14.4跨学科实践：制作简易热机模型 同步练习-2026-2027学年人教版九年级物理全一册

**基本信息** 该同步练习通过“基础巩固+能力进阶”分层设计，基础层夯实热机能量转化等核心概念，进阶层强化实验探究与创新应用，适配新授课知识巩固与能力培养需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|热机能量转化、内能改变方式、热源效果比较|以选择填空为主，聚焦物理观念中的能量观念，如第3题考查蒸汽内能转化为机械能| |能力进阶|蒸汽机模型工作原理、实验改进、太阳能热机设计、汽油机柴油机综合分析|含实验探究（第6题叶轮制作）、创新设计（第8题太阳能模型），培养科学探究与科学思维，如第10题通过对比表格发展科学论证能力|

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 【基础巩固】 1. 如图显示了热机的共同特点,其中虚线圈内应该填(　　) A. 内能 B. 电能 C. 动能 D. 势能 2. 某同学制作简易热机模型时，选用不同热源加热质量、初温均相同的水，记录蒸汽推动扇叶转动的时间，数据如下表。分析数据可知，加热效果最好的热源是（　　） 热源类型 酒精灯 酒精喷灯 蜡烛 转动时间/s 120 180 80 A. 酒精灯 B. 酒精喷灯 C. 蜡烛 D. 无法判断 3. 跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　C　） A．酒精燃烧时，内能转化为化学能 B．管口喷出的“白气”是水蒸气 C．蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 D．蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 4. 如图是某同学自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（　　） A. 飞出的纸杯相对于地面是静止的 B. 酒精燃烧时，酒精的热值会变小 C. 纸杯飞出时与热机做功冲程的能量转化相同 D. 通过改进热机模型的结构，其效率可达100％ 5. 如图甲是小科制作的简易“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） 采用铜制容器来加热，是因为铜金属具有良好的 　 　性。 （3） 铜管向右喷蒸汽，“船体”向左行驶，这个过程的能量转化是 　 　能转化为 　 　能。这与四冲程汽油机的 　 　（填冲程名称）冲程相同，该冲程的工作原理图为图乙中 　 　（填“A”“B”“C”或“D”）。 【能力进阶】 6.如图所示为小明同学制作的蒸汽机模型。请回答下列问题： （1） 该蒸汽机的热源是 　 　，工作物质是 　 　。 （2） 制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在软木塞中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使软木塞能在铁丝上自由转动。 （3） 组装“蒸汽机”：按照如图所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管管口正对着铝片。 （4） 给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 （5） 探究思考： ① 蒸汽机工作时，水蒸气对叶轮 　 　，水蒸气的内能 　 　（填“增大”“减小”或“不变”），温度 　 　（填“升高”“降低”或“不变”）。 ② 蒸汽机工作过程中，将 　 　能转化为 　 　能。 7. 张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮…… （1） 在此过程中，酒精燃烧后的燃气的 　 　能转化为盒盖的机械能。 （2） 在这一实验过程中，你应当注意观察的是 　 　。 A. 电火花发生器 B. 盒内的酒精 C. 盒盖跳起的现象及盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 （3） 汽油机工作过程中的 　 　冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 8. 设计一个利用太阳能驱动的热机模型，简要说明： （1） 所需材料： 　 　。 （2） 工作原理： 　 　。 9. 跨学科实践：制作简易汽轮机模型。 【项目提出】 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，制作简易汽轮机模型。 【项目实施】 （1） 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水，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密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 （2） 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。此汽轮机模型属于 　 　（填“内”或“外”）燃机。 （3） 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】 （4） 同学们交流过程中，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） 10. 热机在人类生活中发挥着重要作用。汽油机、柴油机都属于热机中的内燃机,它们的结构和工作原理基本相似。飞轮可看成一个杠杆,活塞、连杆是固定连接,为飞轮旋转提供动力,使其克服曲轴的阻力并带动曲轴旋转,进而使车辆运行。同排量(气缸总容积相同)的情况下,汽油机动力小、机械效率一般为20%~30%;柴油机动力大、机械效率可达45%。如表所示为汽油机和柴油机相关参数的比较,试分析两者的动力、机械效率存在差别的原因。 汽油机 柴油机 燃料种类 及性质 汽油;密度小,易挥发,燃烧较快, 燃烧效率低 柴油;密度大,不易挥发,燃烧较慢, 燃烧效率高 构　造 气缸、连杆较短,飞轮较小 气缸、连杆较长,飞轮较大 吸入气缸 的物质 汽油和空气的混合物 空气 缸容积比 10∶1 23∶1 点火方式 上方有火花塞,在压缩冲程末产 生电火花,点燃汽油 上方有喷油嘴,在压缩冲程末喷出 雾状柴油液滴,遇到气缸里的高温 空气,迅速燃烧 参考答案 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 【基础巩固】 1. 如图显示了热机的共同特点,其中虚线圈内应该填(　A　) A. 内能 B. 电能 C. 动能 D. 势能 2. 某同学制作简易热机模型时，选用不同热源加热质量、初温均相同的水，记录蒸汽推动扇叶转动的时间，数据如下表。分析数据可知，加热效果最好的热源是（　B　） 热源类型 酒精灯 酒精喷灯 蜡烛 转动时间/s 120 180 80 A. 酒精灯 B. 酒精喷灯 C. 蜡烛 D. 无法判断 3. 跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　C　） A．酒精燃烧时，内能转化为化学能 B．管口喷出的“白气”是水蒸气 C．蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 D．蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 4. 如图是某同学自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（　C　） A. 飞出的纸杯相对于地面是静止的 B. 酒精燃烧时，酒精的热值会变小 C. 纸杯飞出时与热机做功冲程的能量转化相同 D. 通过改进热机模型的结构，其效率可达100％ 5. 如图甲是小科制作的简易“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 　热传递　的方式改变水的内能。 （2） 采用铜制容器来加热，是因为铜金属具有良好的 　导热　性。 （3） 铜管向右喷蒸汽，“船体”向左行驶，这个过程的能量转化是 　内　能转化为 　机械　能。这与四冲程汽油机的 　做功　（填冲程名称）冲程相同，该冲程的工作原理图为图乙中 　D　（填“A”“B”“C”或“D”）。 【能力进阶】 6.如图所示为小明同学制作的蒸汽机模型。请回答下列问题： （1） 该蒸汽机的热源是 　酒精灯　，工作物质是 　水蒸气　。 （2） 制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在软木塞中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使软木塞能在铁丝上自由转动。 （3） 组装“蒸汽机”：按照如图所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管管口正对着铝片。 （4） 给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 （5） 探究思考： ① 蒸汽机工作时，水蒸气对叶轮 　做功　，水蒸气的内能 　减小　（填“增大”“减小”或“不变”），温度 　降低　（填“升高”“降低”或“不变”）。 ② 蒸汽机工作过程中，将 　内　能转化为 　机械　能。 7. 张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮…… （1） 在此过程中，酒精燃烧后的燃气的 　内　能转化为盒盖的机械能。 （2） 在这一实验过程中，你应当注意观察的是 　C　。 A. 电火花发生器 B. 盒内的酒精 C. 盒盖跳起的现象及盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 （3） 汽油机工作过程中的 　做功　冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 8. 设计一个利用太阳能驱动的热机模型，简要说明： （1） 所需材料： 　放大镜、铝罐、水、小叶轮、带弯头的吸管、支架等　。 （2） 工作原理： 　放大镜聚焦阳光加热铝罐内的水，产生蒸汽，蒸汽通过吸管推动叶轮转动　。 9. 跨学科实践：制作简易汽轮机模型。 【项目提出】 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，制作简易汽轮机模型。 【项目实施】 （1） 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水，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密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 （2） 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。此汽轮机模型属于 　外　（填“内”或“外”）燃机。 （3） 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 　加热时间不足时无法产生足够的水蒸气　。 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 　B　。 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】 （4） 同学们交流过程中，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： 　环保无污染　。（写出一条即可） 10. 热机在人类生活中发挥着重要作用。汽油机、柴油机都属于热机中的内燃机,它们的结构和工作原理基本相似。飞轮可看成一个杠杆,活塞、连杆是固定连接,为飞轮旋转提供动力,使其克服曲轴的阻力并带动曲轴旋转,进而使车辆运行。同排量(气缸总容积相同)的情况下,汽油机动力小、机械效率一般为20%~30%;柴油机动力大、机械效率可达45%。如表所示为汽油机和柴油机相关参数的比较,试分析两者的动力、机械效率存在差别的原因。 汽油机 柴油机 燃料种类 及性质 汽油;密度小,易挥发,燃烧较快,燃烧效率低 柴油;密度大,不易挥发,燃烧较慢,燃烧效率高 构　造 气缸、连杆较短,飞轮较小 气缸、连杆较长,飞轮较大 吸入气缸 的物质 汽油和空气的混合物 空气 缸容积比 10∶1 23∶1 点火方式 上方有火花塞,在压缩冲程末产生电火花,点燃汽油 上方有喷油嘴,在压缩冲程末喷出雾状柴油液滴,遇到气缸里的高温空气,迅速燃烧 答：由表中数据可知,汽油机和柴油机在动力方面:① 柴油机压缩冲程前后气缸容积比大,做功冲程活塞受到的压力大,推动飞轮转动的力大;② 柴油机飞轮大,动力臂大,根据F1l1=F2l2可以克服更大的阻力。机械效率方面:① 柴油机吸入的是空气,同排量的情况下,氧气更充足,有利于柴油的充分燃烧;② 柴油以雾状油滴的形式喷出,遇到高温迅速汽化,增大了可燃物与助燃剂的接触面积,燃烧更充分;③ 柴油机的气缸长度长,燃油推动活塞的距离大;④ 柴油机压缩冲程前后压缩比大,缸内气压大,燃气对活塞的压力大,根据W=Fs,燃气对活塞做的功多,转化得到的机械能大 1 学科网（北京）股份有限公司 $