14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 课件-2025-2026学年九年级物理人教版（2024）全一册

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 一、课标要求 1.了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 2.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 二、学以致用 1.通过之前学习,我们知道生活中有很多交通工具采用了热机原理,如摩托车、拖拉机、汽车、火车与轮船等。请根据所学知识回答。 (1)摩托车的发动机在工作时,主要是将　　　能转化为　　　。  (2)为什么行驶一段时间之后,发动机外壳会烫手? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。  2.下图是生活中常用的高压锅。当高压锅内的气压达到一定值时,限气阀会被高压蒸汽顶起。 (1)限气阀被顶起的过程与汽油机的　　　　　　　冲程发生的能量转化相同。  (2)高压锅喷嘴处的“白气”是水蒸气　　　　　　　(填物态变化名称)形成的。  (3)用明火加热高压锅,是通过　　　　　　　改变内能的。  项目主题:通过前面所学热机知识制作简易热机模型。 材料选择: (1)热源:热源可以是　 。  (2)热机里面工作的物质:物质可以是　 。  (3)工作物质在什么容器中工作?　 。  (4)　 。  (5)　 。  备注:若不需要其他材料,(4)(5)可以不填;若材料不够,可以附加补充。 项目实施: (1)取一个空易拉罐,根据易拉罐的形状制作支架。 (2)向易拉罐内注入大约半罐水,将中性笔(去掉笔芯和尾塞)的尖端朝外,另一端插入易拉罐内,用胶将罐的开口处密封。 (3)将易拉罐放在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶,点燃易拉罐下方的酒精灯,罐内的水蒸气通过笔的尖端喷出,推动风扇转动。 以上是教材举例的实验步骤,如有其他设计模型,将步骤填写在下面横线上。       展示交流:   1.老师做了一个模拟热机工作原理的实验。如图所示,将一个空易拉罐的底部钻一个小孔,往易拉罐里喷少量酒精,然后将一个空的纸杯迅速套上。将易拉罐底部的小孔靠近点燃的酒精灯,纸杯就会“冲天”飞出去,下列说法正确的是(　　)。 D　 A.酒精燃烧时,将化学能转化为机械能 B.纸杯飞出去的过程,相当于内燃机的排气冲程 C.纸杯飞出去时,易拉罐对纸杯做了功 D.纸杯飞出去时,易拉罐内气体的内能减小 2.喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下探究:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图甲所示);扭转瓶子(如图乙所示);轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾(如图丙所示)。图乙和图丙所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程是(　　)。 A.吸气冲程和压缩冲程 B.压缩冲程和做功冲程 C.做功冲程和排气冲程 D.压缩冲程和排气冲程 B　 3.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意,如蒸汽机和汽油机,它们工作时,是将燃料的　　　　　　转化为　　　　　再转为　　　　　。下列模拟实验中:图甲为水蒸气驱动叶轮转动,图乙为上升的热空气驱动叶轮转动,则图　　　　　是汽油机的工作原理图。 　 化学能　 　 内能　 　 机械能　 　 乙　 4.老师在物理课上做的热机工作原理的模拟实验如图所示,在玻璃管中先加入少量酒精,将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体,然后用电子点火器点火,橡皮塞会向上弹出。 (1)橡皮塞向下压时,其能量转化与汽油机工作四冲程中的　　　冲程相同。  (2)若想让橡皮塞弹得更远,则可行的方法是   　(答出一条即可)。 　 压缩　 　橡皮塞下压更长距离　 5.在易拉罐侧壁的同一高度,用剪刀开3个小孔,小孔的开口方向要向同一侧,如图甲所示。将装有水的易拉罐放在加热工具上加热,如图乙所示。当水沸腾后,观察到　　　　　　的现象,从力与运动关系分析,其原因是力的作用是　　　　,从能量转化角度分析,原因是　　　　能转为　　　　能。 易拉罐转动　 　 相互的　 　 机械　 　 内　 6.“辽宁舰”上也使用蒸汽机。下图为简化的蒸汽弹射装置,它能带动舰载机在2 s 内达到起飞速度。气缸内蒸汽体积膨胀,推动活塞对外　　　　,使舰载机获得巨大的牵引力,此过程中蒸汽的温度　　　　(填“升高”或“降低”)。 　 做功　 　 降低　 7.制作简易热机模型。 (1)制作叶轮:如图乙所示,在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝,将铝片插在小缝中,在叶轮中心用锥子钻一个小孔,将铁丝穿过小孔,使叶轮能在铁丝上自由转动。 (2)组装“汽轮机”:按照图甲组装器材,注意调整叶轮的位置,使导管的管口正对着叶片。 (3)给烧瓶中的水加热直至沸腾,当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 (4)探究思考: ①酒精燃烧,　　　　能转化为水和水蒸气的　　　　。  ②汽轮机工作时,水蒸气对叶轮　　,又将　　　转化为　 　。  ③由②可知,水蒸气的内能　　　　,温度　　　　,故瓶口处喷出大量“白气”。 化学　 内能　 做功　 内能　 机械能　 减小　 降低　 8.在跨学科实践课上,某小组在老师的指导下开展了“设计火箭发射系统”的项目式学习活动。 【项目主题】 (1)制作简易火箭。 (2)优化火箭发射系统。 【项目实施】 (1)制作简易火箭。 通过课堂学习,知道火箭属于　　　　机。于是同学们以酒精为燃料制作简易火箭。 热　 如图甲所示,饮料瓶剪掉底,用纸壳做支架制成箭体。用喷壶向瓶内喷适量酒精后迅速将火箭立在桌面上,用点火器在火箭底部引燃酒精蒸汽,燃气就将瓶体顶飞出去了。简易火箭发射过程的能量转化流程图如图乙所示,请你补充完整:①　　　　,②　　　　。  内能　 机械能　 (2)优化火箭发射系统。 同学们在实践过程中考虑到直接用点火器点火距离火箭太近不安全,于是设计了如图丙所示的电路,将火箭扣在电热丝上,闭合开关一段时间后,电热丝的温度升高,从而引燃箭体内的酒精蒸汽,完成火箭的发射。 【项目拓展】 火箭专用的燃料被称为推进剂,推进剂在火箭发动机中剧烈燃烧为火箭飞行提供能量。液态甲烷可以作为低温推进剂,因为甲烷的比热容较　　　　,是良好的冷却剂。 大　 $