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

该初中物理课件聚焦“内能的利用”，核心围绕热机工作原理（四冲程能量转化）及简易热机模型制作，通过基础题回顾热机分类、能量转化等旧知，衔接规律小结构建理论支架，再引导实践制作，形成“理论-实践”学习脉络。 其亮点是跨学科实践与科学探究融合，以易拉罐、酒精灯制作蒸汽热机模型为载体，渗透物理观念（能量转化）、科学探究（分析效率低因并改进），如提出减小摩擦、靠近扇叶提升效率。学生动手深化能量认知，教师可借“习题-实践-反思”完整体系优化教学。

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 基础回顾 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 1.随着科技的发展，热机已经被应用到了不同的领域.下列设备工作过程中使用了热机的是 ( ) A.歼⁃20战斗机 B.奥运会比赛帆船 C.山地自行车 D.风车 热机的分类、工作过程及能量转化 A 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 2.关于热机，下列说法错误的是( A) A.汽油机的做功冲程是将机械能转化为内能 B.柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都靠飞轮惯性完成 C.汽油机在吸气冲程中，是将汽油和空气混合物吸入气缸内 D.柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部有火花塞 A 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 3.如图甲是　柴油　(选填“汽油”或“柴油”)机，该冲程为　压缩　冲程，发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的　比热容　较大.小刚对家中的小汽车进行了一些研究：如图乙所示，一个工作循环的正确顺序是　DBAC　(选填字母)； 柴油 压缩 比热容 DBAC 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 如图丙，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的脱脂棉，用力把活塞迅速压下，脱脂棉燃烧，该过程中是通过　做功　的方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图　B　(选填“A”“B”“C”或“D”)所示汽油机冲程中的能量转化情况一致；如图丁，其能量转化情况与图　A　(选填“A”“B”“C”或“D”)所示汽油机冲程中的能量转化情况一致.  做功 B A 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 规律小结：对四冲程汽油机工作过程及能量转化的理解 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 项目分析 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 　制作更为简易和安全的外燃机，可采用燃烧燃料加热水生产蒸汽(或直接加热空气)来做功.据此，思考并回答下面的问题： 1.可选择　酒精灯(合理即可)　来作为热源，此时用来做功的工作物质是　水蒸气(或空气)　.  2.如何将内能转化为机械能？ (1)对于内燃机，燃料直接在气缸内燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞对外做功； 制作简易热机模型的问题分析 酒精灯(合理即可) 水蒸气(或空气) 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 (2)对于外燃机，燃料燃烧释放热量，加热工作物质(　化学　能转化为　内　能)，工作物质推动活塞或其他机械部件(如扇叶)做功(　内　能转化为　机械　能).  化学 内 内 机械 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 项目实施 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 1.准备材料：一个空易拉罐，适量的　水　，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯，以及固定用的支架.  2.制作步骤： (1)向易拉罐内部注入大约半罐水. 思考为什么不加满？　若加满水，则笔 筒无法导出水蒸气，而且水沸腾时会溢出，造成危险　.  简易热机模型与交流 水 若加满水，则笔 筒无法导出水蒸气，而且水沸腾时会溢出，造成危险 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 (2)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.  思考如果不密封会导致什么后果？　水蒸气从易拉罐开口泄露，热机效率降低，甚至不足以使风扇转动　.  (3)如图所示，将易拉罐和小风扇分别固定在支架上，调整位置，令笔的尖端对准小风扇的扇叶.安装时要注 意　减小　(选填“增大”或“减小”) 小风扇转轴处的摩擦.  (4)点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来了. 尖端 水蒸气从易拉罐开口泄露，热机效率降低，甚至不足以使风扇转动　 减小 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 3.反思与拓展 (1)要用酒精灯的　外焰　加热，密封用的胶需要有较好的　耐热　性.  (2)查阅资料，对比市面上的内燃机和历史上的蒸汽机，发现所制作的热机的效率明显偏　低　(选填“高”或“低”)，为什么？　酒精灯加热时散发到空气中的热量太多；没有在密闭气缸内推动活塞或扇叶，大量水蒸气直接逸散到空气中，没有起到提供足够动力的作用(合理即可)　.  外焰 耐热 低 　 酒精灯加热时散发到空气中的热量太多；没有在密闭气缸内推动活塞或扇叶，大量水蒸气直接逸散到空气中，没有起到提供足够动力的作用(合理即可)　 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 (3)如何提高所制作的热机的效率？ ①减小风扇转动时的摩擦，可在转轴处涂上　润滑油　，有条件的还可以按装小型滚轮轴承；  ②让笔筒尖端适当　靠近　(选填“靠近”或“远离”)风扇的扇叶，或在周围加装挡板，限制水蒸气的运动，使其更好地推动风扇旋转.  润滑油 靠近 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 应用小测 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 1.如图所示是学校小制作比赛中的作品——自制蒸汽机，烧瓶瓶口的橡皮塞上插着“ ”型喷管，喷管的最上端通过球形磁铁吸到铁架台上，使烧瓶可以自由转动.当加热至水沸腾，水蒸气从喷嘴喷出，烧瓶开始快速旋转.下列说法正确的是( C) A.水沸腾时温度不断升高 B.烧瓶向水蒸气喷出的方向转动 C.水蒸气喷出时对喷管做功，内能减少 D.水蒸气推动烧瓶转动相当于内燃机排气冲程 C 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 2.如图是小明用可乐瓶制作的水火箭：先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中，水火箭加速上升时( D) A.瓶内气体温度升高 B.能量的总量变大 C.与内燃机的压缩冲程工作原理相似 D.其机械能由高压气体内能转化而来 D 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 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，比如蒸汽机和汽油机.如图所示，图　乙　是汽油机的工作原理图，图　甲　是蒸汽机工作原理图.  乙 甲 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 4.如图所示是一款斯特林发动机模型，这是一种　外　(选填“内”或“外”)燃机；酒精灯被点燃后加热气缸内气体，高温气体推动活塞对外做功，内能　减小　(选填“增大”或“减小”)，温度　降低　(选填“升高”或“降低”)，酒精灯继续加热气缸内气体从而实现往复工作.  外 减小 降低 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 5.九洲大道快速化改造时用到了挖掘机，其动力由柴油机提供.若完全燃烧2kg柴油能释放　8.6×107　J的能量，油箱中剩余柴油热值　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”).该柴油机能量流向如题图所示，则其效率为　36%　.(柴油的热值为4.3×107J/kg)  8.6×107 不变 36% 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 6.创新实践小组的同学在校园科技节上展示了自制“汽轮机”的过程： ①制作叶轮：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，如图甲所示. ②组装“汽轮机”：按照如图乙所示组装器材， 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动了起来. 第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 探究思考： (1)酒精灯燃烧，　化学　能转化为水和水蒸气的内能.  (2)汽轮机工作时，水蒸气对　叶轮　做功，又将内能转化为　机械　能.  (3)水蒸气对外做功后，内能　减少　(选填“增加”或“减少”)，温度　降低　(选填“升高”或“降低”)，发生　液化　(填物态变化名称)现象，故瓶口处喷出大量“白气”.  (4)请你说出一种提高此汽轮机效率的方法：　在小孔处加润滑油，减小软木塞转动时与铁丝之间的摩擦(合理即可)　.  化学　 叶轮 机械 减少 降低 液化 在小孔处加润滑油，减小软木塞转动时与铁丝之间的摩擦(合理即可)　  第十四章　内能的利用 基础回顾 项目分析 项目实施 应用小测 $