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

第4节跨学科实践： 制作简易热机模型 【基础过关】 1.ABD点拨：水蒸发快慢与温度有关，蒸蛋 器内部温度越高，水蒸发越快，故A正确： 水吸收热量，内能增大，是通过热传递方式 实现的，故B正确；比热容是物质的一种特 性，与温度无关，水的温度升高以后，水的 比热容不变，故C错误；此实验将内能转化 为机械能，与热机工作时做功冲程的能量 转化相同，故D正确。故选ABD 2.B点拨：酒精燃烧后将化学能转化为内 能，通过热传递转移给水，A项正确；酒精 燃烧是把化学能转化为内能，B项错误；蒸 汽对外做功，内能转化为机械能，C项正 确：内能可以用来加热物体，也可以做功，D 项正确。故选B。 3.左做功 【能力提升】 1.D 2.减少做功 3.燃料盒水蒸气内内机械能做功 内能做功 4.(1)橡胶塞飞出，试管口有白雾产生。 (2)气体膨胀对外做功，内能减小。 (3)酒精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，水的内能增 加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越 来越多，对橡胶塞的压力越来越大，最后水 蒸气对橡胶塞做功，将内能转化为机械能。 (4)蒸汽机热机 【素养发展】 1.B 2.(1)内(2)D(3)做功 章末复习 【聚焦中考】 1.C2.B 3.B点拨：汽油机工作时要克服摩擦做额外 功，同时也存在热散失，并且废气会带走大 部分能量，所以汽油机的效率很低，不能达 到100%，A错误：汽油机工作时，燃料燃烧 产生的废气排到空气中会造成环境污染， B正确：汽油机的一个工作循环一般包括四 个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排 气冲程，在一个工作循环中，只有做功冲程 对外做功一次，C错误；汽油机在吸气冲程 中吸人的是空气和汽油的混合物，D错误。 4.AC点拨：加入润滑油使各零部件彼此分 离，可以减小汽油机零部件间的摩擦，A正 确；热机在工作时，总要克服机器零件间的 摩擦做功，还有热量的散失，导致热机的热 效率总小于100%，B错误；四冲程内燃机 的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排 气四个冲程组成的，在内燃机工作的四个 冲程中，只有做功冲程对外做功，其他冲程 都是靠惯性来工作的，C正确；若曲轴的转 速是1200r/min(20r/s),表示每秒曲轴 转动20圈，因为一个工作循环曲轴转2圈， 完成四个工作冲程，对外做功1次，所以，1s 内曲轴转20圈，共10个工作循环，40个冲 程，对外做功10次，D错误。 5.D点拔：四冲程内燃机一个工作循环的顺 序为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气 冲程，压缩冲程后气体温度都比吸气冲程 中气体的温度高，故吸气冲程中气缸内气 体的内能最小。题图A中，两气门关闭，活第4 节 跨学科实践：制作简易热机模型 知识梳理 一、项目提出 和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精 热机是人们获得动力的重要机械，在生 灯，一个支架 产生活中非常重要，为了更好地了解其工作 (2)制作步骤：向易拉罐内部注入大约半罐 原理及能量转化，我们可以制作一个简易热 水。将笔的尖端朝外，另一端插人易拉 机模型。 罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉 二、项目分析 罐如图14一4一1所示放置在支架上，笔 1.内燃机与外燃机 的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐 热机种类 内燃机 外燃机 下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就 举例 汽油机 蒸汽机 转动起来。该热机模型属于外燃机。 热源 汽油燃烧 燃料燃烧 汽油和空气 工作物质 水蒸气 的混合物 燃料燃 在封闭 在封闭 烧位置 缸体内 缸体外 简易汽轮机模型 能量转化 燃料的化学能·内能·机械能 图14-4-1 2.制作简易热机模型 四、展示交流 方案1：制作采用燃烧燃料加热水产生蒸 1.请大家展示自己的热机模型，看看谁的模 汽（或直接加热空气）来做功的外燃机。 型制作精细，运行顺畅，更有创意。 方案2：制作在封闭缸体内燃烧燃料来做 2.在展示交流中，谈谈你的热机模型的工作 功的内燃机。 原理，以及制作过程中的难点，说一说你 方案1比方案2要安全，材料也相对易 在制作过程中的心得体会，想一想在哪些 得，建议优先考虑前者。 方面还可以做得更好。 三、项目实施 (1)材料准备：一个空易拉罐，一支去掉笔芯 基础过关 1.(多选)小林学习完热机后，利用厨房里的蒸 2所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的 蛋器自制了一个简易“蒸汽机”，如图14一4 小孔喷出蒸汽，小林将自制的风车放在蒸蛋 器上方，成功地让风车转了起来。下列说法 A,烧瓶内的水通过热传递的方式增加了内能 正确的是() B.酒精燃烧将内能转化为化学能 A.蒸蛋器内部温度越高，水蒸发越快 C.蒸汽的内能转化为轮子的机械能 B.水的内能增大是通过热传递方式实现的 D.内能的一个重要应用是可以用来做功 C.水的温度升高以后，水的比热容变小 3.如图14一4一4所示是小林制作的简易“蒸汽 D.此实验展现了热机工作时做功冲程的能量 船”模型，将盛有一定量水的铜制容器安装在 转化过程 “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 行驶。该过程的能量转化与汽油机 的 冲程相同。 铜管 图14-4-2 图14一4一3 铜制 容 2.如图14一4一3所示是某实验小组设计的小 船休 蒸汽轮机，有关这个小蒸汽轮机的说法不正 用 确的是() 图14-4一4 能力提升 1.小吉和小林在校园科技节中展示了自制的热 2.如图14一4一6所示，气球内的气体喷出时， 机模型。小吉在塑料瓶内装入少量的液态乙 气体的内能将 (选填“增加”“不变” 醚，启动电子打火器，活塞瞬间飞出，如图 或“减少”)，该过程的能量转化与汽油机的 14一4一5甲所示：小林用酒精灯加热固定试 冲程相同。 管里的空气，结果活塞、连杆带动轮子转动起 来了，如图14一4一5乙所示。下列说法正确 的是( 燃料盆 图14-4-6 图14-4-7 3.如图14一4一7所示，加热试管使水沸腾，观 电子打火器 甲 察到小叶轮旋转起来。这个实验中热源是 图14-4-5 ,工作物质是 ,说明燃 料的化学能转化为 能，热量通过热 A.甲图中，活塞飞出是机械能转化为内能 传递转移给水，水沸腾变成水蒸气，水蒸气驱 B.甲图中，乙醚燃烧是内能转化为化学能 动小叶轮转动，水蒸气的 能转化为 C.乙图中，工作物质是酒精灯 小叶轮的 该过程相当于四冲程内 D.乙图中，活塞在试管中向右运动，相当于汽 燃机的 冲程。这个实验说明热机是 油机的做功冲程 利用 的装置。 4.为探究热机工作原理，同学们先进行了下面 的实验。如图14一4一8所示，在试管内装些 水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间。 图14-4-8 (1)可以观察到的实验现象是什么？ (4)此实验虽然简单，却基本展示了 (2)由此可得出的实验结论是什么？ (选填“蒸汽机”“汽油机”或“柴油机”)的 (3)实验过程中，能量是如何转化的？ 工作原理；人们发现利用内能可以做功， 并制造了各种利用内能做功的机械： 素养发展 1.【实验操作】某物理兴趣小组利用饮料瓶演示 2.【生话小实验】小吉是班里的小发明家，刚刚学 热机的工作原理，实验步骤如下： 了热机的他，制作了如图14一4一10所示的模 ①如图14一4一9甲，取一个空的饮料瓶，并 型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子 在瓶子下端开一个小口： 式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开 ②如图14一4一9乙，向瓶内喷入适量酒精： 塑料盒盖，向盒内滴人数滴酒精，再将盒盖盖 ③如图14一4一9丙，在瓶口处盖上纸杯，再 紧，然后按动电子式火花发生器的按钮… 在小孔处点火。 实验现象：纸杯被向上顶起。 u 盖纸杆 图14-4-10 喷入话宿 (1)在此过程中，酒精燃烧后燃气的 小孔 能转化为盒盖的机械能。 丙 (2)在这一实验过程中，你应当注意观察的 图14-4-9 是 下列关于该实验的分析正确的是( A.按动电子式火花发生器 A.步骤②中喷入适量酒精是在模拟压缩冲程 B.盒内的酒精 B.步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为 C.盒盖跳起的现象 内能 D.盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 C.酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 (3)汽油机的工作过程的 冲程与这 D.纸杯被顶起时，瓶内气体的内能增大 一实验过程中能量的转化是一致的。