14.4 跨学科实践：制作简易热机模型&阶段训练二-【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 安徽专版）

第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 香因动层读 1.核心知识：热机的工作原理、热机工作时的能量转化。 2.学科素养：能够运用科学的方法和逻辑思雏来分析热机的工作原理，理解能量守恒定 律；通过制作简易热机模型，提高动手能力和实践技能。 3.活动步骤：项目提出、项目分析、项目实施、展示交流。 实践专项训练 1.右图所示的是17世纪 冷水箱 连杆 人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒 一种原始热机的示意 泉卫星发射中心点火发射。如图甲所示，火 活 图，以下是它对外做一 箭刚发射时，高温火焰向下喷射到发射台， 气缸 次功的过程的简要排水阀门 发射台遇到这样的高温容易发生 概述： 。为了保护发射台，在发射台的底部建 ①燃烧燃料，对锅炉里 了一个大水池，让火焰喷射到水中，利用水 的水加热，产生大量的水蒸气： 的 来吸收大量的热量。火箭 ②高温水蒸气通过锅炉与气缸间的阀门进 升空的瞬间，伴有庞大的白色气团，其实质 人气缸： 是 (选填“小水滴”“烟雾”或 ③关闭锅炉与气缸间的阀门，打开冷水箱与 “水蒸气”)。（前两空均填物态变化名称） 气缸间的阀门，向气缸内注入冷水： 上可乐瓶 高压气体 ④气缸内大量的水蒸气液化成水； 水 瓶塞 ⑤活塞向下运动，对连杆产生巨大的向下的 带阀门的金属管 拉力，从而对外提供动力做功。 (1)改变内能的方法有两种，①中通过 (2)制作并发射。各个小组的同学制作水火 的方法使水的内能增大。 箭并进行发射，如图乙所示。图丙是水火箭 (2)①中水蒸气液化，要 热量。 的结构示意图。对水火箭打气，打开阀门 (3)不计活塞质量，在④和⑤中，气缸内大量 后，水向下喷出，水火箭一飞冲天，如图乙所 的水蒸气液化成水，导致气缸内的气压减 示。使用打气筒打气时的能量转化过程与 小，在 的作用下，活塞向下 汽油机的 冲程相同，使水火箭 运动。 上升的力的施力物体是 2.在跨学科实践课上，某班级分小组开展了 (选填“地球”或“喷出的水”)。 “制作火箭模型”的项目化学习活动。下面 (3)项目评估。各个小组制作好了水火箭后 是该班级同学交流的实践过程，请帮助完成 开展飞行比赛，发现水火箭在竖直方向飞行 下列内容： 时上升的高度不容易测量。同学们讨论后认 (1)了解火箭的相关知识。北京时间2024 为可以通过测量 (写出 年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载 种即可)来评选出“最佳飞行奖”。 上份第十四章 阶段训练二 (范围：第十四章第1节~第4节 建议用时：30分钟) 一、填空题 冲程：仔细观察某汽油机的铭 1.下列图片所示的是内燃机的四个冲程。四 牌，发现标有“1800r/min”字样，则它正常 个冲程的顺序为 ,其 工作时，1秒钟对外做功 次 中甲冲程涉及的能量转化是 奢奢窗 第5题图 第6题圈 6.如图所示的是国产大型水陆两栖飞机“鲲 龙”AG600,它是国家为满足森林灭火和水 2.已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则 上救援的迫切需要而研制的大型特种用途 完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气， 飞机。该飞机在某次飞行中，消耗燃油2 (选填“可燃冰”或“煤气”)放出的 103kg,已知燃油的热值为4.6×10？J/kg, 热量多。1kg的可燃冰燃烧一半后，剩余可 则这些燃油完全燃烧放出的热量为 燃冰的热值 (选填“变大”“变 J:若这次飞行中飞机的发动机推 小”或“不变”)。 力做功2.3×101°J,则该发动机的效率为 3.如图所示，在试管内装适量的水，用塞子塞 %。 住管口，加热一段时间后，塞子受到水蒸气 二、选择题 的压力而冲出，此时水蒸气的内能转化为塞 7.人体内不断地发生释放化学能的过程。食物 子的 能。此过程中的能量转 也是一种“燃料”，其营养成分在人体细胞里 化与四冲程汽油机的 冲程 与氧结合，提供组织细胞所需的能量。一袋 相同。 饼干的营养成分表上标有“2361kJ/100g”, 以下物理量的含义与该标识的含义类似的 是 A.热值 B.热量 第3题阁 第4题图 4.教材改编题如图所示的是小球在地面弹跳 C.内能 D.比热容 的频闪照片。小球越跳越低，最终会静止， 8.某机器的能量流向图如下图所示。据此推 说明小球减小的机械能转化为其他形式的 测该机器可能是 能，而能的总量 (选填“增 废气带走机城损失 内能 机器 大”“减小”或“保持不变”) 使机械获得 5.(2024一2025郴州汝城月考)在汽油机的四 散热损失 个冲程中，机械能转化为内能的是 A,热机 B.电饭煲 冲程：如图所示的汽油机正在进行的是 C.电风扇 D.电热水器 九年级物理RJAH成 9.下列关于燃料的热值，说法正确的是( B.燃料燃烧时产生热量，这是将内能转化 A.燃料燃烧越充分，其热值越大 为化学能 B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量 C.蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增大 越少 D.蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的 C.焦炭的热值是3.0×10J/kg,完全燃烧 温度 1kg焦炭能放出3.0×102J的热量 三、计算题 D.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值 13.(2024一2025宣城宣州区月考)汽油发动机 将减小 每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动 10.(2024一2025滁州月考)下列关于能量及其 曲轴转动两圈。一台汽油机，活塞面积是 转化的说法，错误的是 50cm2,活塞行程是25cm,做功冲程燃气 A.电风扇吹风一电能转化为机械能 产生的平均压强为8×10Pa。若飞轮的 B.电热毯取暖一电能转化为内能 转速是2000r/min,热机效率为30%，问： C.钻木取火一内能转化为机械能 (1)做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是 D.人造地球卫星从近地点向远地点运 多少牛？ 动一动能转化为重力势能 (2)一次做功冲程中，平均压力做多少功？ 11.喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行探 (3)汽油机在1h内对外做多少次功？ 究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）： (4)汽油机工作1h要消耗多少千克汽油？ 扭转瓶子（如图乙）：轻轻扭动瓶盖，瓶盖被 (汽油的热值为4.6×10J/kg,结果保留一 瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图 位小数) 丙)。图乙所示的过程，与四冲程汽油机的 一个冲程相似，这个冲程是 A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 12.(2025长沙长郡教育集团期末)下图是蒸汽 机工作的原理示意图。关于蒸汽机的工作 过程所涉及的物理知识，下列说法正确的 是 进气管 滑块阀门 汽 曲柄帝动轮 榻炉 活塞气缸用煤或煤油做燃料 A.气缸内的蒸汽推动活塞做功，内能转化 为机械能 上册第十四章 25△10.解：(1)2kg柴油完全燃烧放出的热量 Q#=q=2kg×4.3×10J/kg=8.6X10J (2)牵引力做的功W-Fs-4.3X10N×10*m-4.3 ×10J 此柴油机的效率一×100关-8 8,6x10× 100%=0 圈核心素养专练 11.(1)相等不需要(2)温度计升高的示数(3)煤 油(4)小燃料燃烧放出的热量不能全部被水吸 收（合理即可） 专题练习一热学综合计算 1.解：(1)1大卡-1丁卡-1000×4.2J-4.2×10J 质量为50kg的运动员抱20km消耗的能量 E=30kg×20km×4.2×10J/(kg·km)=4.2× 10J (2)天然气完全然烧放出的热量Q一F-4.2×10J 天然气的热值4= Q_4.2X101=4.2×10J/m 0.1m3 2.解：(1)绝热容器巾水的体积为V=5L=6×10m 绝热容器中水的质量为肚x=PaV:=1.0×10kg/ m3×5X10÷m-5kg (2)水吸收的热量为Q一c体*(tt*)一4.2× 10JI/(kg·℃)×5kg×(44℃-40℃)-8.4×10J (3)不计热量损失，金属块放出的热量Q=Qa=8.4 ×10'J 该金属的比热容 Q做 8.4×103J 6e=m4(4-D-2kgX(92C-44C=0.875X 10J/(kg·℃) 3.解：(1)需要完金燃烧天然气的质量为 m=Q&=84X101 9天o+4.2×10J/kg =0.02kg (2》水吸收的热量为 Qa=72a=60%X8.4×10J=5.04×10J (3)水升高的温度为 49 5.04×105J ckm-4.2X10J7kg·CX2kg-60℃ 则水的末温为1=6十△：=20℃十60℃=80℃ 4.解：(1)壶中水的质量为 mg一PsVk-1.0X10kg/m×2X103m2-2kg (2)水吸收的热量为 Q=c*m*△1米=4.2×103J/(kg·℃)×2kg× (100:一25℃)=6.3×10°J (3)丁烷完全燃烧放出的热量为Qr:一mT:r:一2.5 ×10kg×1.8×102J/kg=1.2×103J 卡式炉的加热效率为 152 九E级挖理RAH板 ×10⅓-12×18×10%=2,5% 到Q灯 5.(1)10m/s (2)25% 6.解：(1)在0~10s内，汽车行驶的路程为120m,根据v =三可得，汽车的平均速度为=三-20里=12m/s t108 (2)似据图像可知，10s以后，汽车做匀速直线运动，处 丁平衡状态，此时光车受到的牵引力和阻力是·对平 衡力：其大小相等，光车发动机的功率是P=罗= t =Fu=f=4000NX201/s=8×10W (3)由于汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运 动，则0~20s内发动机做的有用功为W方=P=8× 10W×20s=1.6×10°J -Y×100%可得，Q4=W至=1.6X101-=1 根据？一Q 40% ×105J 0←20s内需要燃烧汽油的质量为m== 9大￥ 4X101=0.03kg ×10J/kg 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 母实践专项训练 1.(1)热传递(2)放出(3)大气压 2.(1)熔化汽化小水滴(2)止缩喷出的水 (3)飞行时间（合理即可） 阶段训练二 1.乙、丁、甲、丙内能转化为机械能 2.可燃冰不变 3.机减做功 4.保持不变 5.压缩做功15【解析】在内燃机的广作过程中，生 缩冲程是将机械能转化为内能的过程：由题图可知， 此时两个气门关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程： 若四神程汽沸机的飞轮转速为1800r/min.则该轮 每秒钟转30圈，因为·个工作循环飞轮转2圈，完成 4个神程，做功1次，做该汽油机每秒钟共做功15次 6.9.2×10°25【解析】这些燃油完余燃烧放出的热 量Q#=9mH￥=1.5X10'J/kg×2X10kg=9.2× 10“1:该发猫机的效率)票×10论-子8淡0 9.2×108J ×100%=25%. 7.A8.A9.C10.C11.B12.A 13.解：(1)做功冲程中，燃无对活来的平均压力 F=S=8×103Pa×50×104n=1000N (2)一次做功冲程中，平均压力做的功 W-Fx=4000×25×10m=1000J (3)因为飞轮的转速是2000r/nmin,即飞轮1min转 2000r,对外做功1009次，所以1h内汽油机对外做 功1000×60=60000次 (4)汽油机在1h内做的总功 Ws.=1000J×60000=6×10J X100%可得，汽油完全燃烧放山的总热量 由nQ w丝-6X101-2X10J Qi- 30% 由m-可得，汽潮机作1h消耗汽汕的质量 Q 2×10J 4.6X10j7kg≈4.3kg 章末复习提升 恩知识网络梳理 转化②不变③机被能①压缩⑤g(成V) 国易错易混整合 1.做功1800 2.B ©综合能力拓展 A基础题 1.机械压缩 2.做功30 3.B4.A5.A 6.C【解析】热机的效率与功率无关，故A错误。举托 车的热机效率比汽车的热机效率高，说明消耗同样多 的然料，壁托东做的有用功多，故B)借误。婪托车 的热机效率比汽车的热机效率高，说明做同样多的有 用功，举托车消耗的燃料少，故C正确。 7.解：)由。一罗可得，热水器中水的质量 m-p*V-1.0X103kg/nm2×0.08m2-80kg 水吸收的热量 Q=c*(t一e)=4,2X103J/(kg+℃)X80kgX (75-25℃)-1.68×10'J -×100%可得，大然气完全燃烧释放的热 (2)由刀厂Q 量Q-92-68X01-8.4x10j 20% 由Q做一gV可得，带要完全燃烧天然气的休积 v-会-品-12m B能力题 8.内不守何 9.做功3.22×10958【解析】做功神程中燃料燃烧 时化能转化为内能，燃气推动活塞向下运动，将内 能转化为机械能：汽油完全燃烧要放出的热苹Q:一 m9=7kg×4.6×10'J/kg=3.22×105J:水的质量 mn-QaQs 3.22×103J c*4c#d4.2X10jJ/(kg·C)X80℃≈ 958kg。 10.2.856×100 11.A12.A 13.(1)液体上升的温度(2)b(3)2.52×10偏小 【解析】(1)根据Q一cm△t可知，在液体的比热容与历 量相同时，液体吸收的热量多少与上升的温度有关， 故实验中应控制燃料燃烧的质量相同，根据液体上升 的温度比较燃料燃烧放山热量的多少。(2)根据图乙 可知，然烧燃料b时水的温度上升较多，表明在质量 相同时，燃烧燃料b时放热量更多，根据热伯的定 义可知，燃料b的热值更大。(3)用燃料a加热时水吸 收的热量为Q=c水m△=4.2×10/(kg·℃) 100×10kg×(80℃-20℃)-2.52×10J.不计热 超失，燃料心的热值为4是-兴 -2.52× 10J/kg。由于实验过程中存在热损失及燃料无法完 全燃烧等情况，水吸收的热量小于燃科完全燃烧放出 的热量，放计算结果与真实值相比偏小。 14.(1)80J (2)1200W (3)30% 第十五章 电流和电路 第1节两种电荷 ©课内基础闯关 1.摩擦败引轻小物体库仑 2.正扫同 3.C4.B 5.静电转移吸1轻小物体 6.1 题课外拓展提高 7.BA4 8.负得到金属箔带同种电荷 9.B10.D 11.D【解析】“静电分离”技术可让甲、乙金属板和油脂 液滴分别带上电荷。当烟雾由下往上从两个金屈板 之间通过时，空气和水汽由丁不带电可顺利通过，而 油脂液滴会被·侧的金厨板吸附，说明两测金丽根 带的电荷不时，且油滴与某一侧金属板带异种电荷； 由于油滴带负电荷，因面其被带正电的金属板吸引， 并在重力的作用下流入带正电的金屈板下方的油 林。故)正确，A、B、C错误。 ©核心素养专练 12.带电体会吸引轻小物休A与火角的相互作用力大 上则参考答案 153