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

该初中物理导学案围绕“制作简易热机模型”展开，核心知识点为热机能量转化（化学能→内能→机械能）及模型制作实践，通过跨学科实践活动导入，连接热学知识与工程应用，自主预习的原理梳理和实施要点作为学习支架，帮助学生构建知识脉络。 以跨学科实践为主线，覆盖设计、选材、组装、调试的完整科学探究过程，分层训练与中考链接结合，培养学生动手能力和创新思维，体现科学探究与科学思维核心素养，提升解决实际问题的能力。

14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 🎯【学习目标】 1、科学探究：综合运用热学与工程知识，经历设计、选材、组装和调试简易热机模型的完整实践过程。 2、创新思维：在制作过程中能主动发现问题并进行改进，培养动手实践能力、团队协作精神及工程创新意识。 📖 自主预习（知识梳理） 1、项目原理：酒精化学能→水蒸气内能→风扇机械能。 简易汽轮机模型 2、项目跨学科分析: （1）热源的选择:酒精灯或电加热器。 （2）水蒸气或者直接加热空气。 （3）化学能如何转化为机械能？通过加热水沸腾,产生高温水蒸气。 3、项目实施关键: （1）注人的水量不要太多,通常为易拉罐容量的三分之一或者一半,留出容纳水蒸气的空间。 （2）出气管可以是中性笔套、细牛奶吸管或者细竹管,出口要尖细。 （3）出气管和易拉罐之间结合要紧密,不要漏气,易拉罐的洞口开得要比出气管外径小一点。 （4）小风扇和轴之间摩擦力要小。 ⚠️ 易错提示 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。 🔬 典例题型归纳 题型1 跨学科实践：制作简易热机模型 【典例3-1】在学校科技周展示中，物理兴趣小组的同学用塑料瓶自制了一个火箭模型，在瓶子的侧壁安装一个电火花发生器，按下按钮会产生电火花，从瓶口喷入酒精后，盖上锥形纸筒，按下按钮，纸筒立即向上飞出。下列说法正确的是（　　） A．瓶内酒精燃烧越充分，酒精热值越大 B．纸筒飞出过程中内能转化为机械能 C．纸筒飞出相当于热机工作时的压缩冲程 D．瓶内出现的白雾是由水蒸气汽化而成的 【典例3-2】如图所示，一个纸风车放在点燃的酒精灯火焰上方，风车会转动起来。在这个过程中，酒精的 能通过燃烧转化为燃气的 能，最终转化为风车的 能。 【典例3-3】张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图－1－13所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式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，然后揿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． 揿动电火花发生器 B． 盒内的酒精 C． 盒盖跳起的现象 D． 盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 （3）汽油机的工作过程的 冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 ✍️ A-B-C分层训练 🔹 A组 基础过关 1．如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 2．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。 3．热机的种类 (1)热机：将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为___________的机器，统称为热机。热机的种类很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 (2)常见的内燃机通常包括___________和柴油机两大类。 (3)喷气发动机分为空气喷气发动机和___________喷气发动机两类。 4．保护地球家园 (1)汽车内燃机对环境产生污染的种类：大气污染、______污染、噪声污染等； (2)利用______，研究和开发低能耗、少污染的高性能动力机械，控制和减少污染，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展之路。 5．如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为_____能的机器，完成这一能量转化的是_____冲程。 6．制作简易热机模型 （1）准备材料：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。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。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。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______。 🔸 B组 提升拔高 7．下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（   ） A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的压缩程度比柴油机大 8．柴油机 柴油机的构造和汽油机相似，但是柴油机通过__________直接点燃柴油，因此柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个__________。柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在吸气冲程中吸进气缸的只有__________。 9．如图甲所示，小李把一个底部封闭的薄壁金属管固定在支座上，管中装一些酒精，然后用橡皮塞塞紧管口。把一根粗布条缠在管子上并迅速来回拉动摩擦金属管，酒精温度迅速升高，一会儿观察到橡皮塞被顶出，且在管口上方有大量“白气”产生。粗布条摩擦金属管的过程中，将机械能转化为________能。“酒精温度迅速升高”，这是通过________的方式增加了酒精的内能。“橡皮塞被顶出”的过程与图乙中单缸四冲程内燃机的________（填字母）冲程相似。“白气”属于________（填物态变化的名称）形成的________（选填“固体”“液体”或“气体”）。若图乙四冲程内燃机的转速是3000r/min，则每秒钟该内燃机对外做功________次。 10．新疆出产的长绒棉是世界上最好的棉花之一，收成时，棉农广泛使用采棉机进行机械化采摘。 (1)如图所示是某款小型采棉机的动力装置，这种内燃机是_______（选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)内燃机散热常用水作为冷却剂，是利用了水的_______的特性。 (3)这台单缸四冲程内燃机的转速为1200r/min，则该内燃机每秒完成_______个冲程，对外做功_______次。 11．阅读短文，回答问题 图是17世纪一种原始热机的示意图，以下是它对外做一次功的简要概述： ①燃烧燃料，对锅炉里的水加热，产生大量的水蒸气； ②高温水蒸气通过锅炉与汽缸间的阀门进入汽缸； ③关闭锅炉与汽缸间的阀门，打开水箱与汽缸间的阀门，向汽缸里注入冷水； ④汽缸里大量的水蒸气液化成水； ⑤活塞向下运动，对连杆产生巨大的向下的拉力，从而对外提供动力做功。 (1)改变内能的方法有两种，①中通过________的方法使水的内能增大； (2)④中水蒸气液化，要________热量； (3)不计活塞质量，在④和⑤中，汽缸内大量水蒸气液化成水，导致汽缸内气压减小，在________的作用下，活塞向下运动。 🔺 C组 思维创新 12．下列关于火箭的说法正确的是（　　） A．火箭使用的是喷气发动机，其与内燃机的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、曲轴等那样的传动结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动 13．如果请你设计一辆在月球上使用的月球车，考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上使用的动力装置是（　　） A．柴油机 B．汽油机 C．喷气发动机 D．电动机 14．下列所述的工具在工作过程中使用热机的是（   ） A．滑板 B．柴油车 C．脚踏船 D．皮筏艇 15．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙所示的过程，与四冲程汽油机的一个冲程相似，这个冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 16．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 17．如图所示，是一个 ___________（选填“柴油机”、“汽油机”或“抽水机”）模型。一般耕地的拖拉机选用的发动机是 ___________，是因为它的效率高且功率较大。 18．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。 19．如图所示，在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出。此过程中，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的______能转变为橡胶塞的机械能。此实验与内燃机______冲程能量转化原理相同。 20．如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验的下列分析： 燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为___________能，相当于内燃机的___________冲程；纸筒飞出后瓶内气体温度将___________（选填“升高”、“降低”）。 21．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） 🏆链接中考 1.（2025·云南昆明·一模）（多选）小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化，则下列说法正确的是（　　） A．罐内水的内能是通过做功方式改变的 B．扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的 C．热机工作过程中将内能转化为机械能 D．加热过程中酒精的热值变大 2．（2025·陕西汉中·一模）如图所示是小明用可乐瓶制作的水火箭。在瓶中装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气。打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中，此过程的能量转化情况与热机的 冲程相同，瓶内气体通过 的方式改变内能。 3．（2025·陕西西安·模拟预测）如图是景颇族祖先创造的点火器模型，用牛角做套筒、木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒。点火器的原理是利用 的方式，使空气内能 （选填“增大”或“减小”）。这个过程从能量转化角度看，和热机工作过程中的 冲程相似。 4．（2024·浙江·三模）如图甲所示为小乐制作的简易“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”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 改变水的内能； （2）铜管向右喷蒸汽，“蒸汽船”向左行驶，这个过程的能量转化与如图乙所示的汽油机的 （选填字母）冲程相同。 试卷第1页，共2页 试卷第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 🎯【学习目标】 1、科学探究：综合运用热学与工程知识，经历设计、选材、组装和调试简易热机模型的完整实践过程。 2、创新思维：在制作过程中能主动发现问题并进行改进，培养动手实践能力、团队协作精神及工程创新意识。 📖 自主预习（知识梳理） 1、项目原理：酒精化学能→水蒸气内能→风扇机械能。 简易汽轮机模型 2、项目跨学科分析: （1）热源的选择:酒精灯或电加热器。 （2）水蒸气或者直接加热空气。 （3）化学能如何转化为机械能？通过加热水沸腾,产生高温水蒸气。 3、项目实施关键: （1）注人的水量不要太多,通常为易拉罐容量的三分之一或者一半,留出容纳水蒸气的空间。 （2）出气管可以是中性笔套、细牛奶吸管或者细竹管,出口要尖细。 （3）出气管和易拉罐之间结合要紧密,不要漏气,易拉罐的洞口开得要比出气管外径小一点。 （4）小风扇和轴之间摩擦力要小。 ⚠️ 易错提示 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。 🔬 典例题型归纳 题型1 跨学科实践：制作简易热机模型 【典例3-1】在学校科技周展示中，物理兴趣小组的同学用塑料瓶自制了一个火箭模型，在瓶子的侧壁安装一个电火花发生器，按下按钮会产生电火花，从瓶口喷入酒精后，盖上锥形纸筒，按下按钮，纸筒立即向上飞出。下列说法正确的是（　　） A．瓶内酒精燃烧越充分，酒精热值越大 B．纸筒飞出过程中内能转化为机械能 C．纸筒飞出相当于热机工作时的压缩冲程 D．瓶内出现的白雾是由水蒸气汽化而成的 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的特性，同种燃料的热值相同，酒精热值保持不变，不是瓶内酒精燃烧越充分，酒精热值越大，故A错误； BC．纸筒飞出过程中内能转化为机械能，而热机工作时的压缩冲程是机械能转化为内能，那么纸筒飞出不是相当于热机工作时的压缩冲程，故B正确，C错误； D．瓶内出现的白雾是人眼能看到的，是液态小水珠，是由水蒸气液化而成的，故D错误。 故选B。 【典例3-2】如图所示，一个纸风车放在点燃的酒精灯火焰上方，风车会转动起来。在这个过程中，酒精的 能通过燃烧转化为燃气的 能，最终转化为风车的 能。 【答案】 化学 内 机械/动 【详解】[1][2][3]酒精燃烧，化学能转化成内能，火焰上方空气加热后体积膨胀，根据可知空气密度变小，会向上运动，流动的空气吹动风车转动，使风车得到动能，因此是酒精的化学能最终转化成了风车的机械能（或动能）。 【典例3-3】张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图－1－13所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式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，然后揿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． 揿动电火花发生器 B． 盒内的酒精 C． 盒盖跳起的现象 D． 盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 （3）汽油机的工作过程的 冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 【答案】 内 D 做功 【详解】[1]根据题意知道，酒精燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，使内能转化为盒盖的机械能。 [2]在这一实验过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低，所以，应当注意观察的是瓶塞跳起的瞬间盒内出现的现象，故选D。 [3]根据题意知道，汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，与这一实验过程中能量的转化是一致的。 ✍️ A-B-C分层训练 🔹 A组 基础过关 1．如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【答案】B 【知识点】汽油机的构造与工作过程、柴油机的构造与工作过程 【详解】A．柴油机在吸气冲程吸进的是空气，汽油机在吸气冲程吸进的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程是将内能转化为机械能，使机器获得动力；而吸气、压缩、排气冲程靠曲轴的惯性来完成，故除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成，故B正确； C．柴油机顶部是喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向气缸内喷入雾状柴油，遇到高温高压的空气而燃烧；汽油机顶部是火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使汽油和空气的混合物剧烈燃烧。二者结构和点火方式不同，柴油机顶部的喷油嘴不能替换成火花塞，故C错误； D．汽油机气缸内的燃料是通过火花塞产生电火花点燃的，属于点燃式；而柴油机气缸内的燃料是在压缩冲程末，由喷油嘴喷入雾状柴油，遇到高温高压空气自行燃烧的，属于压燃式，故D错误。 故选B。 2．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 【知识点】热传递改变物体的内能、能量的转化、能量守恒定律、热机工作过程中的能量转化 【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。 3．热机的种类 (1)热机：将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为___________的机器，统称为热机。热机的种类很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 (2)常见的内燃机通常包括___________和柴油机两大类。 (3)喷气发动机分为空气喷气发动机和___________喷气发动机两类。 【答案】(1)机械能 (2)汽油机 (3)火箭 【知识点】热机工作过程中的能量转化、热机的种类 【详解】（1）热机工作时，先通过燃料燃烧将化学能转化为高温、高压气体的内能，然后利用这些高温、高压气体膨胀做功，推动机器的部件运动，最终将内能转化为机械能对外输出。 （2）内燃机是热机中最常见的类型之一，它是通过燃料在汽缸内燃烧产生动力的机器。常见的内燃机主要分为两大类，一类是汽油机，其汽缸顶部有火花塞，通过火花塞点火使燃料燃烧；另一类是柴油机，汽缸顶部没有火花塞，而是通过压缩空气使汽缸内温度升高，达到燃料的着火点实现自燃。 （3）喷气发动机是依靠喷出气体产生的反作用力推动物体运动的发动机。根据工作时是否需要外界空气参与，我们将喷气发动机分为两类：一类是空气喷气发动机，它需要从外界吸入空气作为氧化剂，与燃料混合燃烧产生高温高压气体喷出，常见于飞机等飞行器；另一类是火箭喷气发动机，它不需要依赖外界空气，自身携带燃料和氧化剂，在没有空气的太空中也能正常工作，这也是火箭能够进入太空的重要原因。 4．保护地球家园 (1)汽车内燃机对环境产生污染的种类：大气污染、______污染、噪声污染等； (2)利用______，研究和开发低能耗、少污染的高性能动力机械，控制和减少污染，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展之路。 【答案】(1)热 (2)绿色能源 【知识点】热机与环境保护 【详解】（1）汽车内燃机对环境产生污染的种类：大气污染、热污染、噪声污染等。 （2）利用绿色能源，研究和开发低能耗、少污染的高性能动力机械，控制和减少污染，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展之路。 5．如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为_____能的机器，完成这一能量转化的是_____冲程。 【答案】 机械 做功 【知识点】热机工作过程中的能量转化、汽油机的构造与工作过程 【详解】[1]热机是利用内能来做功的机器，其工作原理是通过燃料燃烧产生内能，再将内能转化为推动机械运转的机械能。所以从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为机械能的机器。 [2]内燃机工作过程包括吸气、压缩、做功和排气等冲程，其中只有做功冲程是燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。而吸气冲程和排气冲程无能量转化，压缩冲程是将机械能转化为内能。 6．制作简易热机模型 （1）准备材料：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。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。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。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______。 【答案】转动起来 【知识点】能量的转化、热机工作过程中的能量转化 【详解】酒精灯加热易拉罐内的水，产生大量水蒸气，使罐内气压增大，高温高压的水蒸气从笔管尖端高速喷出，冲击小风扇的扇叶，对扇叶施加力的作用，使扇叶转动起来，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 🔸 B组 提升拔高 7．下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（   ） A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的压缩程度比柴油机大 【答案】B 【知识点】热机的种类、汽油机的构造与工作过程、柴油机的构造与工作过程 【详解】A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故A错误； B．柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都是热机，因为燃料都是在气缸内燃烧，又都叫做内燃机，故B正确； CD．柴油机的飞轮大、压缩比大，柴油燃烧产生燃气的气压大，其效率较高，但是柴油机比汽油机笨重，故CD错误。 故选B。 8．柴油机 柴油机的构造和汽油机相似，但是柴油机通过__________直接点燃柴油，因此柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个__________。柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在吸气冲程中吸进气缸的只有__________。 【答案】 压缩空气 喷油嘴 空气 【知识点】汽油机的构造与工作过程、柴油机的构造与工作过程 【详解】[1]柴油机通过压缩空气产生高温，直接点燃柴油，不需要火花塞点火。 [2]柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴，用于向气缸内喷射柴油。 [3]在吸气冲程中，柴油机只吸进空气，不像汽油机那样吸入油气混合物。 9．如图甲所示，小李把一个底部封闭的薄壁金属管固定在支座上，管中装一些酒精，然后用橡皮塞塞紧管口。把一根粗布条缠在管子上并迅速来回拉动摩擦金属管，酒精温度迅速升高，一会儿观察到橡皮塞被顶出，且在管口上方有大量“白气”产生。粗布条摩擦金属管的过程中，将机械能转化为________能。“酒精温度迅速升高”，这是通过________的方式增加了酒精的内能。“橡皮塞被顶出”的过程与图乙中单缸四冲程内燃机的________（填字母）冲程相似。“白气”属于________（填物态变化的名称）形成的________（选填“固体”“液体”或“气体”）。若图乙四冲程内燃机的转速是3000r/min，则每秒钟该内燃机对外做功________次。 【答案】 内 热传递 C 液化 液体 25 【知识点】做功改变物体的内能、通过做功改变物体内能时，能量的转化、汽油机的构造与工作过程、生活中的汽、液化现象 【详解】[1][2]粗布条摩擦金属管的过程中，这是做功的方式使金属管的内能增加，因此将机械能转化为金属管的内能。金属管温度高，放出热量，酒精吸收热量，“酒精温度迅速升高”，因此这是通过热传递的方式增加了酒精的内能。 [3]“橡皮塞被顶出”的过程酒精对橡皮塞做功，酒精的内能转化为橡皮塞的机械能，由乙图可知，A图为吸气冲程，B图为压缩冲程，机械能转化为内能，C图为做功冲程，内能转化为机械能，D图为排气冲程，“橡皮塞被顶出”的过程与图乙中单缸四冲程内燃机的C冲程相似。 [4][5] “白气”人眼可以看见，是小水滴，属于水蒸气液化形成的液体。 [6]转速是3000r/min＝50r/s 四冲程内燃机每转2转对外做功1次，则图乙四冲程内燃机的转速是3000r/min，则每秒钟该内燃机对外做功25次。 10．新疆出产的长绒棉是世界上最好的棉花之一，收成时，棉农广泛使用采棉机进行机械化采摘。 (1)如图所示是某款小型采棉机的动力装置，这种内燃机是_______（选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)内燃机散热常用水作为冷却剂，是利用了水的_______的特性。 (3)这台单缸四冲程内燃机的转速为1200r/min，则该内燃机每秒完成_______个冲程，对外做功_______次。 【答案】(1)汽油机 (2)比热容大 (3) 40 10 【知识点】汽油机的构造与工作过程、水的比热容特点及应用 【详解】（1）汽油机气缸顶部是火花塞，柴油机气缸顶部是喷油嘴。由图可知，气缸的顶部有个火花塞，是汽油机。 （2）水的比热容最大，和质量相同的其它物质比较，升高相同温度吸收热量多，所以内燃机散热器常用水作为冷却剂。 （3）[1][2]内燃机的转速为1200r/min，1s内内燃机转动的周数为，单缸四冲程内燃机一个工作循环中，完成4个冲程，转动2周，对外做功1次，故内燃机1s内转动20周，完成40个冲程，对外做功10次。 11．阅读短文，回答问题 图是17世纪一种原始热机的示意图，以下是它对外做一次功的简要概述： ①燃烧燃料，对锅炉里的水加热，产生大量的水蒸气； ②高温水蒸气通过锅炉与汽缸间的阀门进入汽缸； ③关闭锅炉与汽缸间的阀门，打开水箱与汽缸间的阀门，向汽缸里注入冷水； ④汽缸里大量的水蒸气液化成水； ⑤活塞向下运动，对连杆产生巨大的向下的拉力，从而对外提供动力做功。 (1)改变内能的方法有两种，①中通过________的方法使水的内能增大； (2)④中水蒸气液化，要________热量； (3)不计活塞质量，在④和⑤中，汽缸内大量水蒸气液化成水，导致汽缸内气压减小，在________的作用下，活塞向下运动。 【答案】(1)热传递 (2)放出 (3)外界大气压 【知识点】用生活中的现象证明大气压强的存在、热传递改变物体的内能、汽油机的构造与工作过程、液化的概念和现象 【详解】（1）[1]改变内能的方法有两种：做功和热传递。①中燃料燃烧对锅炉中的水加热，是将燃料燃烧的热量传递给了水，即通过热传递增大了水的内能。 （2）[2]物体从气态变为液态的过程叫做液化，液化时放出热量。 （3）[3]在④和⑤中，汽缸内大量水蒸气液化成水，气缸内气压减小，而外界大气压不变，若不计活塞质量，则在外界大气压作用下，活塞将向下运动。 🔺 C组 思维创新 12．下列关于火箭的说法正确的是（　　） A．火箭使用的是喷气发动机，其与内燃机的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、曲轴等那样的传动结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动 【答案】C 【知识点】热机工作过程中的能量转化、火箭的构造与工作原理 【详解】AB．喷气式发动机与内燃式发动机的工作原理不同，它的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，这种气体从尾部以极高的速度喷出，同时产生很大的反作用力推动火箭向前运动，由于它不需要活塞、螺旋桨等那样的转动装置，从而就少了能量的损失，大大提高了火箭的飞行速度，故AB错误； C．火箭是热机的一种，工作时先将燃料的化学能转化为内能，再通过做功的方式将内能转化为火箭的机械能，故C正确； D．火箭升空时向地面喷出了高温高压的燃气，由于物体间力的作用是相互的，高温高压的燃气对火箭施加了一个向上的反作用力，使火箭升空，故D错误。 故选C。 13．如果请你设计一辆在月球上使用的月球车，考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上使用的动力装置是（　　） A．柴油机 B．汽油机 C．喷气发动机 D．电动机 【答案】D 【知识点】汽油机的构造与工作过程、柴油机的构造与工作过程 【详解】月球表面没有空气，燃料不能燃烧，所以柴油机、汽油机、空气喷气发动机都不能使用，应该使用电动机，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 14．下列所述的工具在工作过程中使用热机的是（   ） A．滑板 B．柴油车 C．脚踏船 D．皮筏艇 【答案】B 【知识点】热机工作过程中的能量转化、汽油机的构造与工作过程、柴油机的构造与工作过程 【详解】热机是将内能转化为机械能的机器，其工作过程依赖燃料燃烧产生的内能做功，将内能转化为机械能。滑板通过人力推动或重力下滑运动，不涉及燃料燃烧或内能转化，未使用热机。柴油车以柴油为燃料，通过燃烧柴油产生内能，驱动活塞运动并转化为机械能，属于热机的应用。脚踏船依靠人力踩踏驱动桨叶划水，能量来源为人体肌肉的化学能转化为机械能，未使用热机。皮筏艇一般通过桨划水前进，依赖人力或水流动力，不涉及燃料燃烧或内能转化，未使用热机。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 15．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙所示的过程，与四冲程汽油机的一个冲程相似，这个冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【知识点】汽油机的构造与工作过程 【详解】扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，将机械能转化为内能，这一过程与四冲程汽油机的压缩冲程相似。 故选B。 16．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 【知识点】做功改变物体的内能、汽油机的构造与工作过程 【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。 17．如图所示，是一个 ___________（选填“柴油机”、“汽油机”或“抽水机”）模型。一般耕地的拖拉机选用的发动机是 ___________，是因为它的效率高且功率较大。 【答案】 柴油机 柴油机 【知识点】柴油机的构造与工作过程 【详解】[1]柴油机和汽油机构造上的区别：柴油机汽缸顶部有喷油嘴，而汽油机顶部有火花塞，图中顶部是喷油嘴，所以这是一个柴油机的模型。 [2]柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，转化成的有用功更多，效率更高且功率较大，所以一般耕地的拖拉机选用的发动机是柴油机。 18．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 【知识点】热机工作过程中的能量转化、汽油机的构造与工作过程 【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。 19．如图所示，在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出。此过程中，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的______能转变为橡胶塞的机械能。此实验与内燃机______冲程能量转化原理相同。 【答案】 内 做功 【知识点】热机工作过程中的能量转化、做功改变物体的内能、通过做功改变物体内能时，能量的转化、汽油机的构造与工作过程 【详解】[1][2]在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，酒精燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动橡胶塞做功，燃气的内能转化为橡胶塞的机械能。在内燃机的压缩冲程中，机械能转化为内能，做功冲程中，内能转化为机械能，所以此实验与内燃机做功冲程能量转化原理相同。 20．如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验的下列分析： 燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为___________能，相当于内燃机的___________冲程；纸筒飞出后瓶内气体温度将___________（选填“升高”、“降低”）。 【答案】 机械 做功 降低 【知识点】热机工作过程中的能量转化、做功改变物体的内能、汽油机的构造与工作过程 【详解】[1][2]燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，消耗燃气的内能，纸筒得到机械能，所以是将内能转化为机械能，由于内燃机的做功冲程将内能转化为机械能，所以纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程。 [3]纸筒飞出后，瓶内气体内能减少，所以温度将会降低。 21．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 【知识点】热传递改变物体的内能、热机工作过程中的能量转化、热机的种类 【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。 🏆链接中考 1．（2025·云南昆明·一模）（多选）小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化，则下列说法正确的是（　　） A．罐内水的内能是通过做功方式改变的 B．扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的 C．热机工作过程中将内能转化为机械能 D．加热过程中酒精的热值变大 【答案】BC 【详解】A．用酒精灯给易拉罐内的水加热是通过热传递的方式增大其内能的，故A错误； B．扇叶周围的“白气”是易拉罐内喷出的水蒸气在空气中遇冷液化形成的小液滴，故B正确； C．该热机工作过程中高温高压的水蒸气推动风扇转动，水蒸气的内能转化为小风扇的机械能，故C正确； D．热值是燃料的特性，与燃料的质量、燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，所以加热过程中酒精的热值不变，故D错误。 故选 BC。 2．（2025·陕西汉中·一模）如图所示是小明用可乐瓶制作的水火箭。在瓶中装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气。打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中，此过程的能量转化情况与热机的 冲程相同，瓶内气体通过 的方式改变内能。 【答案】 做功 做功 【详解】[1][2]旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打气时，压缩瓶内气体做功，瓶中气体内能增加。打开阀门后，瓶内高压气体对水做功，水从尾部的金属管向下喷出，瓶内气体的内能转化为水火箭的机械能；热机做功冲程中，燃气的内能转化为机械能，所以此过程的能量转化情况与热机的做功冲程相同。 3．（2025·陕西西安·模拟预测）如图是景颇族祖先创造的点火器模型，用牛角做套筒、木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒。点火器的原理是利用 的方式，使空气内能 （选填“增大”或“减小”）。这个过程从能量转化角度看，和热机工作过程中的 冲程相似。 【答案】 做功 增大 压缩 【详解】[1][2][3]用牛角做套筒、木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒，在此过程中，推杆压缩筒中气体做功，将机械能转化为内能，使气体内能增大，温度升高，点火器的原理是利用做功的方式，使空气内能增大。热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，这个过程从能量转化角度看，和热机工作过程中的压缩冲程相似。 4．（2024·浙江·三模）如图甲所示为小乐制作的简易“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”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 改变水的内能； （2）铜管向右喷蒸汽，“蒸汽船”向左行驶，这个过程的能量转化与如图乙所示的汽油机的 （选填字母）冲程相同。 【答案】 热传递 A 【详解】（1）[1]蜡烛燃烧放出热量被水吸收而增大水的内能，这是通过热传递的方式改变水内能的。 （2）[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：内能减小，机械能增大，内能转化为机械能。这与热机的做功冲程相同，图片中A两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $