14.4 跨学科实践：制作简易热机模型（讲义）物理新教材人教版九年级全一册

本初中物理讲义聚焦“内能的利用”中简易热机模型制作，系统梳理热机定义、能量转化（化学能→内能→机械能），通过蒸汽推动叶轮和气球喷气小车两种模型，搭建从原理理解到动手实践再到故障分析的学习支架。 资料以跨学科实践为特色，融合物理能量观念、工程结构设计与劳动手工制作，通过模型制作与优化培养科学探究能力和模型建构思维，安全规范与节能意识渗透科学态度，课中辅助实操教学，课后练习助力知识巩固与迁移。

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 课标要点 1. 结合热机、能量转化知识，理解简易热机模型工作原理； 2. 能利用身边材料设计、组装简易热机，落实动手实践； 3. 观察模型工作过程，分析化学能→内能→机械能的完整转化； 4. 结合物理、工程、劳动跨学科知识，分析模型优缺点并优化改进； 5. 树立节能、环保意识，总结热机能量损耗与提升效率的简易方案。 学习重难点 重点：简易热机模型制作流程、工作原理、能量转化分析；动手组装实操。 难点：控制气密性、平衡装置受力；分析模型损耗来源并提出改进方案；跨学科综合分析。 知识点 热机知识 1.热机定义：利用内能做功，将内能转化为机械能的装置。 2.完整能量转化：燃料化学能内能机械能。 3.真实内燃机局限：结构复杂、体积大，课堂可用简易模型模拟核心做功过程。 4.实践核心目标：模拟 “内能推动物体运动” 这一热机本质，不复刻完整四冲程。 特别提醒： 本实践属于跨学科融合：物理（能量、内能）+ 工程（结构组装、气密性）+ 劳动（手工制作）+ 化学（燃料燃烧放热）。 随学随练 1．（23-24九年级上·辽宁锦州·阶段检测）（多选）如图所示，在金属管内装一些酒精，当迅速来回拉动绕过金属管的粗绳时，筒壁会发热，一会儿，看到紧塞在管口的塞子突然被射出，同时听到“呯”的一声。根据这些现象，下列说法正确的是（   ） A．来回拉动粗绳时，将机械能转化为内能 B．塞子被射出，将内能转化为机械能 C．筒壁会发热，原因是克服摩擦做功，物体内能增加 D．筒壁会发热，原因是酒精的化学能转化为内能 2．（25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）如图所示是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。蜡烛燃烧将化学能主要转化为___________，空气受热后上升，使纸片小人转动，获得了机械能，这一过程的能量转化与四冲程汽油机的___________冲程相似。 3．（25-26九年级上·山东聊城·期末）礼宾花结构如图所示，旋转纸筒时，气阀打开，气罐中的压缩空气喷射而出，将纸筒内的彩纸屑和彩条高高喷出，形成缤纷绚丽的景象。从能量转化角度看，礼花彩条被喷出的过程与图中内燃机的哪个冲程相同（   ） A． B． C． D． 知识点 两种简易热机模型 方案一：蒸汽推动叶轮模型（推荐，安全易操作） 1. 所需材料 空金属易拉罐 / 铝盒、细吸管、塑料瓶盖叶轮、橡皮泥、蜡烛、支架、剪刀、清水。 2. 制作步骤 （1）易拉罐侧面扎小孔，插入吸管，橡皮泥密封缝隙（保证气密性）； （2）罐内装入少量清水，放置在支架上； （3）吸管出口对准塑料叶轮叶片； （4）蜡烛放在易拉罐底部加热。 3. 工作原理 蜡烛燃烧化学能→水内能，水汽化产生高温高压水蒸气；水蒸气高速喷出冲击叶轮，内能转化为叶轮转动的机械能。 方案二：气球喷气小车（极简喷气热机） 1. 所需材料：塑料瓶盖车轮、吸管、架车身、气球、胶带 2. 制作步骤 吸管固定在硬纸板上，气球口套在吸管一端密封，纸板下方安装车轮；吹大气球后堵住管口，松开手小车向前运动。 3. 工作原理 气球内压缩空气内能释放，向后喷出气流，内能转化为小车运动机械能，模拟喷气发动机。 易错提醒 气密性是模型能否正常工作的关键，漏气会导致内部气压不足，动力微弱或不转动。 知识点 安全操作规范 1.加热类模型（蒸汽款）禁止用手触碰金属罐体、喷出蒸汽，防止烫伤； 2.蜡烛远离纸张、塑料等易燃物品，实验结束立刻熄灭火源； 3.剪刀、美工刀使用时规范操作，避免划伤； 4.喷气模型不对准人、眼睛，防止气流冲击。 知识点 模型故障分析与优化改进 1. 故障 1：叶轮不转动 / 小车不动 原因：装置漏气、水量太少、加热温度不足、喷气口堵塞； 改进：橡皮泥加固密封、增加适量水、调大火焰、疏通吸管。 2. 故障 2：动力很小，转动缓慢 原因：蒸汽喷出量不足、叶轮过重、喷气口过大； 改进：减轻叶轮质量、缩小出气小孔、增加加热时间。 3. 能量损耗分析（跨学科拓展） 模型能量损耗：罐体散热、漏气损失内能、摩擦损耗机械能； 优化思路：加厚隔热外壳、完全密封、转轴处涂抹润滑油减小摩擦。 随学随练 1．小红买了一只香薰烛台，点燃蜡烛后，烛台上的小马就会旋转起来。关于该现象以下说法正确的是（　　） A．该过程中将机械能转化为内能 B．该过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 C．转动的小马变热是因为烛焰对小马做功 D．若将香薰烛台周围封闭起来，可实现内能100%转化为机械能 2．如图是小洲同学设计的简易热机模型，她设想：点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，小风车就转动起来，此过程中烧瓶中水蒸气的内能是通过___________（选填“做功”或“热传递”）方式增大的，继而转化为小风车的___________能，但在实验过程中，发现小风车不转动，你的解决办法是___________（写出一条即可）。 3．（25-26九年级上·辽宁抚顺·阶段检测）塑料瓶是一种常见的生活物品，空塑料瓶可以做许多物理小实验。在安全情况下，小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，如图所示。当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，气体的_____转化为瓶盖飞出去的机械能，这一过程与内燃机_____冲程的能量转化情况相同。 1．制作简易热机模型： 常德市某中学初三年级学生成立了制作简易热机模型项目小组，按照“项目提出、项目分析、项目实施、展示交流”的流程，收集材料并组装了如图所示的简易热机模型。 取一个空易拉罐，向罐内注入一些水。将一个饮料吸管一端削剪成尖嘴状，使尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放在支架上，吸管尖端对准小风扇扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，从吸管的尖端可喷出水蒸气，推动风扇转动。这样就完成了一个简易热机模型的制作。 (1)该简易热机模型工作时，热机的工作介质是_________（选填“水蒸气”或“酒精燃料”） (2)这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理。当水蒸气从吸管的尖端喷出后，推动风扇转动，水蒸气的内能_________（选填“增大”或“减小”） (3)蒸汽机属于外燃机，也属于热机的一种。与制作在封闭缸体内燃烧燃料的内燃机模型相比较，制作该蒸汽机模型的优点是：________。 2．【探究名称】做功与物体内能变化的关系。 【实验器材】气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等。 【问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系？ 【证据】 （1）用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示。 （2）关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图乙所示。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图丙所示。 【解释】（1）该实验通过___________来反映气体内能的变化，这里应用了___________法。 （2）用手按压活塞快速打气的目的是___________。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小叶轮转动，此时气体的内能转化为小叶轮的___________。 【结论】（1）比较___________两图可知，外界对气体做功，气体内能增大。 （2）比较___________两图可知，气体对外界做功，气体内能减小。 【交流】（1）汽油机是汽车的“心脏”，其中___________冲程将机械能转化为内能。如图甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与此冲程原理相同的是___________实验。 3．跨学科实践：制作简易汽轮机模型 【项目提出】 (1)热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制作简易_______模型。 【项目实施】 (2)设计并制作：设计方案如图所示。向易拉罐内部注入大约半罐_______，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用橡皮泥将罐的开口处_______。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (3)测试实验：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。 ①汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→______→______。 ②此汽轮机模型属于______（填“内”或“外”）燃机。 (4)实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，扇叶才开始转动，这是因为__________； ②进行了调整后，再次测试，发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是____。 A增加酒精灯的高度，用其内焰加热 B．更换一个更细的喷嘴 C．降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 【项目拓展】 (5)同学交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太阳能蒸汽机”。你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是：________。（写出一条即可） 基础通关 一、单选题 1．（25-26九年级上·福建福州·期末）如图所示，在塑料盒中喷入少量酒精，将盒盖密封，用点火器引燃盒内酒精与空气的混合物，盒盖被冲出，内燃机的四个冲程中能量转化与此过程相似的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．排气冲程 D．做功冲程 2．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）如图小明用饮料瓶自制了火箭模型，他在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器，按下按钮会产生电火花。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，关于此过程分析正确的是（    ） A．纸筒飞出后瓶内气体的内能增大，温度升高 B．若瓶内酒精完全燃烧，热机效率将达100% C．酒精不完全燃烧时热值变小 D．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 3．（25-26九年级上·湖南衡阳·期末）小山同学利用易拉罐自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。点燃易拉罐下酒精灯，给易拉罐中的水加热。喷嘴喷出的蒸汽成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　） A．罐中水的温度升高以后，水的比热容变大 B．罐中水的内能增大是通过热传递方式实现的 C．此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 D．为提高蒸汽机的效率，可增加一个燃料燃烧密封装置 4．（26-27八年级·全国·暑假作业）如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 5．如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 6．（25-26九年级上·四川内江·期末）如图甲所示，是小明用易拉罐制作的一辆小车，往易拉罐内喷入一些酒精并点燃后，小车就会向前行驶。如图乙所示是汽油机的四个冲程，其中与甲图中小车行驶时能量转化相同的是（     ） A． B． C． D． 7．（25-26九年级上·湖南张家界·期末）物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下： ①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口； ②如图乙，向瓶内喷入适量酒精； ③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。 实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能 C．步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能 D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大 8．小华同学利用简易材料自制了一个小型“等离子炮”。如图所示，将燃料丁烷充入后方塑料瓶，与瓶内空气混合，用电子点火器点燃，高温高压的气体急速喷出，瞬间将前方纸杯轰倒。下列说法正确的是（　　） A．点火后混合气体燃烧，是通过做功的方式使瓶壁内能增加 B．高温高压气体喷出时，内能增大，将纸杯轰倒 C．该装置将内能转化为机械能，与热机做功冲程原理相同 D．丁烷燃烧时，化学能全部转化为气体的内能 9．小俞同学利用一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯，一个支架自制了一个简易“蒸汽机”，如图甲所示。点燃酒精灯，给易拉罐中的水加热，喷嘴喷出的蒸汽成功地让风扇转了起来。下列说法错误的是（    ） A．罐中水加满，实验容易成功 B．罐的开口处密封好，实验容易成功 C．若风扇转动较慢，可更换一个更细的喷嘴 D．乙图中走马灯底部蜡烛燃烧，扇叶转动起来其原理与甲图相同 素养提升 10．（25-26九年级上·湖北恩施·期末）如图某小组同学设计的简易热机模型，他们设想：点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，小风车就转动起来，此过程中烧瓶中水蒸气的内能______（选填“增大”或“减小”），是通过______（选填“做功”或“热传递”）方式改变的，但在实验过程中，发现小风车不转动，你的解决办法是______。 11．（25-26九年级上·陕西榆林·期末）如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的玻璃容器安装在“船体”上，用蜡烛对玻璃容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。蜡烛对玻璃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。当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，该过程将内能转化为________能，该过程中能量的总量________。 12．（26-27九年级·全国·暑假作业）如图所示，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离。活塞飞出的过程相当于热机的________冲程，该过程中乙醚燃烧产生的内能转化为活塞的________能。 13．（25-26九年级上·内蒙古赤峰·期末）利用纸杯、易拉罐制作热机模型：如甲图所示，在空易拉罐下部侧壁上开一小孔，自上部开口处向罐内喷入少许酒精，将纸杯倒扣在罐上，在下部小孔处点火后，纸杯腾空而起。（实验有风险，须谨慎操作） (1)此热机模型的工作物质是___________。纸杯相当于乙中四冲程汽油机中的___________。 (2)纸杯腾空而起时，能量转化情况是：___________能转化为___________能。 14．（25-26九年级上·江苏泰州·期中）如图甲所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来，当酒精灯通过________的方式增加气缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，热气缸中的空气内能_________，酒精灯继续加热气缸内的空气从而实现往复工作。如图乙所示是某单缸四冲程汽油机的结构示意图，图中所示为汽油机的_________冲程，若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则飞轮转速为__________r/min。 15．（25-26九年级上·安徽合肥·期末）如图所示，小华在校园科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚蒸气充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，这个过程相当于热机的______冲程。 迁移创新 16．小华在学校科技节活动中展示的动力小船如图所示。易拉罐中的水吸热汽化所产生的大量水蒸气从小孔中冲出时，小船就能向前运动。 (1)实验中使用的易拉罐是铝制成的，这是因为铝 导热； A．容易 B．不容易 (2)加热后，易拉罐中的水温度升高，改变水内能的方式是 ； A．做功 B．热传递 (3)如图所示内燃机的各冲程，与“动力小船”装置的能量转化情况相同的是 冲程。 A． B． C． D． 17．（2026·黑龙江绥化·模拟预测）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 同学们成立了制作简易蒸汽机模型的项目团队，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 （1）设计并制作：模型如图所示。 ①在完好的无汽饮料易拉罐侧壁上切一个三角形的角，将三角形角的罐壁挑起，形成一个喷嘴A。用同样的方法在易拉罐另一侧切出另一个喷嘴B。将易拉罐中的液体从喷嘴处全部倒出。 ②用尖嘴钳将易拉罐的拉环弯折，注意不要把罐口拉开。 ③把细绳系在拉环上，将易拉罐悬挂在铁架台上。向易拉罐中注入30mL水。 （2）测试实验： 待易拉罐静止后，用酒精灯外焰加热易拉罐底部，为实现最好的加热效果，调整易拉罐到合适的高度。罐中的水沸腾时，水蒸气从喷嘴喷出，易拉罐便开始旋转。 【项目交流】 （3）蒸汽机_____（选填“属于”或“不属于”）内燃机。 （4）易拉罐中的水持续沸腾的过程中，罐中液态水的内能______（选填“减少”“不变”或“增加”）。水蒸气喷出的过程中，水蒸气内能_______（选填“减少”“不变”或“增加”），温度_______（选填“降低”“不变”或“升高”）。 （5）若在测试过程中，保持其他条件不变，将罐口拉开一个小口，则易拉罐转动的速度会______；若在测试过程中，保持其他条件不变，调高易拉罐的高度，则易拉罐转动的速度会_______。（两空均选填“变慢”“不变”或“变快”） 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 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 课标要点 1. 结合热机、能量转化知识，理解简易热机模型工作原理； 2. 能利用身边材料设计、组装简易热机，落实动手实践； 3. 观察模型工作过程，分析化学能→内能→机械能的完整转化； 4. 结合物理、工程、劳动跨学科知识，分析模型优缺点并优化改进； 5. 树立节能、环保意识，总结热机能量损耗与提升效率的简易方案。 学习重难点 重点：简易热机模型制作流程、工作原理、能量转化分析；动手组装实操。 难点：控制气密性、平衡装置受力；分析模型损耗来源并提出改进方案；跨学科综合分析。 知识点 热机知识 1.热机定义：利用内能做功，将内能转化为机械能的装置。 2.完整能量转化：燃料化学能内能机械能。 3.真实内燃机局限：结构复杂、体积大，课堂可用简易模型模拟核心做功过程。 4.实践核心目标：模拟 “内能推动物体运动” 这一热机本质，不复刻完整四冲程。 特别提醒： 本实践属于跨学科融合：物理（能量、内能）+ 工程（结构组装、气密性）+ 劳动（手工制作）+ 化学（燃料燃烧放热）。 随学随练 1．（23-24九年级上·辽宁锦州·阶段检测）（多选）如图所示，在金属管内装一些酒精，当迅速来回拉动绕过金属管的粗绳时，筒壁会发热，一会儿，看到紧塞在管口的塞子突然被射出，同时听到“呯”的一声。根据这些现象，下列说法正确的是（   ） A．来回拉动粗绳时，将机械能转化为内能 B．塞子被射出，将内能转化为机械能 C．筒壁会发热，原因是克服摩擦做功，物体内能增加 D．筒壁会发热，原因是酒精的化学能转化为内能 【答案】ABC 【详解】A．来回拉动粗绳时，绳子与筒壁克服摩擦做功，消耗机械能，使筒壁内能增加，该过程将机械能转化为内能，故A正确； B．塞子被射出时，金属管内的高压气体对塞子做功，气体的内能转化为塞子的机械能，故B正确； C．筒壁发热的原因是，绳子与筒壁相互克服摩擦做功，机械能转化为内能，物体内能增加温度升高，故C正确； D．该过程中酒精没有发生化学变化，筒壁发热是克服摩擦做功，机械能转化为内能，不是酒精的化学能转化为内能，故D错误。 故选ABC。 2．（25-26九年级上·辽宁沈阳·期中）如图所示是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。蜡烛燃烧将化学能主要转化为___________，空气受热后上升，使纸片小人转动，获得了机械能，这一过程的能量转化与四冲程汽油机的___________冲程相似。 【答案】 内能 做功 【详解】[1]蜡烛燃烧时发生化学变化，放出热量，将化学能转化为内能。 [2]空气受热后上升，使纸片小人转动，将内能转化为机械能，即获得了机械能，该过程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。 3．（25-26九年级上·山东聊城·期末）礼宾花结构如图所示，旋转纸筒时，气阀打开，气罐中的压缩空气喷射而出，将纸筒内的彩纸屑和彩条高高喷出，形成缤纷绚丽的景象。从能量转化角度看，礼花彩条被喷出的过程与图中内燃机的哪个冲程相同（   ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】礼宾花喷出彩条的过程是压缩空气的内能转化为彩条的机械能，这与内燃机的做功冲程能量转化一致，图中B选项中火花塞点火，属于做功冲程。故B符合题意；ACD不符合题意。 故选B。 知识点 两种简易热机模型 方案一：蒸汽推动叶轮模型（推荐，安全易操作） 1. 所需材料 空金属易拉罐 / 铝盒、细吸管、塑料瓶盖叶轮、橡皮泥、蜡烛、支架、剪刀、清水。 2. 制作步骤 （1）易拉罐侧面扎小孔，插入吸管，橡皮泥密封缝隙（保证气密性）； （2）罐内装入少量清水，放置在支架上； （3）吸管出口对准塑料叶轮叶片； （4）蜡烛放在易拉罐底部加热。 3. 工作原理 蜡烛燃烧化学能→水内能，水汽化产生高温高压水蒸气；水蒸气高速喷出冲击叶轮，内能转化为叶轮转动的机械能。 方案二：气球喷气小车（极简喷气热机） 1. 所需材料：塑料瓶盖车轮、吸管、架车身、气球、胶带 2. 制作步骤 吸管固定在硬纸板上，气球口套在吸管一端密封，纸板下方安装车轮；吹大气球后堵住管口，松开手小车向前运动。 3. 工作原理 气球内压缩空气内能释放，向后喷出气流，内能转化为小车运动机械能，模拟喷气发动机。 易错提醒 气密性是模型能否正常工作的关键，漏气会导致内部气压不足，动力微弱或不转动。 知识点 安全操作规范 1.加热类模型（蒸汽款）禁止用手触碰金属罐体、喷出蒸汽，防止烫伤； 2.蜡烛远离纸张、塑料等易燃物品，实验结束立刻熄灭火源； 3.剪刀、美工刀使用时规范操作，避免划伤； 4.喷气模型不对准人、眼睛，防止气流冲击。 知识点 模型故障分析与优化改进 1. 故障 1：叶轮不转动 / 小车不动 原因：装置漏气、水量太少、加热温度不足、喷气口堵塞； 改进：橡皮泥加固密封、增加适量水、调大火焰、疏通吸管。 2. 故障 2：动力很小，转动缓慢 原因：蒸汽喷出量不足、叶轮过重、喷气口过大； 改进：减轻叶轮质量、缩小出气小孔、增加加热时间。 3. 能量损耗分析（跨学科拓展） 模型能量损耗：罐体散热、漏气损失内能、摩擦损耗机械能； 优化思路：加厚隔热外壳、完全密封、转轴处涂抹润滑油减小摩擦。 随学随练 1．小红买了一只香薰烛台，点燃蜡烛后，烛台上的小马就会旋转起来。关于该现象以下说法正确的是（　　） A．该过程中将机械能转化为内能 B．该过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 C．转动的小马变热是因为烛焰对小马做功 D．若将香薰烛台周围封闭起来，可实现内能100%转化为机械能 【答案】B 【详解】A．该过程是蜡烛燃烧将化学能转化为内能，再由内能转化为机械能，故A错误； B．四冲程汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，与烛台内热空气推动小马旋转的能量转化形式一致，故B正确； C．转动的小马变热是因为烛焰通过热传递将热量传递给小马，并非烛焰对小马做功，故C错误； D．内能在转化为机械能的过程中必然存在能量损耗（如散热、摩擦等），无法实现100%转化，故D错误。 故选B。 2．如图是小洲同学设计的简易热机模型，她设想：点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，小风车就转动起来，此过程中烧瓶中水蒸气的内能是通过___________（选填“做功”或“热传递”）方式增大的，继而转化为小风车的___________能，但在实验过程中，发现小风车不转动，你的解决办法是___________（写出一条即可）。 【答案】 热传递 机械 增大酒精灯火力，产生更多水蒸气/换用更轻巧的小风/减小风车转轴摩擦/出气口靠近对准风车叶片 【详解】[1]改变内能的方式分为做功和热传递，酒精灯给水加热，是通过热传递增大水蒸气的内能。 [2]水蒸气喷出冲击小风车，内能转化为小风车的机械能，使风车转动。 [3]若小风车不转，一般是水蒸气推力不足、风车阻力过大，只要对应给出合理改进方法即可。 3．（25-26九年级上·辽宁抚顺·阶段检测）塑料瓶是一种常见的生活物品，空塑料瓶可以做许多物理小实验。在安全情况下，小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，如图所示。当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，气体的_____转化为瓶盖飞出去的机械能，这一过程与内燃机_____冲程的能量转化情况相同。 【答案】 内能 做功 【详解】[1]当瓶盖飞出时，瓶内高压气体对外做功，内能转化为瓶盖的机械能。 [2]这一能量转化过程（内能→机械能），与内燃机的做功冲程能量转化情况相同（做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，内能转化为机械能）。 1．制作简易热机模型： 常德市某中学初三年级学生成立了制作简易热机模型项目小组，按照“项目提出、项目分析、项目实施、展示交流”的流程，收集材料并组装了如图所示的简易热机模型。 取一个空易拉罐，向罐内注入一些水。将一个饮料吸管一端削剪成尖嘴状，使尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放在支架上，吸管尖端对准小风扇扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，从吸管的尖端可喷出水蒸气，推动风扇转动。这样就完成了一个简易热机模型的制作。 (1)该简易热机模型工作时，热机的工作介质是_________（选填“水蒸气”或“酒精燃料”） (2)这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理。当水蒸气从吸管的尖端喷出后，推动风扇转动，水蒸气的内能_________（选填“增大”或“减小”） (3)蒸汽机属于外燃机，也属于热机的一种。与制作在封闭缸体内燃烧燃料的内燃机模型相比较，制作该蒸汽机模型的优点是：________。 【答案】(1)水蒸气 (2)减小 (3)模型简单，易于制作 【详解】（1）酒精燃料燃烧后加热水产生水蒸气，大量的水蒸气会从小孔喷出，推动风车转动，对风车做功，将内能转化为机械能，因此工作的物质是水蒸气。 （2）当水蒸气从吸管的尖端喷出后，推动风扇转动，水蒸气对外做功，内能减小。 （3）与制作在封闭缸体内燃烧燃料的内燃机模型相比较，该蒸汽机模型简单，易于制作。 2．【探究名称】做功与物体内能变化的关系。 【实验器材】气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等。 【问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系？ 【证据】 （1）用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示。 （2）关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图乙所示。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图丙所示。 【解释】（1）该实验通过___________来反映气体内能的变化，这里应用了___________法。 （2）用手按压活塞快速打气的目的是___________。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小叶轮转动，此时气体的内能转化为小叶轮的___________。 【结论】（1）比较___________两图可知，外界对气体做功，气体内能增大。 （2）比较___________两图可知，气体对外界做功，气体内能减小。 【交流】（1）汽油机是汽车的“心脏”，其中___________冲程将机械能转化为内能。如图甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与此冲程原理相同的是___________实验。 【答案】温度计示数 转换 使气体的内能变大 机械能 甲、乙 乙、丙 压缩 甲 【详解】（1）[1][2]内能与温度有关，物体的温度改变，内能会随之改变；实验通过温度计示数的变化来反映气体内能的变化，是转换法。 （2）[3]用手按压活塞快速打气，此时活塞对气体做功，使气体的内能变大。 （3）[4]打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，里面的气体对外做功，喷雾器前的小叶轮转动，气体的内能转化为小叶轮的机械能。 （1）[5]比较甲和乙两图，手压活塞，对喷雾器内气体做功，观察到气体温度上升，即气体内能增大，所以外界对气体做功，气体的内能增大。 （2）[6]比较乙和丙两图，气体被放出，使得小叶轮转动，即气体对外界做功，此时，观察到气体温度下降，即气体内能减小，所以气体对外界做功，气体内能减小。 （1）[7][8]汽油机的压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为气体的内能。图甲通常是压缩空气引火仪实验，通过压缩空气做功，机械能转化为内能，使棉花燃烧，它的实验原理与汽油机压缩冲程相同，都是机械能转化为内能；而图乙中水蒸气推动塞子做功，是内能转化为机械能，与做功冲程原理相同，所以与此冲程原理相同的是甲。 3．跨学科实践：制作简易汽轮机模型 【项目提出】 (1)热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制作简易_______模型。 【项目实施】 (2)设计并制作：设计方案如图所示。向易拉罐内部注入大约半罐_______，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用橡皮泥将罐的开口处_______。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (3)测试实验：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。 ①汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→______→______。 ②此汽轮机模型属于______（填“内”或“外”）燃机。 (4)实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，扇叶才开始转动，这是因为__________； ②进行了调整后，再次测试，发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是____。 A增加酒精灯的高度，用其内焰加热 B．更换一个更细的喷嘴 C．降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 【项目拓展】 (5)同学交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太阳能蒸汽机”。你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是：________。（写出一条即可） 【答案】(1)汽轮机 (2)水 密封 (3)内能 机械能 外 (4)加热时间不足，无法产生足够的水蒸气 B (5)环保无污染 【详解】（1）项目的主题是制作简易汽轮机模型。 （2）[1]模型的原理是利用蒸汽的内能对外做功，所以需要向易拉罐内部注入大约半罐水，利用酒精灯加热让水变成蒸汽，这是产生动力的来源。 [2]用橡皮泥密封开口处，防止蒸汽从开口处泄漏，确保蒸汽能从笔管处喷出，推动扇叶。 （3）[1][2]实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来；酒精燃烧将化学能转化为内能，蒸汽推动扇叶转动，将内能转化为机械能。因此汽轮机模型工作过程的能量转化为：化学能→内能→机械能。 [3]内燃机是燃料在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功；此汽轮机模型酒精在空气中燃烧，蒸汽推动外面的扇叶转动，这两个过程都不在易拉罐内，因此此汽轮机模型属于外燃机。 （4）[1]加热很长时间后，扇叶才开始转动，这与水蒸气的量有关，加热时间不足，无法产生足够的水蒸气，不能使扇叶开始转动。 [2]A．增加酒精灯的高度，用其内焰加热，温度更低，故A不符合题意； B．更换一个更细的喷嘴可以增大蒸汽喷出速度，能增大蒸汽喷射力，故B符合题意； C．降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心，不能增大蒸汽喷射力，故C不符合题意。 故选B。 （5）太阳能蒸汽机的优势是不需要燃烧燃料，环保无污染。 基础通关 一、单选题 1．（25-26九年级上·福建福州·期末）如图所示，在塑料盒中喷入少量酒精，将盒盖密封，用点火器引燃盒内酒精与空气的混合物，盒盖被冲出，内燃机的四个冲程中能量转化与此过程相似的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．排气冲程 D．做功冲程 【答案】D 【详解】按动点火器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被冲出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，是将内能转化为机械能的过程；四冲程内燃机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）如图小明用饮料瓶自制了火箭模型，他在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器，按下按钮会产生电火花。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，关于此过程分析正确的是（    ） A．纸筒飞出后瓶内气体的内能增大，温度升高 B．若瓶内酒精完全燃烧，热机效率将达100% C．酒精不完全燃烧时热值变小 D．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 【答案】D 【详解】A．瓶内气体推动纸筒飞出的过程，对纸筒做功，瓶内气体的一部分内能转化为纸筒的机械能，其内能减少，故A错误； B．瓶内的酒精燃烧的部分热量会散失在空气中，所以热机效率不可能达到100%，故B错误； C．热值只与燃料种类有关，与燃料质量无关，瓶内剩余酒精的热值不变，故C错误； D．燃气推动纸筒飞出的过程中，燃气对纸筒做功，将燃气的内能转化为机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能，所以此过程类似于内燃机的做功冲程，故D正确。 故选D。 3．（25-26九年级上·湖南衡阳·期末）小山同学利用易拉罐自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。点燃易拉罐下酒精灯，给易拉罐中的水加热。喷嘴喷出的蒸汽成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　） A．罐中水的温度升高以后，水的比热容变大 B．罐中水的内能增大是通过热传递方式实现的 C．此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 D．为提高蒸汽机的效率，可增加一个燃料燃烧密封装置 【答案】A 【详解】A．不同的物质，比热容一般不同，其大小与温度无关，因此罐中水的温度升高以后，水的比热容不变，故A错误，符合题意； B．因为酒精灯火焰的温度高于罐中水的温度，所以罐中水从火焰中吸收热量，内能增大，这是通过热传递方式实现的，故B正确，不符合题意； C．热机工作时做功冲程中将内能转化为机械能，此实验中，喷嘴喷出的蒸汽成功地让风车转了起来，蒸汽的内能转化为风车的机械能，所以此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程，故C正确，不符合题意； D．增加一个燃料燃烧密封装置，可以减少热量的散失，将更多的内能转化为机械能，提高蒸汽机的效率，故D正确，不符合题意。 故选A。 4．（26-27八年级·全国·暑假作业）如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】纸杯飞出过程中，罐内气体体积膨胀，对外做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，罐内气体的内能减小；内燃机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，故纸杯飞出过程中，能量转化情况与内燃机的做功冲程相同，故D正确，ABC错误。 故选D。 5．如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 【答案】B 【详解】A．蜡烛燃烧放出的热量被水吸收，使水的内能增大，这是通过热传递的方式改变水的内能，故A错误； BD．当铜管向右喷蒸汽时，“船体”向左运动，这个过程的能量转化是内能转化为机械能。这与热机做功冲程的能量转化相同，故B正确，D错误； C．水在沸腾时，一部分水吸收热量变为水蒸气，剩余的水内能减小，但水和水蒸气总的能量不变，符合能量守恒定律，故C错误。 故选B。 6．（25-26九年级上·四川内江·期末）如图甲所示，是小明用易拉罐制作的一辆小车，往易拉罐内喷入一些酒精并点燃后，小车就会向前行驶。如图乙所示是汽油机的四个冲程，其中与甲图中小车行驶时能量转化相同的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】小车被燃气推动的过程，是燃气的内能转化为小车的机械能，相当于内燃机的做功冲程，做功冲程进气门关闭、排气门关闭，活塞下行，火花塞点火，故选C。 7．（25-26九年级上·湖南张家界·期末）物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下： ①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口； ②如图乙，向瓶内喷入适量酒精； ③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。 实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能 C．步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能 D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大 【答案】B 【详解】A．步骤②中只喷入酒精，没有发生能量转化，故没有模拟压缩冲程，故A错误； B．步骤③中点火时，酒精燃烧，将酒精的化学能转化为内能，故B正确； C．步骤③中点火时，瓶内的气体吸收了酒精燃烧时放出的热量，温度升高，内能增大，是通过热传递的方式改变了瓶内气体的内能，故C错误； D．纸杯被顶出去时，将瓶内气体的内能转化为纸杯的机械能，故瓶内气体的内能减小，故D错误。 故选B。 8．小华同学利用简易材料自制了一个小型“等离子炮”。如图所示，将燃料丁烷充入后方塑料瓶，与瓶内空气混合，用电子点火器点燃，高温高压的气体急速喷出，瞬间将前方纸杯轰倒。下列说法正确的是（　　） A．点火后混合气体燃烧，是通过做功的方式使瓶壁内能增加 B．高温高压气体喷出时，内能增大，将纸杯轰倒 C．该装置将内能转化为机械能，与热机做功冲程原理相同 D．丁烷燃烧时，化学能全部转化为气体的内能 【答案】C 【详解】A．点火后混合气体燃烧，高温气体将热量传递给瓶壁，使瓶壁内能增加，这是通过热传递的方式使瓶壁内能增加，故A错误； B．高温高压气体喷出时，气体对外做功，气体自身的内能减小，而不是增大，故B错误； C．高温高压气体喷出推动塑料瓶前进，塑料瓶碰倒前方的纸杯，是内能转化为机械能的过程，热机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此与热机做功冲程原理相同，故C正确； D．丁烷燃烧时，化学能会有一部分转化为内能，但还有一部分会以热量的形式散失，不可能全部转化为气体的内能，故D错误。 故选C。 9．小俞同学利用一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯，一个支架自制了一个简易“蒸汽机”，如图甲所示。点燃酒精灯，给易拉罐中的水加热，喷嘴喷出的蒸汽成功地让风扇转了起来。下列说法错误的是（    ） A．罐中水加满，实验容易成功 B．罐的开口处密封好，实验容易成功 C．若风扇转动较慢，可更换一个更细的喷嘴 D．乙图中走马灯底部蜡烛燃烧，扇叶转动起来其原理与甲图相同 【答案】A 【详解】A．罐中水加满后，水沸腾产生的蒸汽会没有足够的空间积聚，蒸汽喷出的力量会不足，反而不容易让风扇转动，故A错误，符合题意； B．罐的开口处密封好，可以防止水蒸气从开口处泄漏，从而在罐内形成足够高的气压，使水蒸气从喷嘴高速喷出，有力地推动风扇转动。因此，密封好是实验成功的重要条件。故B正确，不符合题意； C．当罐内水蒸气产生的速率一定时，根据流体压强与流速的关系，喷嘴的横截面积越小（越细），水蒸气喷出的速度就越大，对风扇的推动力就越强，风扇转动就越快。故C正确，不符合题意； D．甲图的简易“蒸汽机”是将水的内能转化为风扇的机械能。乙图的走马灯是蜡烛加热空气，空气的内能增加，热空气上升形成气流，推动扇叶转动，也是将内能转化为机械能。从能量转化的角度看，二者的基本原理都是将内能转化为机械能。故D正确，不符合题意。 故选A。 素养提升 10．（25-26九年级上·湖北恩施·期末）如图某小组同学设计的简易热机模型，他们设想：点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，小风车就转动起来，此过程中烧瓶中水蒸气的内能______（选填“增大”或“减小”），是通过______（选填“做功”或“热传递”）方式改变的，但在实验过程中，发现小风车不转动，你的解决办法是______。 【答案】 减小 做功 换用更细的导管 【详解】[1][2]点燃酒精灯，化学能转化为内能，给水加热，产生水蒸气，水蒸气从导管喷出，对外做功，推动小风车转动，即水蒸气对外做功，水蒸气的内能减小，这是通过做功的方式改变内能。 [3]实验过程中，发现小风车不转动，通常是因为气流不够大、不够集中，可以换用更细的导管或减小出气口横截面积、换更轻的风车，这样小风车就可以转动起来了。 11．（25-26九年级上·陕西榆林·期末）如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的玻璃容器安装在“船体”上，用蜡烛对玻璃容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。蜡烛对玻璃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。当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，该过程将内能转化为________能，该过程中能量的总量________。 【答案】 热传递 机械 保持不变 【详解】[1]蜡烛燃烧放出热量被水吸收，水温升高，增大了水的内能，这是通过热传递的方式改变水内能。 [2]当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，此时气体内能减小，“船体”机械能增大，这个过程将内能转化为机械能。 [3]根据能量守恒定律可知，该过程中能量的总量保持不变。 12．（26-27九年级·全国·暑假作业）如图所示，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离。活塞飞出的过程相当于热机的________冲程，该过程中乙醚燃烧产生的内能转化为活塞的________能。 【答案】 做功 机械 【详解】[1]塑料瓶内的乙醚燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞瞬间向前飞出一段距离，这与热机的做功冲程中燃气推动活塞做功的过程是相似的，所以活塞飞出的过程相当于热机的做功冲程。 [2]在活塞飞出的过程中，乙醚燃烧释放出内能，高温高压的燃气推动活塞运动，使活塞获得了动能，也就是将乙醚燃烧产生的内能转化为了活塞的机械能。 13．（25-26九年级上·内蒙古赤峰·期末）利用纸杯、易拉罐制作热机模型：如甲图所示，在空易拉罐下部侧壁上开一小孔，自上部开口处向罐内喷入少许酒精，将纸杯倒扣在罐上，在下部小孔处点火后，纸杯腾空而起。（实验有风险，须谨慎操作） (1)此热机模型的工作物质是___________。纸杯相当于乙中四冲程汽油机中的___________。 (2)纸杯腾空而起时，能量转化情况是：___________能转化为___________能。 【答案】(1) 酒精与空气混合物 活塞 (2) 内 机械 【详解】（1）[1]由题意可知，向罐内喷入少许酒精，并在下部小孔处点火，所以此热机模型的工作物质是酒精与空气混合物。 [2]纸杯腾空而起，纸杯运动，所以相当于四冲程汽油机中的活塞。 （2）[1][2]纸杯腾空而起时，气体推动纸杯飞出的过程，是将内能转化为机械能。 14．（25-26九年级上·江苏泰州·期中）如图甲所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来，当酒精灯通过________的方式增加气缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，热气缸中的空气内能_________，酒精灯继续加热气缸内的空气从而实现往复工作。如图乙所示是某单缸四冲程汽油机的结构示意图，图中所示为汽油机的_________冲程，若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则飞轮转速为__________r/min。 【答案】 热传递 变小 压缩 3000# 【详解】[1]气缸内的空气从火焰吸收热量，内能增大，温度升高，所以酒精灯火焰通过热传递的方式增加气缸内空气的内能。 [2]高温的空气推动活塞做功，空气的内能转化为活塞的机械能，空气的内能变小，温度降低。 [3]由图乙可知，进气门和排气门关闭，活塞向上运动，所以此时为汽油机的压缩冲程。 [4]四冲程汽油机一个工作循环中活塞往复运动2次，飞轮和曲轴转2转。若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则汽油机飞轮转速为 15．（25-26九年级上·安徽合肥·期末）如图所示，小华在校园科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚蒸气充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，这个过程相当于热机的______冲程。 【答案】做功 【详解】塑料瓶内的液态乙醚汽化后，被电子打火器点燃，燃烧产生的高温高压气体推动活塞飞出，这个过程是将内能转化为机械能，和热机做功冲程的能量转化形式一致。 迁移创新 16．小华在学校科技节活动中展示的动力小船如图所示。易拉罐中的水吸热汽化所产生的大量水蒸气从小孔中冲出时，小船就能向前运动。 (1)实验中使用的易拉罐是铝制成的，这是因为铝 导热； A．容易 B．不容易 (2)加热后，易拉罐中的水温度升高，改变水内能的方式是 ； A．做功 B．热传递 (3)如图所示内燃机的各冲程，与“动力小船”装置的能量转化情况相同的是 冲程。 A． B． C． D． 【答案】(1)A (2)B (3)D 【详解】（1）铝是金属，金属的导热性好，所以易拉罐用铝制成是因为铝容易导热，能快速将蜡烛的热量传递给罐内的水。故A符合题意；B不符合题意。 故选A。 （2）加热时，蜡烛燃烧将内能通过热传递的方式传给易拉罐和水，使水的内能增加、温度升高，因此改变内能的方式是热传递。故A不符合题意；B符合题意。 故选B。 （3）“动力小船”装置的能量转化情况；水吸热汽化蒸汽从小孔喷出蒸汽推动空气空气反推小船向前。这个过程是蒸汽的内能转化为小船的机械能，能量转化类似于做功冲程，图中A为吸气冲程，图B为压缩冲程，图C为排气冲程，图D为做功冲程，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 17．（2026·黑龙江绥化·模拟预测）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 同学们成立了制作简易蒸汽机模型的项目团队，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 （1）设计并制作：模型如图所示。 ①在完好的无汽饮料易拉罐侧壁上切一个三角形的角，将三角形角的罐壁挑起，形成一个喷嘴A。用同样的方法在易拉罐另一侧切出另一个喷嘴B。将易拉罐中的液体从喷嘴处全部倒出。 ②用尖嘴钳将易拉罐的拉环弯折，注意不要把罐口拉开。 ③把细绳系在拉环上，将易拉罐悬挂在铁架台上。向易拉罐中注入30mL水。 （2）测试实验： 待易拉罐静止后，用酒精灯外焰加热易拉罐底部，为实现最好的加热效果，调整易拉罐到合适的高度。罐中的水沸腾时，水蒸气从喷嘴喷出，易拉罐便开始旋转。 【项目交流】 （3）蒸汽机_____（选填“属于”或“不属于”）内燃机。 （4）易拉罐中的水持续沸腾的过程中，罐中液态水的内能______（选填“减少”“不变”或“增加”）。水蒸气喷出的过程中，水蒸气内能_______（选填“减少”“不变”或“增加”），温度_______（选填“降低”“不变”或“升高”）。 （5）若在测试过程中，保持其他条件不变，将罐口拉开一个小口，则易拉罐转动的速度会______；若在测试过程中，保持其他条件不变，调高易拉罐的高度，则易拉罐转动的速度会_______。（两空均选填“变慢”“不变”或“变快”） 【答案】 不属于 减少 减少 降低 变慢 变慢 【详解】（3）[1]内燃机的特点是燃料在气缸内部燃烧，而蒸汽机的燃料在外部燃烧，属于外燃机，因此蒸汽机不属于内燃机。 （4）[2]水沸腾时温度保持不变，但液态水会持续汽化为水蒸气，液态水的质量不断减少。内能与物体的质量、温度都相关，温度不变但质量减少，所以液态水的内能减少。 [3][4]水蒸气从喷嘴喷出时会对外做功，将内能转化为机械能，因此水蒸气的内能减少，温度降低。 （5）[5]罐口变大后，水蒸气喷出的速度会变慢，对罐产生的反作用力减小，所以易拉罐转动的速度变慢。 [6]调高易拉罐的高度后，酒精灯火焰对易拉罐底部的加热效果会变弱，水的沸腾程度降低，水蒸气喷出的动力减小，因此易拉罐转动的速度变慢。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $