14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 课件- 2025-2026学年物理人教版九年级全一册

第十四章 内能的利用 1 第4节 跨学科实践:制作简易热机模型 学习任务一 了解热机的工作原理及工作过程 1.热机是利用_做功的机械。热机中的能量转化是_能转化为_能。 内能 内 机械 2.汽油机属于内燃机,它的工作物质是_的混合物。蒸汽机的燃烧室在汽缸 外,属于外燃机,蒸汽机工作时,燃料燃烧使水变成_,_推动活塞产生 动力,所以蒸汽机的工作物质是_。 空气和汽油 水蒸气 水蒸气 水蒸气 2 学以致用 例1 某一冷凝器蒸汽机的工作原理示意图如图所示:①打开阀门A并关闭阀门B,高压 蒸汽随即进入汽缸,推动活塞向上移动;②当活塞到达汽缸的顶部位置时,关闭阀门A 并打开阀门B,使得蒸汽流入冷凝器,汽缸内的压强降低,活塞随之下降。这一过程循 环往复地进行。请问,上述过程①与下列哪个冲程相对应( ) B A. B. C. D. 3 学习任务二 设计和制作简易热机模型 1.设计简易热机模型需要考虑的主要问题:(1)热源;(2)工作物质;(3)将内能 转化成机械能的方法。 2.制作简易热机模型 (1)准备材料:一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒 精灯、一个支架。 4 (2)制作步骤 以下为样例,请根据自己的设计选择材料,设计制作步骤(可附图说明)。 ①向易拉罐内部注入大约半罐水。 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。 ③将易拉罐如图所示放置在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶。 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。 5 学以致用 例2 在“跨学科实践:制作简易热机模型”活动中,小明利用厨房里的蒸蛋器自制了一个 简易“蒸汽机”,如图所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出水蒸气,小明将 自制的风车放在蒸蛋器上方,成功地让风车转了起来。下列说法错误的是( ) C A. 蒸蛋器内部温度越高,水蒸发越快 B. 水的内能增大是通过热传递的方式实现的 C. 水的温度升高以后,水的比热容明显变小 D. 此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 6 知识点 制作简易热机模型 1.小龙在活动中展示的自己制作的火箭模型如图所示。瓶子的内侧壁安 装一个遥控电火花发生器,给瓶内喷入少量酒精,盖上锥形纸筒,然后 用电火花发生器点燃瓶内酒精气体,看到纸筒向上飞出。下列说法正确 的是( ) D A. 纸筒飞出过程中机械能转化为内能 B. 瓶内酒精燃烧越充分,酒精热值越大 C. 纸筒飞出的原理与汽油机压缩冲程相同 D. 纸筒飞出后瓶内气体的内能减少 1 2 3 7 2.小辉在爸爸指导下制作的简易汽油机模型如图所示,将适量的汽 油喷入圆筒内,用软木塞塞住筒口,当放电针释放电火花时,软木 塞被冲出。下列说法正确的是( ) D A. 汽油的热值随其质量的变小而变小 B. 电火花使汽油燃烧的过程,将电能转化为汽油的化学能 C. 使用热值更大的燃料,一定可以提高热机的效率 D. 此装置可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程 1 2 3 8 3.在制作简易热机模型活动中,小明制作了如图所示的简 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 喷气,“蒸汽船”就向左行驶。 (1)蜡烛对铜制容器底部加热使容器内水温升高,这是通 过_的方式改变水的内能的。 热传递 (2)当铜管向右喷气时,“船体”向左运动。这个过程的能量转化是_能转化为_ 能。这与内燃机的_冲程相同。 内 机械 做功 1 2 3 9 【基础巩固】 甲 1.在“制作简易热机模型”实践活动的展示交流环节,小迪展示的是 蒸汽机模型,她选择烧瓶、酒精灯、带导管的橡皮塞和小风扇,组 装了如图甲所示的模型。 (1)小迪讲解:图甲中,用酒精灯加热烧瓶内的水,水蒸气从导管 中喷出,推动小风扇转动,将_能转化为_能,实现了利用 _来做功的目的。 内 机械 内能 1 2 3 10 (2)小迪提出问题:内能需要依靠燃料燃烧获得,为了提高内能的利用效率,图乙相 比图甲有什么改进之处?_ (写出一条即可)。 燃料在气缸内部燃烧,能量损失少,效率相对较高 乙 1 2 3 11 2.小恩同学设计并制作了如下的汽轮机模型,并开展了相关的探究活动。 (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。 (2)组装“汽轮机”:组装器材,注意调整叶轮的位置,使导管的管口 正对着叶片,如图所示。 (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。 燃料燃烧时化学能转化为内能,内能再转化为机械能 内能损失多,热机效率低 (4)探究思考 ①汽轮机的工作原理是_。 ②请从内能的利用效率方面作出评价:_。 1 2 3 12 【能力提升】 3.小东学习了热机后,想制作一个压缩空气动力小车。 (1)小东将充满气的气球捆绑在小车上,制成压缩空气动力小车,当气球向右喷气时, 静止的小车向左运动起来了,如图甲所示。这说明力可以改变物体的_。细心 的小东还发现喷完气的气球嘴内壁湿漉漉的,原因是_ _。 运动状态 球内气体对外做功,导致内能减 小、温度降低,水蒸气遇冷液化形成小水滴 1 2 3 13 乙 (2)为制造压缩空气动力汽车,工程师将装有压 缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接起来,该发动 机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程,示意 图如图乙所示。该发动机对外做功的是_ (选填“进气”或“排气”)冲程。若该发动机的转速 为,则 内发动机对外做功_次。 进气 20 (3)和传统汽油机相比,压缩空气动力汽车的优点是_。 无污染 1 2 3 14 $