第十四章 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型-【支点·同步系列】2025-2026学年新教材九年级上册物理（人教版2024）

的热量Q复=c*m△1=4.2×10J/(kg·℃)×0.1kg ×(98℃一18℃)=3.36×10J,且同一烧杯中的水沸 腾前后单位时间内吸收的热量相等，则整个过程甲、 乙两个烧杯中的水所吸收的热量分别为Q。一号Q -号×3.36×10*J-4.082×10j.Q2-Qa-告× 3.36×10J=4.48×10J,所以整个过程中，乙烧杯 中的水吸收的热量更多，故A错误。由图可得，第 3min时，乙烧杯中的水恰好沸腾，则吸收的热量Q@ =3.36×10'J,故B正确。整个过程消耗的煤油完全 燃烧放出的热量Q=9:m=4.6×10J/kg× 2.5×10kg=1.15×10J,故C错误。在整个过程 中，完全燃烧4g酒精所释放的热量Qm一g题m酒一 3.0×10J/kg×4×10kg-1.2×10J.可得酒精灯 加热的效率刀一Q 9-1.032X101-0.336- 1.2×10J 33.6%,故D错误. 专项提优一热学的综合计算 1.解：(1)放出的热量 Q=csm(1-4)=4.2×10J/(kg·℃)×6×10kg× (42℃-30℃)-3.024×10J (2)天然气放出的热量Q-Q-3.024×10'J 则天然气的体积 V=8-3024X10=9.45m 9天年3.2×10J/m 2.解：(1)该热水器内水的体积 V=100L=100dm2=0.1m 由p一晋可知，水的质量 m=eV=1.0×103kg/m×0.1m=100kg 水吸收的热量 Qa=cm(1一16)=4.2×10J/(kg·℃)×100kg× (60℃一20℃)=1.68×10J (2)水的温度升高30℃，水吸收的热量 Qa'=cm△=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×30℃= 1.26×10J -Q可知，天然气完全燃烧放出的热量 由一Q Q-Q:'-126X101-2.1×10j 60% 由Q=Vg可知，需要完全燃烧天然气的体积 y=Q=2.1×10J =0.5m g4.2×10J/m 3.解：(1)牛奶吸收的热量 Q:=C年m年△1=2.5×10J/(kg·℃)×0.2kg× (47.2℃-22℃)-1.26×104J (2)若不考虑热量损失，热水放出的热量 Qm=Q。=1.26×10'J 168 物理九年级RJ发 由Q=cm可知，热水的质量m4-Q k△正 1.26×10J 4.2X10J7kg·C)×(53.2C-47.2C-0.5kg 4.解：(1)该金属棒放出的热量 Q做=c金满车m生#△1金第#=0.42X10'J/(kg·℃)× 0.2kg×(820℃-20℃)=6.72×10J (2)因为不计热损失，所以Q=Q=6.72×10'J 由c=Q可得，水的质量 m△￥ Q 6.72×10'J m*-d”4.2X10J70g·C)x(20℃-10C可 =1.6kg 5.解：(1)炭完全燃烧放出的热量 Qt=gm线=3×10J/kg×0.04kg=1.2×10J (2)水吸收的热量 Q=c*m*△1=4.2X10J/(kg·℃)×1kg× (70℃-20℃)=2.1×10°J (3)测得炭火炉的热效率 98-210.175-1.5% 6.解：(1)汽车的平均速度 。-产-360k-90km/h 4h (2)全程消耗汽油的体积V=25L.=0.025m 汽油的质量m=eV=0.8×10kg/m×0.025m= 20 kg 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mg=20kg×4.5×10J/kg=9×10J (3)汽车全程所做的有用功 W=P1=25×10W×4×3600s=3.6×10J 则汽车发动机的效率 w_3.6×101-0.4=40% Q-9×10J 7.(1)2.94×103J (2)70℃ (3)1.2kg 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 实践训练 1.内机械C 2.B3.C 4.(1)熔化汽化小水滴(2)压缩喷出的水 (3)飞行时间 进阶突破 考向聚焦 1.做功扩散 2.D3.B 4.解：(1)体积为0.01m的可燃冰完全燃烧放出的热量 Qm=9gwV=7×10'J/m×0.01m=7×10°J第4节跨学科实践：制作简易热机模型 项目解读 安全须知 项目提出 1.使用明火（如酒精灯、 热机是人们获得动力的重要机械，热机在生产生活中非常重要 蜡烛)或电加热器时，远离易 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。 燃物，并且要准备灭火设备 (如灭火器、湿布)。 2.防烫伤：热机运行时， 项目分析 金属部件（如气缸、活塞）可 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？ 能产生高温，避免直接触碰。 2.工作物质是什么？ 3.机械防护：如有高速 3.如何将内能转化成机械能？ 旋转或往复运动的部件（如 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 飞轮、连杆)，注意保持安全 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。 距离，避免夹伤。 文 材料选择 项目实施 1.耐高温材料：气缸、管 准备材料：一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小 道等接触高温的部分需用金 风扇、一个酒精灯。向易拉罐内部注入大约半糖水。将笔的尖端朝 属（如铝、铜）或甜高温塑料， 外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置 在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精 避免材料熔化。 灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 2.密封性：幕汽或气体 驱动模型需确保接口密封 (如使用硅胶垫图或高温 展示交流 胶)，防止浸漏导致效率下降 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。 或造成危险。 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 3.轻量化设计：飞轮等 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 运动部件可选用轻质材料 方面还可以做得更好。 (如铝合金)，减少阻力。 实践训练 精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发 一、填空题 生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即 1.图甲为小昕自制的热机模型。她在矿泉水 飞出。此过程酒精燃烧产生的 瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧 能转化为塑料杯的 能，相当于 紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入雾状酒 图乙中的 (选填“A”“B”“C”或 樱理九年级RJ版 “D”)的能量转化过程。 三、综合题 4.在跨学科实践课上，某小组开展了“制作火 次性 塑料杯 箭模型”的项目化学习活动。下面是该小组 矿泉水 电火花 同学交流的实践过程，请帮助完成下列 发生器 内容： (1)了解火箭的相关知识：北京时间2024年 二、选择题 10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人 2.下图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型， 飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉 往铜质容器中盛一定量的水之后将它安装 卫星发射中心点火发射。如图甲所示，火箭 在船体上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一 刚发射时，高温火焰向下喷射到发射台的地 段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜 面，发射台遇到这样的高温容易发生 管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行 。为了保护发射台，工作人员在发射 驶。下列说法正确的是 台底建了一个大水池，让火焰喷射到水中， 钥质 铜管 容器 利用水的 来吸收大量的热量 (前两空均填物态变化名称)。火箭升空的 船体 用 瞬间，伴有的庞大白色气团实质上是 A,水变热是通过做功来改变内能的 (选填“小水滴”“烟雾”或“水蒸 B.“蒸汽船”运动时的能量转化情况与汽油 气”) 机的做功冲程相同 C.水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不 上可乐瓶 一高压气体 守恒 水 瓶塞 D.“蒸汽船”向左运动时主要将机械能转化 一带阀门的金属管 为内能 兮 3.如下图所示，在一个空易拉罐的底部钻一个 (2)制作并发射：该小组的同学制作了水火 小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷 箭并进行发射（如图乙），图丙是水火箭的结 雾，然后将一个空纸杯迅速套住易拉罐。用 构示意图。对水火箭打气，打开阀门，水向 细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃 下喷出，水火箭一飞冲天。使用打气筒打气 的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会 时的能量转化过程与汽油机的 “向前”飞去。以下说法正确的是 冲程相同，使水火箭上升的力的施力物 体是 (选填“地球”或“喷 出的水”)。 纸杯 (3)项目评估：各个小组制作好了水火箭后 开展飞行比赛，发现水火箭在竖直方向飞行 A.酒精燃烧越充分，其热值越大 时上升的高度不容易测量。同学们讨论后 B.纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 认为可以通过测量 来评 C.纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 选出“最佳飞行奖” D.纸杯飞出过程中的能量转化情况，与内燃 机的压缩冲程相同 上册第十四自