14.4跨学科实践：制作简易热机模型课件 2025-2026学年人教版物理九年级上学期

初中物理鹿老师 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 第十四章 内能的利用 初中物理鹿老师 素养目标 物理观念：通过制作简易热机模型，进一步加强对热机做功、内能转化为机械能的理解。 科学思维：尝试应用科学规律解释具体问题，获得初步的分析概括能力。 科学探究：经历简易热机模型的制作过程，提升科学探究能力。 科学态度与责任：培养发现问题、解决问题的能力，通过了解物理知识在实际生活中的应用，进一步提高学习物理知识的兴趣和能力。 初中物理鹿老师 重、难点 教学重点：热机模型原理及设计。 教学难点：在制作过程中主动发现问题并采取有效方法解决问题。 14.4 初中物理鹿老师 跨学科实践：制作简易热机模型 项目提出 热机是人们获得动力的重要机械，热机在生产生活中应用十分广泛。 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。 请同学们在学过的热机知识基础上，进一步查找相关资料，了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。 14.4 初中物理鹿老师 跨学科实践：制作简易热机模型 项目分析 蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力。蒸汽机的燃烧室在气缸外，属于外燃机，蒸汽机的工作物质是水蒸气。 汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的空气和汽油的混合物。 更安全，材料相对易得 要想完成热机模型的制作，我们首先跟随历史的发展进程来探索一下热机的发展史。 公元1世纪，古希腊数学家希罗发明了汽转球，这个汽转球是利用蒸汽产生的压力推动球体旋转，这是最早的蒸汽动力装置之一。 然后扫了18世纪末至19世纪初，詹姆斯·瓦特在1769年改进蒸汽机设计，使其成为高效动力装置。瓦特蒸汽机推动了工业革命，广泛应用于矿山、纺织和交通运输等领域。蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力。蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，而且蒸汽机的工作物质是水蒸气。 到19世纪末，德国工程师尼古拉斯·奥托发明四冲程内燃机，通过燃料直接在气缸内燃烧产生高温高压气体推动活塞，实现了更高效率的能量转换。内燃机推动了汽车、飞机等交通工具的发展。 内燃机中的汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的空气和汽油的混合物。 20世纪初，喷气发动机和火箭发动机相继出现。喷气发动机通过高温高压气体喷射产生推理，应用于航空领域；火箭发动机则进一步推动了航天事业的发展。 那我们做内燃机还是外燃机呀？ 制作采用燃料燃烧加热水产生蒸汽来做功的外燃机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，建议优先考虑前者。 14.4 初中物理鹿老师 跨学科实践：制作简易热机模型 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.用什么作热源？ 蜡烛、酒精灯等 2.工作物质是什么？ 水变成的水蒸气 3.如何将内能转化成机械能？ 准备一根细管，使水蒸气通过细管喷出，然后使细管对准汽轮机，推动汽轮机转动。 要想完成热机模型的制作，需要考虑下面一些主要问题。 首先用什么作热源？又用什么作工作物质呢？ 既然我们选择了外燃机的情况，那就需要燃烧燃料加热水，使其变成水蒸气。所以我们可以选择蜡烛、酒精灯等作为我们的热源，选择水变成的水蒸气作为我们的工作物质。 最后一个，也是最重要的问题：如何将内能转化成机械能？ 像我国古代的走马灯，他就是点燃底部的蜡烛，上升得热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。我们可以通过给水加热，水沸腾产生水蒸气，让水蒸气朝着一个固定的方向喷射，从而使汽轮机转动起来。那如何能够让水蒸气朝着一个固定的方向喷射呢？只需要准备一根细管，使水蒸气通过细管喷出，然后使细管对准汽轮机，推动汽轮机即可。 整个过程中，蜡烛燃烧时将化学能转化为内能，通过热传递将一部分内能转移给水，水吸收热量，温度升高，产生水蒸气。水蒸气推动汽轮机做功，将内能转化为机械能。 14.4 初中物理鹿老师 跨学科实践：制作简易热机模型 项目实施 请根据自己的设计，制作一个简易的热机模型。下面展示的是一个简易的汽轮机模型，供参考。 【材料】一个空易拉罐、中性笔、黏土或蓝丁胶、细铁丝、热熔胶、废纸板、蜡烛等。 【步骤】 ①取空易拉罐，在侧面中间部分挖一个洞，大小约等于中性笔的直径； ②将中性笔芯取出，截取笔尖部分和笔尾部分各一段； ③将截取好的两端中性笔安装到易拉罐中，并用蓝丁胶做好固定和密封； ④用细铁丝根据易拉罐的形状制作支架，并用热熔胶将支架固定在硬纸板上； ⑤制作一个小风扇，并将其安装固定在硬纸板上； ⑥将易拉罐安装在支架上，向易拉罐内注水，将笔的尖端对准小风扇的扇叶，点燃蜡烛，罐内水蒸气通过笔喷出，推动风扇转动。 14.4 初中物理鹿老师 跨学科实践：制作简易热机模型 项目实施 【能量转化原理】 蜡烛燃烧时将化学能转化为内能， 通过热传递将一部分内能转移给水， 水蒸气对扇叶做功，将内能转化为机械能。 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。 14.4 初中物理鹿老师 跨学科实践：制作简易热机模型 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。 初中物理鹿老师 谢 谢 $$