14.4　跨学科实践制作简易热机模型 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

该初中物理课件围绕“内能的利用”主题，聚焦热机工作原理与能量转化过程，通过观察汽油机模型、分析蒸汽机结构、设计简易热机装置等环节，构建从生活现象到科学概念的学习支架，层层递进引导学生理解能量如何从内能转化为机械能。 其亮点在于深度融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，以项目式学习为载体，突出模型建构与实验验证。例如在“易拉罐蒸汽机”制作中，学生需思考密封性、叶轮对准等问题，体现科学推理与质疑创新，同时关注能源与环境关系，强化科学态度与责任。该设计既提升学生动手实践与问题解决能力，又助力教师开展跨学科融合教学，实现知识迁移与素养落地。

第十四章　内能的利用 §14.4　跨学科实践制作简易热机模型 2022年课程标准 学习目标 1.结合物理热学、化学燃料知 识，了解热机工作原理，能运用 跨学科知识解释热机现象，解决 简单问题。 2.学会在实践中探究热机模型影 响因素，设计方案、收集证据， 对结果进行分析解释，培养跨学 科思维与实践能力。 1.理解热机能量转化原理与构造，掌 握工作循环过程。 2.通过制作热机模型提升动手与解决 问题能力，培养创新精神。 3.增强团队协作意识，关注热机与能 源、环境联系，提升综合素养。 【建议形式】：活动采用小组形式(4～6人一组) 项目提出 九年级全一册物理(RJ) 热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型 轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机等。热机在生 产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地 了解热机的工作原理，包括热机中的能量是如何转化的，热机中各部分 是如何协调工作的。 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。 项目提出 九年级全一册物理(RJ) 汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的空气和汽油的混合 物。蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产 生动力。蒸汽机的燃烧室在气缸外，属于外燃机，蒸汽机的工作物质是 水蒸气。 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？ 项目分析 九年级全一册物理(RJ) 通常而言，制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽(或直接加热空气)来做 功的外燃机，比制作在封闭缸体内燃烧燃料来做功的内燃机要安全，材 料也相对易得，建议优先考虑前者。 安全提示：制作简易热机模型时会遇到高温蒸汽、锋利的物体等， 要注意安全。 项目分析 九年级全一册物理(RJ) 项目1：仔细观察，实际体验 1. 在实验室中取一个汽油机模型，观察其主要的结构组成，并记录。 如图所示是四冲程汽油机的结构剖面图。 其中：①气缸；② ；③ ；④ ；⑤活 塞；⑥连杆；⑦曲轴。 火花塞　 进气门　 排气门　 项目准备 九年级全一册物理(RJ) 项目2：深度思考，提出问题 1. 通过观察体验，我们知道要制作简易热机模型，在制作工艺上可能会 遇到以下问题： 序 号 问题 可能的原因 1 简易热机模型 易拉罐和中性笔之间密封性不好 2 风扇转动不顺畅 蒸汽出气量不稳定 3 叶轮安装位置偏差 笔的尖端不能完全对准小风扇的扇叶 4 … … 项目准备 九年级全一册物理(RJ) 2. 总的来说，要设计能推动小风扇转动的蒸汽机，应该着重考虑以下几 个问题： (1)如何选一个高度合适的小风扇？ (2)如何使易拉罐和中性笔之间实现较好的密封性？ (3)如何选择适中的材料制作易拉罐支架？ 项目准备 九年级全一册物理(RJ) 项目3：设计方案，准备材料 1. 绘制简易热机模型简图，并在图中标注好各个结构名称。 项目准备 九年级全一册物理(RJ) 2. 准备材料： (1)一个空易拉罐； (2)一支去掉笔芯和尾塞的中性笔； (3)一台小风扇； (4)一个酒精灯。 项目准备 九年级全一册物理(RJ) 项目4：制作成品，试用调整 下面的制作方案供同学们参考。 材料 环节 步骤 一个空易拉罐 制作汽轮机 外壳 向易拉罐内部注入大约半罐水，水位不 要超过笔入口。 一支去掉笔芯和尾塞的中性笔 制作汽轮机 外壳 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。 一台小风扇 安装叶轮 笔的尖端对准小风扇的扇叶。 一个酒精灯 观察现象 将放置在易拉罐下方的酒精灯点燃，对 水进行加热；加热一段时间后，水开始 沸腾，产生蒸汽。当有蒸汽喷出时，扇 叶就转动起来。 项目实施 九年级全一册物理(RJ) 　　拓展：可以尝试使用不同形状和数量的叶片，观察对叶轮旋转速度 的影响。可以尝试在中性笔的另一端连接一个小发电机，观察汽轮机能 否发电。 项目实施 九年级全一册物理(RJ) 项目5：应用展示，讨论交流 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。 小组名 精密度 顺畅度 创意性 1 2 3 4 5 6 项目实施 九年级全一册物理(RJ) 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。 项目实施 九年级全一册物理(RJ) $