14.4 跨学科实践：制作简易热机模型（培优课件）-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦“内能的利用”核心知识点，通过燃油汽车汽油机、轮船汽轮机、飞机喷气发动机等生活实例导入，引导学生制作简易热机模型，搭建从实际应用到实践操作的学习支架。 其亮点是跨学科实践与中考考点深度融合，通过易拉罐、中性笔等材料制作热机模型，培养科学探究能力，对比内燃机与外燃机强化模型建构的科学思维，落实能量转化的物理观念。学生能提升动手与分析能力，教师可借助同步练习题和实验步骤优化教学。

人教版物理九年级培优精做课件 授课教师： . 班 级： 9年级（ ）班 . 时 间： . 2026年6月12日 14.4跨学科实践：制作简易热机模型 第十四章 内能的利用 14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 同步练习题 班级：________ 姓名：________ 得分：________ 本套习题围绕跨学科实践活动展开，聚焦简易热机模型的制作原理、实验器材、操作步骤、能量转化、实验现象与误差分析，结合物理、工程实践知识，贴合新课标跨学科考点，夯实实践类题型重难点。 一、填空题（每空2分，共36分） 1. 简易热机模型的制作原理利用了气体受热________、对外做功的原理，将________能转化为________能，和内燃机的________冲程工作原理一致。 2. 制作简易热机常用器材：矿泉水瓶、吸管、________、小风车、支架、蜡烛等，其中蜡烛的作用是________，为模型提供内能。 3. 实验中点燃蜡烛加热瓶内空气，瓶内空气温度升高、气压________，推动气流从吸管快速喷出，吹动小风车转动，实现能量转化。 4. 简易热机工作过程：燃料燃烧将________能转化为内能，内能传递给空气，空气膨胀做功，最终转化为风车的________能。 5. 该简易热机相比于汽油机、柴油机，结构更简单、效率更________，无复杂冲程，属于________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 6. 实验中若风车转动过慢，可改进的方法：________火焰、缩短吸管与风车的距离、减小风车转动阻力等。 7. 热机的核心本质是利用________对外做功，所有热机的能量转化核心均为：________能转化为________能。 8. 实验结束后熄灭蜡烛，瓶内空气温度下降，气压减小，风车慢慢停止转动，说明热机工作需要持续的________供应。 二、选择题（每题4分，共32分） 9. 简易热机模型工作的核心冲程原理是（） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 10. 简易热机工作时的主要能量转化是（） A. 机械能→内能 B. 内能→机械能 C. 化学能→机械能 D. 电能→内能 11. 下列操作不能让简易热机风车转动更快的是（） A. 增大蜡烛火焰 B. 换用更轻便的风车 C. 加长吸管出气距离 D. 减小风车摩擦阻力 12. 关于简易热机与家用汽油机的对比，说法正确的是（） A. 二者能量转化原理相同 B. 二者都有四个工作冲程 C. 二者热机效率相同 D. 简易热机更节能高效 13. 蜡烛燃烧加热空气的过程，主要改变空气的（） A. 质量 B. 内能 C. 比热容 D. 分子种类 14. 简易热机实验中，废气会带走部分热量，该现象说明（） A. 能量可以凭空消失 B. 热机效率无法达到100% C. 能量不守恒 D. 内能不会发生转移 15. 下列设备与简易热机工作原理不同的是（） A. 蒸汽机 B. 喷气发动机 C. 电动机 D. 柴油机 16. 风车匀速转动时，若不计摩擦损耗，能量转化关系是（） A. 内能全部转化为机械能 B. 内能部分转化为机械能 C. 机械能转化为内能 D. 化学能直接转化为机械能 三、实验简答题（每题16分，共32分） 17. 简述简易热机模型的完整工作过程，并写出对应的能量转化流程。 18. 结合实验现象，分析简易热机效率低的两点主要原因，并写出一条改进方案。 参考答案与解析 一、填空题 1. 膨胀；内；机械；做功 2. 细吸管（合理即可）；燃烧放热、提供内能 3. 增大 4. 化学；机械 5. 低；外燃机 6. 增大 7. 内能；内；机械 8. 能量（内能） 二、选择题 9.C 10.B 11.C 12.A 13.B 14.B 15.C 16.B 三、实验简答题 17. 答：工作过程：点燃蜡烛，蜡烛燃烧释放热量，加热密闭瓶内的空气；空气受热膨胀，气压增大，从吸管高速喷出；气流冲击小风车，带动风车持续转动。能量转化流程：化学能→内能→机械能。 18. 答：主要原因：①蜡烛燃烧的热量大量散失到空气中，未被空气充分吸收；②高速气流喷出后部分能量损耗，风车转动存在摩擦阻力。改进方案：给装置加装隔热罩，减少热量散失（或更换轻质风车、减小转轴摩擦）。 新课导入 燃油汽车中的汽油机 大型轮船使用的汽轮机 飞机使用的喷气发动机 项目提出 　 热机是人们获得动力的重要机械，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机的工作原理，包括热机中的能量是如何转化的，热机中的各部分是如何协调工作的。 本节我们就自己动手制作一个简易热机模型。 项目实施 任务一 了解不同热机的工作原理 1. 内燃机：以汽油机为例，它的工作物质是气缸内 的空气和汽油的混合物。 2. 外燃机：以蒸汽机为例，燃料燃烧使水变成水蒸气， 水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的工作物质 是水蒸气。 蒸汽机模型图 通常而言，制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽来做功的外燃机，比制作在封闭缸体内燃烧燃料来做功的内燃机要安全，材料也相对易得，建议优先考虑前者。 任务二 设计并制作简易热机模型 1. 材料：一个空易拉罐，一个去掉笔芯的中性笔， 橡皮泥，一台小风扇，铁丝，几个蜡烛。 2. 制作过程 （1）气缸：用小刀在易拉罐侧壁上开一个比中性笔笔杆略粗的孔，将笔杆截成两段，带笔尖的一段插在易拉罐罐口处，尖端朝外，带尾塞的一段插在侧壁的孔中，尾塞朝外，用橡皮泥将笔杆固定并将开口处密封。 (２)叶片：可直接使用一台小风扇的扇叶，或利用用完的卫生纸纸筒和硬纸板制作。 (３)组装：通过侧壁的笔杆向易拉罐内部注入大约半罐水，旋紧尾塞。将易拉罐放置在用铁丝弯折成的支架上，笔的尖端对准叶片。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。 【项目提出】 随着科技发展，热机是人们获得动力的重要机械，汽车走入寻常百姓家，燃烧________的是汽油机，大型轮船和飞机有的使用柴油作为燃料，是________机，而早年燃烧煤的火车使用的是________机。热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机是利用燃料燃烧获得的________能转化为________能的机器。接下来，就动手制作一个简易热机模型吧。 汽油 柴油 蒸汽 内 机械 中考考法 13 【项目分析】 汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的空气与汽油的混合物。蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机。 1．燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用________作热源。 酒精灯 中考考法 14 2．用可以密封的易拉罐加热水，类比家用高压锅，开小孔后蒸汽喷出，可以推动高压阀运动，此时工作物质是________；实现________能转化为________能。 3．如图是小红设计的模型方案，其中蒸汽对着风车吹动，存在的不安全因素是______________________，改进方法是______________________。 水蒸气 内 机械 蒸汽可能烫伤手 将风车固定在铁架台上 中考考法 15 【项目实施】 实验器材：空易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个支架、一个酒精灯。 实验步骤：(1)在易拉罐的侧底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，如图所示。(操作过程中要注意安全) 中考考法 (2)在易拉罐内加入大约半罐水。 (3)用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上，且保证留着喷气的中性笔位于罐子靠______(填“上”或“下”)部分。 (4)将小风扇放在操作台上，吸管正对小风扇扇叶________(填“中心”或“中心偏上”)，点燃酒精灯加热易拉罐，水沸腾后观察到有“白气”喷出，扇叶转动，同时扇叶温度升高，是通过________的方式改变扇叶内能的。 上 中心偏上 热传递 中考考法 【展示交流】 (1)小明在易拉罐的侧壁的同一高度，用剪刀开3个小孔，小孔的开口方向要向同一侧，如图(a)所示，用细线吊起易拉罐，在燃气灶上加热，如图(b)所示。当水沸腾后，你观察到_____________的现象，从力与运动的关系分析，其原因是_____________________________________________，从能量转化的角度分析，原因是 ___________________。 易拉罐转动 水蒸气喷出后产生反作用力，改变了罐子的运动状态 内能转化为机械能 中考考法 (2)查阅资料，蒸汽机的热效率在6%～15%之间，结合现在热机效率，说明内燃机的效率比外燃机________。 (3)“辽宁舰”也有蒸汽机，如图(c)是简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在2 s内达到起飞速度。汽缸内蒸汽体积膨胀，推动活塞做功，使舰载机获得巨大的牵引力，此过程中蒸汽的温度________(填“升高”或“降低”)，汽油机的________冲程也会发生同样的能量转化。 做功 高 降低 中考考法 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $