第十四章 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型-【木牍中考】2026-2027学年九年级上册物理同步教学优质课件（人教版·新教材）

该初中物理课件聚焦热机工作原理，通过东风4D型内燃机车实例导入，引导学生从生活应用出发，经项目提出明确制作简易热机模型的目标，搭建从热机分类（内燃机、外燃机）到能量转化原理的学习支架。 其亮点是以项目式学习贯穿教学，通过“提出-分析-实施-展示”流程，结合科学探究（如用易拉罐、酒精灯制作汽轮机模型）和科学思维（改进气密性、优化结构），落实能量观念。学生在实践中深化理解，教师可借助完整案例提升教学效率。

14.4 跨学科实践： 制作简易热机模型 ※ 建议使用WPS2019以上版本打开 木牍中考-教学设计中心 制作 物理 RJ 九年级上册 目 录 导入新课 01 讲授新课 02 习题解析 03 课堂小结 04 东风4D型内燃机车（DF4D），是中国铁路使用的一款内燃机车。是客、货运用交—直流电传动内燃机车，装车功率达2940kW。 导入新课 项目提出 热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽油机、有些飞机使用的喷气发动机等。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的工作原理，包括热机中的能量是如何转化的，热机中各部分是如何协调工作的。 请同学们在学过的热机知识基础上，进一步查找相关资料，了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。 讲授新课 项目分析 热机按工质接受燃料释放能量的方式分为内燃机和外燃机。 内燃机——燃料在发动机气缸内燃烧 外燃机——燃料在发动机气缸外燃烧 讲授新课 项目分析 认识内燃机 以汽油机为例，从以下三个角度分析内燃机的信息： 热源： 工作物质： 内能转化为机械能的途径： 汽油燃烧的化学能 汽油与空气的混合气 活塞压缩气体，使气体内能增大，火花塞点火后气体迅速爆燃，推动活塞，将气体的内能转化为机械能。 讲授新课 项目分析 认识外燃机 以蒸汽机为例，从以下三个角度分析外燃机的信息： 热源： 工作物质： 内能转化为机械能的途径： 燃料燃烧的化学能 水蒸气 锅炉内的水吸热沸腾并汽化成水蒸气，水蒸气经管道进入汽缸，通过滑阀控制交替进入活塞两侧，推动活塞往复运动，将内能转化为机械能。 讲授新课 项目分析 要完成热机模型的制作，需要考虑下面一些主要问题。 用什么作热源？ 对热机模型的设计 酒精 蜡烛 煤炭 在选择热源时，我们要注意选取的燃料在生活中易于获得与储存安全。 讲授新课 项目分析 对热机模型的设计 要完成热机模型的制作，需要考虑下面一些主要问题。 工作物质是什么？ 若选择设计的模型为外燃机，则工作物质为水蒸气 若选择设计的模型为内燃机，则工作物质为燃料与空气混合物 通常而言，制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽（或直接加热空气）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，建议有限考虑内燃机。 讲授新课 项目分析 对热机模型的设计 制作简易热机模型时会遇到高温蒸汽、锋利的物体等，要注意安全。 要完成热机模型的制作，需要考虑下面一些主要问题。 如何将内能转化成机械能？ 加热气体，气体温度升高，体积膨胀，气体即可推动风扇旋转或活塞运动。 讲授新课 项目实施 请根据自己的设计，制作一个简易的热机模型。下面展示的是一个简易的汽轮机模型，供参考。 讲授新课 项目实施 制作材料： 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。 讲授新课 项目实施 【制作步骤】 1. 向易拉罐内部注入约大半罐水； 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； 讲授新课 项目实施 【制作步骤】 3. 将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶； 讲授新课 项目实施 【制作步骤】 4. 点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就可以转动起来。 讲授新课 项目实施 【制作参考】 讲授新课 展示交流 1. 请大家展示自己的热机模型，看看谁的模型制作精细、运行流畅，更有创意。 2. 在展示交流中，谈谈你的热机模型的工作原理，以及制作过程中的难点，说一说你在制作过程中的心得体会，想一想在哪些方面还可以做得更好。 讲授新课 展示交流 模型气密性的改进： 使用橡皮泥进行封堵时可能会出现密封不严的情况，导致沸腾的蒸汽除通过导管喷出使小风扇旋转外还通过缝隙溢出，减小了气流的实际推力。 可以通过改变密封材料、使用胶水对封堵处的封堵进行加固等方式改进装置的气密性。 讲授新课 展示交流 模型其它零件的改进： 选用导热性更好的材料制成的储存水的工具； 在易拉罐上加盖保温层； 固定风扇时选择更稳定的固定方法； 在风扇下方加装固定装置； 调试风扇合适的固定位置，以期达到最佳转动速度; …… 讲授新课 1. 如图是某同学制作的“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。瓶内酒精燃烧，瓶子冲出过程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；由于空气的作用，瓶子在下降过程中的机械能是___________（选填增大，减小或不变） 做功 相互 减小 习题解析 2. 制作简易汽轮机模型 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，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。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→________ →________ ； 内能 机械能 习题解析 2. 制作简易汽轮机模型 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，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。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。 (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能 ；（答出一条即可） 水蒸气的内能太小；笔尖喷出的蒸汽太少 习题解析 2. 制作简易汽轮机模型 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，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。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。 (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：____________________________________________________________。 在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率。 习题解析 3. 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__________。 热传递 机械 保持不变 习题解析 模型气密性的改进方法 认识外燃机 认识内燃机 材料的准备与选择 制作步骤 模型其他零件的改进方法 制作简易热机模型 工作原理 简易热机模型的制作 展示与交流 课堂小结 $