料工具并说明用途，按步骤完成模型制作且确保其正常运行。 3.运用物理知识解释模型运行现象，分析并解决模型制作与运行中出现的问题。 4.结合化学知识解释热机燃料燃烧反应及能量释放。 5.在制作模型和探究原理过程中，养成严谨、实事求是的科学态度，培养创新思维与实践能力。 6.参与小组合作，明确分工完成热机模型制作研究任务，清晰表达观点并倾听他人意见。 二、教学过程 项目提出 热机是人们获得动力的重要机械，例如 等。 热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机的工作原理，包括热机中的能量是如何转化的，热机中各部分是如何协调工作的。还能把物理知识和其他学科知识联系起来，体验科学探究的乐趣。 今天，我们一起来进行一场有趣的跨学科实践 —— 制作简易热机模型。 请同学们在学过的热机知识基础上，进一步查找相关资料，了解汽轮机（外燃机代表）和汽油机（内燃机代表）的工作原理，制作一个简易热机模型。 项目分析 要完成热机模型的制作，需要考虑下面一些主要问题。 1.从安全、材料是否易得、制作难度等方面考虑：制作外燃机还是内燃机？ 2. 用什么作热源？ 3. 工作物质是什么？ 4. 如何将内能转化成机械能？ 项目实施 （一）材料： （二）安全注意事项： （三）制作过程 （四)可能遇到的问题及解决方案 上面提供的只是一个非常简易的汽轮机模型，同学们可以制作不同类型的热机模型。只要大家积极地行动起来，一定会制作出更多有创意的热机模型。 展示交流 1. 请大家展示自己的热机模型，看看谁的模型制作精细、运行顺畅，更有创意。 2. 在展示交流中，谈谈你的热机模型的工作原理，以及制作过程中的难点，说一说你在制作过程中的心得体会，想一想在哪些方面还可以做得更好。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$