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

该初中物理课件围绕“制作简易热机模型”展开，核心知识点为热机的能量转化（化学能→内能→机械能）及模型设计原理。通过“项目提出”引导学生结合热机基本结构与原理，从确定工作物质到组装改进模型，形成“理论学习—实践设计—问题改进”的学习支架，衔接内能利用与机械运动知识。 其亮点在于以项目式跨学科实践为主线，融合科学探究（设计不同工作物质模型、改进密封缺陷）与科学思维（模型建构、能量转化分析），如通过水蒸气、热空气模型对比及素养拓展题（走马灯、内燃机能量流向）深化能量观念。采用合作探究与分层作业，助力学生提升实践能力与科学素养，为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

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 物 理 九年级全一册 1 科学思维：能根据热机的能量转化特点设计出适合的简易模型。 ◎重点：能够使用正确的能量转换模式输出机械能。 2 【项目提出】 根据热机的工作原理及相关知识，制作一个简易热机模型 【项目分析】 1.了解热机的基本原理。 2.用所设计的热机完成一定的工作。 3.根据设计方案和成果进行评价和改进。 3 【项目实施】 一、热机的基本原理 1.主要结构：__________________________ 2.原理：需要一个热源通过燃烧将化学能转化为______能，然后再通过 做功的方式转化为转动装置的________能。 热源、转动装置、传动装置 内能 机械能 4 对于热机来说，在使用时，能量的损失主要来自____________、______ ___、__________等方面，在制作简易热机模型时需要让尽可能多的____能 转化为机械能。 燃烧不充分 热损 失 摩擦损失 内 5 二、设计简易热机模型 1.确定热机的工作物质 （1）参考走马灯可以直接用加热的空气作为工作物质（能量转化效率低）。 （2）参考蒸汽机可以使用加热水产生的水蒸气作为工作物质（便于操作）。 （3）参考内燃机可以采用燃烧后的高温高压燃气作为工作物质（难度较大）。 6 2.根据设计的方案准备器材与组装模型 （1）科学兴趣小组组装了如图1所示的简易热机模型。 图1 7 该热机模型中的工作物质是________（选填“热空气”“水蒸气”或“高温 高压燃气”），若此时将风车放置在酒精灯火焰上方一定高度，我们会看到 风车______（选填“转动”或“不转动”）。 水蒸气 转动 8 （2）经过思考后，小组成员发现，气体被压缩后再做功，会产生更大的推 力，于是设计了另一种热机模型，设计图如图2所示。#1.2 图2#1.2.1.1 9 ①该热机模型中的工作物质是________（选填“热空气”“水蒸气”或“高温高 压燃气”），但由于整个装置是密封的，从而产生了更大的动力。 热空气 ②当热源开始加热时，气缸___（选填“”或“ ”）中的空气通过________的 方式增大了自身的内能，从而推动活塞___（选填“”或“ ”）带动飞轮转动， 从而将内能转化为机械能。 热传递 10 图3 （3）在经过理论研究后，有成员提出该装置的缺陷， 由于活塞和气缸 之间不是完全密封的，所以气体受 热膨胀后产生的推动力不足，因此再一次进行改进， 重新绘制了如图3所示的设计图。#1.3 11 作业目标 1.知道热机的能量转换形式 2.了解不同热机的工作物质 作业用时 建议用时： 实际用时：____ 答错题题序 12 1.如图所示的是一盏“走马灯”，点燃底部蜡烛，观众惊奇地看 到纸片小人的影子动了起来。加热时，空气上升驱动扇叶转动 的能量转化过程与四冲程汽油机的______冲程相同。 做功 13 2.如图所示的是某内燃机的能量流向图。该内燃机的效率为______，该内燃 机是在______冲程获得动力的。 做功 14 3.如图，用酒精灯给试管中的水加热，一段时间后皮塞被 冲开，下列说法正确的是( ) C A. 酒精的质量越大，酒精的热值越大 B. 燃烧放出的热量全部被试管中的水吸收 C. 水是通过热传递的方式增加内能的 D. 皮塞被冲开是机械能转化为内能的过程 15 4.下列说法正确的是( ) A A. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 B. 燃料燃烧更充分，可以增大热值 C. “钻木取火”是通过热传递的方式改变物体的内能 D. 海边昼夜温差变化比沙漠中小，是因为水的比热容比沙石的小得多 16 5.电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产 生的燃气能将盒盖喷出很远，实验时在盒内滴入 的酒精 。对此实验过程， 以下说法正确的是( ) D A. 酒精燃烧将内能转化为化学能 B. 燃气在喷出过程中内能增大 C. 能量转化方式与汽油机的压缩冲程相同 D. 酒精燃烧放出的热量可能小于 17 6.如图所示的是某同学制作的“酒精冲天炮”，使用时首先将少 量酒精喷入塑料瓶，接着用热水淋湿瓶子，迅速将瓶子安装在 装有电子打火器的发射器前端，随后按动开关引燃酒精蒸气， 发现瓶子向下喷气的同时腾空而起。淋湿瓶子是为了使酒精发 生______（填物态变化名称）；瓶内酒精燃烧，瓶子冲出过程 汽化 做功 相互 的能量转化与汽油机的______冲程相同；瓶子向下喷气升空过程利用了物体 间力的作用是______的。 18 7.如图，试管里盛适量水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热 试管使水沸腾，玻璃管口冒出“白气”推动管口处的纸风车转动。 对此过程中的热现象，分析正确的是( ) A A. 使用更细的玻璃管，可以使风车受到的推力更大 B. 水沸腾后试管内的水内能不断增大 C. 酒精灯燃烧时将内能转化为机械能 D. 离玻璃管口越近蒸汽喷出的速度越慢 19 8.小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精 灯加热使易拉罐内的水沸腾后，蒸汽吹动小风 扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化，则 下列说法正确的是( ) B A. 罐内水的内能是通过做功的方式改变的 B. 扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的 C. 风扇被吹动过程的能量转化是机械转化为内能 D. 加热过程中酒精的热值变大 20 9.光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭化学反应室中 在光照 下会分解，使气室气压增大，推动活塞向____移，无光条件下发生逆反应，控 制光照即可实现活塞的往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的______冲程。 右 做功 21 $