14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 学案 2026-2027学年物理人教版九年级全一册

该初中物理学案聚焦热机的结构与原理核心知识点，通过汽轮机“动力装置”和“叶轮”示意图导入，引导学生分析热机分类（内燃机、外燃机）及能量转化链，结合项目分析填空梳理燃料燃烧位置、工作物质等内容，搭建前后知识（内能、能量转化）的学习支架。 该资料以跨学科实践为特色，通过制作简易外燃机模型，让学生经历项目分析、实施、调试、交流的科学探究过程，培养模型建构与科学推理能力。安全须知与小组合作强化科学态度与责任，配套习题结合模型现象（如蒸汽推动叶轮）深化能量观念，助力学生将理论转化为实践能力，提升知识应用与创新思维。

14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 学案 人教版 九年级物理全一册 第十四章 第4节 班级 姓名 小组 日期 学习目标 1. 通过活动，熟悉简单热机的结构和原理。 2. 通过活动，进一步加强对热机做功、内能转化为机械能知识点的理解。 3. 通过讨论和交流，培养合作的意识和将所学知识应用生活的意识。 一、项目分析填空 汽轮机的“动力装置”示意图 汽轮机的“叶轮”示意图 1. 热机分为两大类： ①内燃机——燃料在_________ 内燃烧，如_________ （举例）。 ②外燃机——燃烧室在_________ 外，如_________ （举例）。蒸汽机的工作物质是_________ 。 2. 本项目选择制作_________ （内燃机/外燃机），理由是：①比内燃机_________ ；②材料相对_________ 。 3. 热源：可以是_________ 、_________ 、_________ 、_________ 等。 4. 工作物质：水沸膾后产生的_________ 。 5. 能量转化方式：用_________ 给水加热，水变成高温高压的_________ ，水蒸气高速喷出推动_________ 转动。能量转化链：酒精的_________ →水蒸气的_________ →扇叶的_________ 。 二、项目实施记录表 材料清单与汽轮机模型设计图 （一）材料清单（请在你小组使用的材料后打✓） □易拉罐 □笔杆 □叶轮 □齿轮轴 □轴套 □空心圆管 □木条 □酒精灯 □火柴 □橡皮泥 □热熔胶枪 □支架 □水 （二）制作步骤填空——动力装置 汽轮机的“动力装置”完成图 （1）向易拉罐内装入适量水（纤_________mL左右）。 （2）将_________ 插入易拉罐孔中，用_________ 密封罐口。 （3）将易拉罐平放在_________ 上。 （三）制作步骤填空——叶轮 汽轮机模型完整组装图 （1）轮轴与_________ 连接，空心管插入轮轴，_________ 固定于轮轴外端。 （2）用胶将_________ 固定在空心管上。 （四）实验调试填空 实验调试——叶轮靠近蒸汽转动 （1）酒精灯火焰的_________ 正对易拉罐下方加热。 （2）将_________ 靠近蒸汽，调试一定_________ ，使其转动。 三、安全须知（请认真阅读并遵守） 1. 摆放易拉罐时，喷嘴不要朝向_________ 。 2. 操作过程中，皮肤不要接触高温的_________ 和高温的_________ 。 四、实验现象记录与分析 1. 加热后，你观察到的现象：_____________________________________________ 2. 叶轮转动的能量来源是_________ ，其本质是将_________ 能转化为_________ 能。 3. 如果叶轮不转或转得慢，可能的原因有哪些？（至少列出2条） ① _____________________________________________ ② _____________________________________________ 五、展示交流记录 1. 制作过程中遇到的难点：_____________________________________________ 2. 解决方案：_____________________________________________ 3. 我认为可以进一步改进的地方：_____________________________________________ 4. 其他小组的作品给我的启发：_____________________________________________ 六、项目流程小结 项目四阶段： ①项目_________ （为什么做？——更好理解热机工作_________ ） ②项目_________ （怎么做？——选用_________ 燃机、酒精灯热源、水蒸气工作物质、内能→_________ ） ③项目_________ （动手做！——动力装置、叶轮、调试） ④_________ 交流（分享与改进） 核心原理：内能→_________ 能 七、课堂自测 简易汽轮机模型图（练习题配图） 1．关于该模型在工作过程中发生的能量转化和转移，下列说法正确的是(　　) A．酒精燃烧：内能转化为化学能 B．加热水产生蒸汽：机械能转化为内能 C．蒸汽推动扇叶转动：内能转化为机械能 D．热量散失：一部分水的内能消失 你的答案：__________ 理由：_____________________________________________ 2．为了加快扇叶的转动速度，小组成员提出了下列改进措施，其中不合理的是(　　) A．延长酒精灯的加热时间 B．使用更轻的材料制作扇叶 C．用保温材料包裹烧瓶(不含底部) D．换用加热效率更高的热源 你的答案：__________ 理由：_____________________________________________ （练习题配图） 3．如图是小明制作的简易“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蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。 ①蜡烛对铜制容器底部加热导致容器内水温升高，这是通过___________的方式改变水的内能。 ②当管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，这个过程的能量转化是：___________能转化为___________能。这与热机的___________冲程相同。 八、自我评价 本节课我学会了：_____________________________________________ 我的小组合作表现：★★★★★ （自评） 我觉得这节课最有意思的是：___________________________ 我还想了解的是：_______________________________ 参考答案 一、项目分析填空 1. 汽缸，汽油机，汽缸，蒸汽机，水蒸气。2. 外燃机，安全，易得。3. 酒精灯、蜡烛、燃气、煤气。4. 水蒸气。5. 酒精灯，水蒸气，扇叶，化学能→内能→机械能。 二、项目实施记录表（制作步骤） （二）（1）50；（2）笔杆，橡皮泥；（3）支架。 （三）（1）叶轮，轴套；（2）木条。 （四）（1）外焰；（2）叶轮，角度。 三、安全须知 1. 人。2. 易拉罐，蒸汽。 四、实验现象记录与分析 1. （示例）易拉罐内水沸膾，笔杆喷出蒸汽，蒸汽推动叶轮转动。 2. 水蒸气，内，机械。 3. （示例）①橡皮泥密封不严，蒸汽压力不足；②叶轮角度不合适，蒸汽未正对叶片；③酒精灯火焰太小，蒸汽产生量不足；④叶片太重。 六、项目流程小结 提出，原理，分析，外，机械能，实施，展示，机械。 七、课堂自测 1. C。解析：A错——酒精燃烧是化学能→内能；B错——加热水产生蒸汽是内能的转移，不是转化；C正确；D错——能量不会消失，只是转移到空气中。 2. A。解析：延长加热时间只会使更多水蒸气化，不能直接提高蒸汽喷出速度。B有效（更轻扇叶惯性小）；C有效（保温减少热损失）；D有效（更多热量用于加热水）。 3. ①热传递；②内，机械，做功。解析：蜡烛加热铜制容器是热传递改变内能；蒸汽向右喷出推动船向左行驶——内能→机械能，与汽油机做功冲程相同。 学科网（北京）股份有限公司 $