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

该初中物理导学案围绕“内能的利用”中简易热机模型的制作展开，引导学生理解热机将内能转化为机械能的工作原理，通过制作简易汽轮机或自主设计模型深化对能量转化过程的认识。课堂以汽车、轮船、飞机的热机图片导入，结合生活实例提问“热机如何提供动力”，衔接已学的热机基本概念，搭建“理论学习—实践制作—原理应用”的学习支架。 资料突出跨学科实践特色，通过“分析核心要素—设计制作—展示交流”的合作探究环节，培养学生科学探究能力（动手制作、小组协作）和科学思维（模型建构、问题解决），强化能量观念的物理观念。智能演练包含选择、填空、简答及实践设计题，注重联系实际与创新，安全提示和反思改进环节渗透科学态度与责任，助力教师高效开展实践教学。

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 班级： 姓名： 【学习目标】 1.结合热机知识，理解简易热机模型（如简易汽轮机）的工作原理，清晰认识内能转化为机械能的能量转化过程。 2.能依据教材示例或自主设计，选择合适材料制作简易热机模型，提升动手实践与跨学科应用能力。 3.通过展示交流，能准确阐述模型的工作原理、制作难点及改进思路，增强科学探究与表达能力。 【学习重点】 理解简易热机模型的工作原理（内能→机械能的转化），完成模型的设计与制作。 【学习难点】 自主设计并优化热机模型，清晰解释能量转化与部件协调工作的过程。 【学习过程】 一、情景导入 展示汽车汽油机、轮船柴油机、飞机喷气发动机的图片，提问：“热机是如何将内能转化为机械能，为我们提供动力的？如果亲手制作一个简易热机模型，能更直观感受这个过程。今天，我们就来尝试制作简易热机模型！” 二、自主学习・快乐感知 阅读教材内容，完成填空： 1.热机的核心作用是将______能转化为______能，为生产生活提供动力。 2.汽油机属于______燃机，工作物质是气缸内的______与汽油的混合物；蒸汽机属于______燃机，工作物质是______。 3.教材示例的简易汽轮机模型中，利用______加热水产生蒸汽，蒸汽喷出推动______转动，实现______能到______能的转化。 4.制作简易热机模型时，若采用燃烧燃料加热水产生蒸汽的方式，要注意______（安全提示，如防高温、远离易燃物等）。 三、合作探究・快乐学习（具体活动任务） 活动一：分析热机模型的核心要素 任务：小组讨论教材 “项目分析” 中的问题，明确制作简易热机模型需考虑的关键要点： ① 热源选择：可选用酒精灯（化学能→内能）、电加热器等，为模型提供内能。 ② 工作物质确定：如蒸汽（模仿蒸汽机）、加热的空气（模仿外燃机）等，负责传递内能。 ③ 内能→机械能的转化方式：通过工作物质的膨胀、喷射等，推动叶轮、活塞等部件运动，输出机械能。 结论：热机模型需包含 “能量输入（燃料 / 电能→内能）→工作物质传递内能→工作物质推动部件（机械能输出）” 的完整环节。 活动二：设计并制作简易热机模型 任务：以小组为单位，参考教材示例（简易汽轮机：易拉罐、笔芯、小风扇、酒精灯等），或自主设计（如简易活塞式热机），完成模型制作，步骤如下： ① 确定模型类型：选择外燃机（如汽轮机、简易蒸汽机），或参考内燃机原理进行简化设计。 ② 准备材料：根据设计清单准备材料（如易拉罐、吸管、蜡烛、小叶轮、胶水、支架等）。 ③ 制作过程：组装热源、工作物质容器、能量转化部件（如叶轮、活塞连杆），确保密封良好、操作安全。 ④ 测试与调整：点燃热源，观察模型运行情况，调整部件（如蒸汽喷口方向、叶轮位置）以优化运行效果。 要求：制作过程中记录 “材料选择”“制作难点”“调整措施”，为后续展示交流做准备。 活动三：展示交流与反思改进 任务：各小组展示自制热机模型，完成以下交流： ① 演示与原理说明：演示模型运行，阐述能量如何从热源传递到工作物质，再转化为机械能。 ② 难点与解决办法：分享制作过程中的难点（如密封不严导致蒸汽泄漏、叶轮转动不顺畅等）及解决办法。 ③ 反思与改进：反思模型的不足，提出改进思路（如优化热源效率、改进工作物质的喷射方式等）。 总结：教师点评各小组模型，强调热机 “内能→机械能” 转化的核心逻辑，以及跨学科实践中 “物理知识与工程制作” 的结合要点。 四、智能演练・快乐升级（多样题型） 一、选择题 1.热机的基本工作原理是（　　） A. 机械能转化为内能 B. 内能转化为机械能 C. 电能转化为机械能 D. 化学能直接转化为机械能 2.教材示例的简易汽轮机模型中，能量转化的正确顺序是（　　） A. 化学能（酒精）→内能（蒸汽）→机械能（叶轮） B. 内能（酒精）→化学能（蒸汽）→机械能（叶轮） C. 机械能（酒精）→内能（蒸汽）→化学能（叶轮） D. 化学能（酒精）→机械能（蒸汽）→内能（叶轮） 3.关于外燃机与内燃机，下列说法正确的是（　　） A. 外燃机的工作物质在气缸内燃烧 B. 内燃机的工作物质在气缸外燃烧 C. 教材示例的简易汽轮机属于外燃机 D. 汽油机属于外燃机 二、填空题 1.制作简易热机模型时，选择外燃机类型更安全，因为燃料燃烧在______（选填 “气缸内” 或 “气缸外”），避免直接接触工作部件。 2.热机模型中，工作物质的作用是______内能，并将其转化为______能。 三、简答题 1.某小组制作的简易热机模型运行时，叶轮转动很慢，请分析可能的原因，并提出改进建议。 2.从能量转化的角度，说明 “热机模型中，热源的能量不能 100% 转化为机械能” 的原因。 四、实践设计题 请设计一种 “利用蜡烛加热空气推动小风车转动” 的简易热机模型，画出简易示意图，并说明各部分的作用及能量转化过程。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $