14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 课件-2025-2026学年人教版九年级物理全一册

该初中物理课件聚焦热机能量转化及工作原理，从生活中热机的广泛应用导入，引导学生结合已学知识动手制作简易热机模型，搭建理论与实践的学习支架，帮助学生理解内能转化为机械能的过程及热机工作协调机制。 其特色是以跨学科实践为核心，用易拉罐、笔芯等常见材料制作模型，体现科学探究；通过展示交流比较机械效率、分析改进方案，培养科学思维（模型建构、分析论证）；结合蒸汽船、电火花发生器等模型实例强化能量观念。学生能深化理解并提升动手能力，教师可通过实践活动提升课堂互动与知识应用效果。

第十四章 内能的利用 第4节 跨学科实践制作简易热机模型 1 项目提出 热机是人们获得动力的重要机械,在生产生活中有着广泛的应用。我们在已经学习的知识的基础上,亲自动手制作一个热机模型,更好的理解热机中能量是如何转换,热机各部分是如何协调工作的。 胡 友 (胡) - 视频要扣 项目分析 如何将物理理论与实际制作结合起来,完成简易模型的制作? 需要重点考虑的问题。 1.用什么做热源? 2.工作物质是什么? 3.如何将内能转化成机械能? 综合考虑安全性和材料的可获得性,应选择安全可控且常见的热源(如酒精灯或燃烧皿)作为热源。加热水产生水蒸气,由水蒸气推动轻小物体(如小风车)做功。 项目实施 制作一个简易热机模型 1.材料准备:一个空易拉罐,一支去掉笔芯和尾塞的中性笔,一台小风扇,一个酒精灯。 2.制作步骤:向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外,另一端插入易拉罐内,用胶将罐的开口处密封。将易拉罐如图所示放置在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯,当有蒸汽喷出时,会发现扇叶转动起来,该热机模型属于外燃机。 3.测试调整:如果扇叶旋转不够快,可以调整笔芯的位置或增加酒精灯的火焰强度。 展示交流 1.让大家的模型都运转起来,看看谁做的模型运行流畅,比较一下哪个模型机械效率高,并分析其原因? 2.交流一下制作过程中的心得体会,想一想哪些方面可以做的更好? 3.思考一下还可以做出什么样的新设计? 1. (10分)如图显示了热机的共同特点,其中虚线圈内应该填( A ) A. 内能 B. 电能 C. 动能 D. 势能 A 1 2 3 4 5 2.如图所示为小昕自制的热机模型,她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔,把电火花发生器紧紧插入孔中,实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯,按动电火花发生器的按钮…… (1) 在此过程中,酒精燃烧后的燃气的 内 能转化为塑料杯的机械能。 内 1 2 3 4 5 (2) 在这一实验过程中,你应当注意观察的是 D 。 A. 按动电火花发生器 B. 瓶内的酒精 C. 塑料杯跳起的现象 D. 塑料杯跳起的瞬间瓶内出现的现象 D 1 2 3 4 5 3.如图甲是小科制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上,用蜡烛对铜制容器底部加热,一段时间后铜管会向右喷蒸汽,“蒸汽船”就向左行驶。 (1) 蜡烛对铜制容器底部加热导致容器内水温升高,这是通过 热传递 的 方式改变水的内能。 热传递 1 2 3 4 5 (2) 采用铜制容器来加热,是因为铜金属具有良好的 导热 性。 (3) 铜管向右喷蒸汽,“船体”向左行驶,这个过程的能量转化是 内 能转化为 机械 能。这与四冲程汽油机的 做功 (填冲程名称)冲程相同,该冲程的工作原理图为图乙中的 D (填“A”“B”“C”或“D”)。 导热 内 机械 做功 D 1 2 3 4 5 4. 图甲易拉罐用带导管的胶塞塞住,装入适量的水,用酒精灯给易拉罐中的水加热至沸腾,水蒸气会驱动小叶轮转动。这样的装置类似热机。从牛顿提出蒸汽机模型,到瓦特将之变成现实,再到后来的内燃机,热机的发展历程倾注了无数科学家的心血。 (1) 内能需要依靠燃烧燃料获得,为了提高对内能的利用效率,请说出一项图乙装置相比图甲的改进之处: 燃料在气缸内部燃烧,热损失少,效率相对较高 。 燃料在气缸内部燃烧,热损失少,效率相对较高 1 2 3 4 5 (2) 实践小组同学按下列方法制作热机模型: 制作气缸: 将易拉罐清洗干净,剪去顶部和底部,得到一个圆柱形的气缸。 制作活塞: 将笔芯剪成两段,取其中一段作为活塞杆,另一段作为活塞头。将活塞头插入活塞杆的一端,并用胶水固定。 组装活塞和气缸: 在活塞头上涂抹少许凡士林,然后将活塞插入气缸中,确保活塞能够顺畅地上下运动。 制作连杆: 将剩余的笔芯剪成两段,取其中一段作为连杆,将连杆的一端与活塞杆连接,另一端与小风扇的转轴连接。 1 2 3 4 5 原理是利用酒精灯加热气缸内的空气,空气受热膨胀推动活塞向上运动,活塞运动到气缸顶部时,气缸内的空气冷却收缩,活塞在重力和外界气压的作用下向下运动,完成一个工作循环。 ① 此模型选用易拉罐的缺点是 当活塞运动到气缸顶部时,气缸内的空气冷却收缩,易拉罐易形变 。 ② 为了此装置能连续完成多个工作循环,可给装置设置 飞