14.4 跨学科实践制作简易热机模型 课时检测--2025-2026学年人教版物理九年级全一册

姓名_________ 日期______ 等第_____ 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 【知识梳理】 1. 热机的工作原理是将燃料燃烧产生的________能转化为________能而获得动力的机械。根据燃烧室的位置不同，热机可分为________机和________机。 2. 内燃机的燃料在气缸内燃烧。它的工作物质是气缸内的________和燃油混合物。外燃机（蒸汽机）的燃烧室在气缸之外，蒸汽机的工作物质是________。 3. 要完成热机（建议优先考虑外燃机）模型的制作，需要考虑下面一些主要问题。 （1） 你准备用________作热源。（2） 工作物质是________。 （3） 将热源产生的________能转化为________能来获得动力。 4. 请根据自己的设计，并参考教材中的示例，制作简易的热机模型。 【课时检测】 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. 内能 B. 电能 C. 动能 D. 势能 2. (14分)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________能转化为塑料杯的机械能。  (2) 在这一实验过程中,你应当注意观察的是________。  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 3. (24分)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____________的方式改变水的内能。  (2) 采用铜制容器来加热,是因为铜金属具有良好的________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________能转化为________能。这与四冲程汽油机的________(填冲程名称)冲程相同,该冲程的工作原理图为图乙中的________(填“A”“B”“C”或“D”)。  4. (32分) 跨学科实践·工程实践 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:________________________________________________。  (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。 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____________________________________________________________。  ② 为了此装置能连续完成多个工作循环,可给装置设置________和________。(填写汽油机的部件名称)  5. (20分)热机在人类生活中发挥着重要作用。汽油机、柴油机都属于热机中的内燃机,它们的结构和工作原理基本相似。飞轮可看成一个杠杆,活塞、连杆是固定连接,为飞轮旋转提供动力,使其克服曲轴的阻力并带动曲轴旋转,进而使车辆运行。同排量(气缸总容积相同)的情况下,汽油机动力小、机械效率一般为20%~30%;柴油机动力大、机械效率可达45%。如表所示为汽油机和柴油机相关参数的比较,试分析两者的动力、机械效率存在差别的原因。 汽油机 柴油机 燃料种类及性质 汽油;密度小,易挥发,燃烧较快,燃烧效率低 柴油;密度大,不易挥发,燃烧较慢,燃烧效率高 构　造 气缸、连杆较短,飞轮较小 气缸、连杆较长,飞轮较大 吸入气缸的物质 汽油和空气的混合物 空气 缸容积比 10∶1 23∶1 点火方式 上方有火花塞,在压缩冲程末产生电火花,点燃汽油 上方有喷油嘴,在压缩冲程末喷出雾状柴油液滴,遇到气缸里的高温空气,迅速燃烧 参考答案 【知识梳理】 1、内；机械；内燃；外燃；2、空气 水蒸气；3、燃料；蒸汽；内；机械； 【课时检测】 1、A；2、内；D；3、热传递；导热；内；机械；做功；D；4、燃料在气缸内部燃烧,热损失少,效率相对较高；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；飞轮；排气门；5、由表中数据可知,汽油机和柴油机在动力方面:① 柴油机压缩冲程前后气缸容积比大,做功冲程活塞受到的压力大,推动飞轮转动的力大;② 柴油机飞轮大,动力臂大,根据F1l1=F2l2可以克服更大的阻力。机械效率方面:① 柴油机吸入的是空气,同排量的情况下,氧气更充足,有利于柴油的充分燃烧;② 柴油以雾状油滴的形式喷出,遇到高温迅速汽化,增大了可燃物与助燃剂的接触面积,燃烧更充分;③ 柴油机的气缸长度长,燃油推动活塞的距离大;④ 柴油机压缩冲程前后压缩比大,缸内气压大,燃气对活塞的压力大,根据W=Fs,燃气对活塞做的功多,转化得到的机械能大 1 学科网（北京）股份有限公司 $