14.4 跨学科实践：制作简易热机模型&专题一 热量的相关计算-【学海风暴】2025-2026学年新教材九年级上册物理同步备课（人教版2024）

第④节 跨学科实践 实践项目解读 一、项目提出 热机是人们获得动力的重要机械，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 二、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？ 2.工作物质是什么？ 3.如何将内能转化成机械能？ 通常而言，制作外燃机比制作内燃机要安 全，材料也相对易得，建议优先考虑制作外 燃机。 三、项目实施 根据自己的设计，制作一个简易的热机 模型。 四、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。 已实践专项训练 一、选择题 1.点燃右图所示的走马灯底部的 蜡烛，扇叶可以在热空气的驱动 下转动起来。该过程与汽油机 工作中的哪个冲程的能量转化 过程相似 A.吸气冲程 B.压缩冲程 C做功冲程 D.排气冲程 九年级物理J版 :制作简易热机模型 二、综合题 2.我国航天技术已达到世界领先水平。在跨 学科实践课上，某小组开展了“制作火箭模 型”的项目化学习活动。下面是该小组同学 交流的实践过程，请帮助他们完成下列 内容： 一可乐瓶 一高压气体 吊一带阀门的 金属管 两 (1)了解火箭的相关知识：2024年10月30 日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F 遥十九运载火箭点火发射。如图甲所示，火 箭刚发射时，高温火焰向下喷射到发射台的 地面，发射台遇到这样的高温容易发生 。为了保护发射台，工作人员在发 射台底建了一个大水池，让火焰喷射到水 中，利用水的 来吸收大量的热 量。火箭升空的瞬间伴有庞大白色气团，其 实质是 (选填“小水滴”“烟 雾”或“水蒸气”)。（前两空均填物态变化 名称) (2)制作并发射：如图乙，该小组的同学制作 了水火箭并进行发射。图丙是其结构示意 图，对水火箭打气，打开阀门，水向下喷出， 水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时能量 转化过程与汽油机的 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”)。 (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 时上升的高度不容易测量。同学们讨论后 认为可以通过测量 (合理 即可)来评选出“最佳飞行奖”。 专题一 热量的相关计算 -<K4 考向①纯热学计算 3.我国有端午节吃粽子的习俗。蒸棕子是利 1.“淬火”是金属热处理工艺之一，即把金属制 用水沸腾时产生的水蒸气进行加热的，用 品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅 2.5kg的水蒸粽子，当水沸腾时，水温升高 速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一 了80℃。〔c求=4.2×103J/(kg·℃)，9w= 块质量为20g的铁制品加热到820℃，将它 3×102J/kg 投入某种液体中，该液体的初温是10℃，质量 (1)从加热至沸腾，求水吸收的热量。 是368g,铁制品和液体的温度达到20℃后不 (2)此过程若采用煤炉加热，煤炉加热水的 再变化。不考虑周围环境的影响和热损失， 效率为10%，求需要完全燃烧煤的质量。 铁的比热容为0.46×103J/(kg·℃)。求： (1)铁制品放出的热量。 (2)该液体的比热容。 4.张奶奶用柴火灶烧水，把一锅质量为5kg初温 为10℃的水加热到80℃，共消耗了0.8kg的 千木柴，已知千木柴的热值q=1.2×10J/kg, 2.国庆期间，小明一家去户外野炊。他们使用木 水的比热容为4.2×10J/(kg·℃)。求： 炭作为燃料，已知这种木炭的热值是2.8< 10J/kg,水的比热容为4.2×10J/(kg·℃)。 面水吸收的 (1)3kg木炭完全燃烧放出的热量是多少？ 国十全热 (2)若这些热量全部被锅内30℃的水吸收， 水的 可将多少千克水加热至80℃？ 上阳第十四章 29金 考向②热力综合计算 5.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为 50cm2,活塞冲程长6cm,满负荷工作时做 功冲程中燃气的平均压强为8×105Pa,飞轮 的转速为2400r/min。该汽油机满负荷工 作1min消耗汽油20g,则该汽油机的输出 功率为 W,该汽油机的效率为 。(已知汽油的热值为4.5× 102J/kg) 6.为响应国家“低碳环保，节能减 排”的号召，某市新上线一批以天 然气为燃料的新型公交汽车，其 参数如下图所示。某次行驶过程中，汽车搭 载人员及物品共3000kg,其所受阻力为总 重力的0.01倍。汽车40s内在水平路面上 匀速直线行驶400m,共消耗天然气 0.025kg(天然气完全燃烧，其热值为6.4× 10J/kg,g取10N/kg)。针对此次行驶过 程，求： 长度：12m 高度：3.2m 汽车质量：13000kg核载人数：75人 最大功率：180kW 最高速度：70km/h 轮胎与地面总接触面积：0.4m (1)汽车对地面的压强。 (2)汽车牵引力做功的功率。 (3)汽车发动机的效率。 430 九年级物理RJ版 7.某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公 路上以80km/h的速度匀速行驶了3km,消 耗汽油1.6L。已知汽油的密度为0.75× 103kg/m3,汽油的热值等于4.5×10J/kg, 假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为 20%。求： 中的周 发的 的 在市 8.随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来 越多地走进了寻常百姓家。一辆以汽油为 燃料的小汽车，在水平路面上匀速直线行驶 2300s,发动机的实际功率为20kW。汽油 的热值q一4.6×102J/kg,小汽车发动机的 效率为25%。求小汽车在这段路程中： (1)发动机所做的功。 (2)消耗汽油的质量。牵引力做功的功率P=W_L.4904X10」=4.14 t 3600s ×10W (3)汽油完全燃烧放出的热量 Q=mg=10kg×4.6×10J/kg=4.6×10J 汽车发动机的效率 W 0Q按 ×100%=1.4904X101×100%=32.4% 4.6×10J ©课外拓展提高 1.4.2×104.2 2.2.268×107.56 3.30%6.9×109 4.D 5.BD 6.解：(1)水吸收的热量 Q袋=c*m*(1-t)=4.2X103J/(kg·℃)×5kg <(100℃-20℃)=1.68×105J (2)普通煤炉完全燃烧煤放出的热量 Q-Qm=1.68X10」-=6×10J 28% 则华的质量：8入。02 (3)炉壁间水吸收的热量 Q每'=c*m*'(t-t6)=4,2×10J/(kg·℃)× 10kg×(40℃-20℃)=8.4×10J 双加热煤炉中水吸收的总热量Q颜=Q领十Q囊' 1.68×10J+8.4×10J=2.52×10°J 双加热煤炉的烧水效率 -9×100%=2.52X101×100%=42% 作=Qa 6×10J 四核心素养提升 1 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 实践专项训练 1.C 2.(1)熔化汽化小水滴(2)压缩喷出的水 (3)飞行时间（合理即可） 专题一热量的相关计算 1.解：(1)铁制品放出的热量Q数=c装m铁△1铁=0.46 ×10J/(kg·℃)×20×103kg×(820℃-20℃) =7360J (2)不考虑周围环境的影响和热损失，液体吸收的 热量Q=Q:=7360J 由Q=cm△r可知，该液体的比热容 7360J t=m.=368×10kgX(20℃-10℃)=2 ×103J/(kg·℃) 2.解：(1)3kg木炭完全燃烧放出的热量Q:一mg= 3kg×2.8×10J/kg=8.4×10J (2)这些热量全部被水吸收，则Q,=Q:=8.4< 102J 水的质量 8.4×10j m*=cty4.2×10J/kg·C)x(80℃30C =400kg 3.解：(1)水吸收的热量 Q=c*m*△1=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kgX 80℃=8.4×105J Q可得，煤完全燃烧放出的热量Q (2)由7一 Q_8.410」=8.4×10J 10% 由Q数一mg可得，煤的质量 m4-0-8,410-0.28kg qa 3X10'J/kg 4.解：(1)水升高的温度△1=80℃-10℃=70℃ (2)水吸收的热量 Q=cm△1=4.2X10J/(kg·℃)×5kg×70℃= 1.47×10°J (3)干木柴完全燃烧放出的热量Q=g=1,2< 10J/kg×0.8kg=9.6×10°J (4)柴火灶烧水的效率 Q=1.47×101≈0.153=15.3% 7-Q9.6×10J 5.480032% 6.(1)4×10Pa (2)1.6×10W (3)40% 7.解：(1)汽油的质量 m=V=0.75×103kg/m2×1.6×10-m =1.2kg 汽油完全燃烧放出的热量 Qa=mg=1.2kg×4.5×103J/kg=5.4×10J 有可得， (2)已知汽油机的效率为20%，根据刀一Q 汽车在行驶过程中做的有用功 W有用=Q=20%×5.4×10J=1.08×10J (3)汽车行驶的路程s=3km=3×10m 根据W=Fs可知，汽车的牵引力 上册参考答案 171 F=W有a=1.08×10J-3.6×10N 3×103m 因为汽车匀速行驶，所以汽车在行驶过程中受到的 阻力f=F=3.6×10N 8.解：(1)发动机所做的功 W=Pt=20×103W×2300s一4.6×107J (2)消耗的汽油完全燃烧放出的热量 Qa-W_4.6X101-1.84×10j 25% 消耗汽油的质量 m=Q=1.84×10 94.6×10J/kg =4kg 阶段训练（二） 1.内做功 2.做功不相同25 3.0.625 4.废气带走15 5.C6.A7.D8.B9.A10.A11.ACD 12.解：(1)0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q =mqx=0.6kg<1.4×10J/kg=8.4×102j (2)1个标准大气压下，水的沸点为100℃，由题意 可知，Q残=Q数=8.4人102J。由Q题=cm(1-to) 可知，水的质量m*=体一可 Q 8.4×10J 4.2×10J/(kg·℃)×100℃-20℃)=250kg (3)完全燃烧汽油跟完全燃烧氢燃料放出的热量 相等，即Q元谁=Q红 由Q=mg可得，需要汽油与氢燃料的质量之比 m汽浦：g Qnm Q91.4X10'J/kg 9汽海 9a9t4.6×107J/kg 70￥23 本章培优方案 @重点图片在线 ①化学②内③内①机械⑤吸气冲程⑥压 缩冲程⑦做功冲程⑧排气冲程⑨做功冲程 ⑩惯性⑩两®一⑧废气母内的减少 ⑥能量守恒定律 恩易错易混赏析 易错辨析(1)/(2)×(3)×(4)×(5)/ (6)J 图A层基础训练 1.内做功 172 九，年级物理RJ发 2.做功威小 3.6.72×1050.04 4.125032.6% 5.A 6.C 7.B 8.ABC 9.解：(1)完全燃烧一瓶燃气放出的热量 Qt=mw气9m气=0.25kg×9×10J/kg=2.25× 102J (2)0.007kg的燃气完全燃烧放出的热量 Qt'=mw'gm=0.007kg×9×10J/kg=6.3X 10J 该饮品吸收的热量 Q=Q*'=40%×6.3×10J=2.52×10J 该饮品的比热容 c= Q领 2.52×10J m(-to)= 2kg×(60℃-20℃)=3.15× 103J/(kg·℃) 图B层提升训练 1.做功比热容热值 2.5.04×10°4×10 3.做功24.甲乙 5.A 6.B 7.D 8.BCD 9.(1)800N (2)25% (3)5.4×10°m 第十五章 电流和电路 第1节 两种电荷 国课内基础闯关 1.电荷吸引 2.同种验电器 3.C 4.得到正 5.电子同种 6.C 7.轻小物体异种电荷互相吸引 ®课外拓展提高 1.负得到 2.负不带电 3.正负异种电荷互相吸引 4.C5.A6.B7.A8.BD ©核心素养提升 D