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

第14章   《内能的利用》练习

§14.4  跨学科实践：制作简易热机模型练习

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【知识回顾】

一、热机的工作原理探究

1.实验引入：观察 "水蒸气冲开橡皮塞" 实验

（1）探究过程：在试管中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾。当水沸腾一段时间后，我们会观察到______现象，同时试管口出现 "白雾"。

（2）思考填空：这个实验中，酒精燃烧将______能转化为______能，通过热传递将能量传递给水，使水的内能增加，产生大量水蒸气。水蒸气膨胀对橡皮塞做功，将______能转化为橡皮塞的______能。试管口的 "白雾" 是因为水蒸气对外做功后内能______，温度______，发生了______现象形成的小水珠。

2.根据上述实验现象，我们可以得出：通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的机械叫做_____。生活中常见的热机有______、______、_____等，它们为现代交通和工业提供了动力。

二、四冲程内燃机工作过程探究

1.构造认识：内燃机主要由______、_____、_____、_____、_______、_______等部分组成。

2.冲程探究：观察动画或模型，分析四冲程的特点

（1）吸气冲程：活塞向______运动，进气门______，排气门______，被吸入气缸。

（2）压缩冲程：活塞向______运动，进气门和排气门都，气缸内气体被压缩，能转化为______能，气体温度。

（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生______的气体，推动活塞向______运动，能转化为______能，带动曲轴转动。

（4）排气冲程：活塞向_____运动，进气门，排气门______，将燃烧后的_____排出气缸外。

（5）思考填空：在四冲程内燃机的一个工作循环中，活塞往复______次，曲轴转动______周，对外做功______次。除了______冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的______来完成的。

三、简易热机模型的设计与制作

1.设计思路：我们将制作一个基于蒸汽动力的简易热机模型，它属于______（选填 "内燃机" 或 "外燃机"），这种热机的燃料在______燃烧，通过加热工作物质（水）产生______来做功，具有______高、______简单的特点。

2.材料准备：根据设计思路，我们需要准备的材料有：一个空易拉罐作为______，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔作为______，一个小风扇作为______，一个酒精灯作为______，还需要胶带、剪刀等工具。为了增强模型旋转的稳定性和持久性，我们可以用______替代部分连接材料。

3.制作步骤：

（1）将中性笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将易拉罐的开口处密封，确保装置的______性。

（2）将易拉罐放置在支架上，调整位置使笔的尖端对准小风扇的扇叶，保证蒸汽喷出时能有效冲击______。

（3）检查各部分连接是否牢固，确保实验______。

4.跨学科思考：

（1）物理学角度：模型利用了______原理，实现了能量的转化。

（2）工程学角度：模型的结构设计需要考虑______和______，确保各部分协调工作。

（3）环境科学角度：我们选用空易拉罐等废旧物品制作模型，体现了______和______的环保理念。

（4）数学角度：可以计算风扇叶片的______和蒸汽喷射的______之间的关系，优化模型效率。

【精练】

1.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，用酒精灯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

2.小宇用塑料瓶自制了火箭模型(如图所示)，给瓶内喷入少量酒精，盖上锥形纸筒，然后用电火花发生器点燃瓶内酒精气体，看到纸筒向上飞出.下列说法正确的是(　   　)

A.纸筒飞出的过程中机械能转化为内能

B.瓶内酒精燃烧越充分，酒精的热值越大

C.纸筒飞出的原理与热机压缩冲程相同

D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减少

3.图1是某同学利用塑料瓶制作的“水火箭”，其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中，图2为四冲程汽油机的工作示意图.下列判断错误的是              (　   　)

图1 图2

A.图2中甲冲程吸入的是汽油和空气

B.图2中乙冲程是依靠飞轮的惯性运转的

C.从能量转化角度讲，往“水火箭”里打气与图2丙所示的原理相似

D.若该汽油机1 s内对外做功15次，则飞轮转速是1 800 r/min

4．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（　　）

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

5．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

6．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。下列分析正确的是（     ）

A．步骤②中喷入酒精是在模拟做功冲程

B．步骤③中点火时，酒精燃烧越充分，其热值越大

C．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能