14.4 跨学科实践：制作简易热机模型（课件，教材配套版）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件围绕“制作简易热机模型”展开，核心知识点为热机的能量转化及模型制作。课堂从热机在生活中的应用（如汽车汽油机、轮船汽轮机）导入，明确制作任务后，通过项目分析（选择热源、工作物质及能量转化方式）搭建学习支架，引导学生从认识热机作用过渡到动手实践。 其亮点是以项目式学习为主线，通过制作简易汽轮机模型（准备易拉罐、酒精灯等材料，经历注水密封、固定对准、加热观察等步骤）培养科学探究能力，原理分析环节强化能量观念（化学能→内能→机械能），典型题巩固科学思维。学生在动手与交流中深化对热机原理的理解，教师可借助此资料落实实践教学，提升课堂互动效率。

跨学科实践 制作简易热机模型 人教版九年级物理 · 第十四章 第4节 项目提出 · 项目分析 · 项目实施 · 展示交流 同步教学PPT 1 课堂导航 本课学习路径 01 项目提出 认识热机的重要作用，明确制作任务 02 项目分析 选择热源和工作物质，思考能量转化 03 项目实施 准备材料，完成简易汽轮机模型 04 展示交流 说明原理、难点与改进方向 2 第十四章 内能的利用 · 第4节 2 项目提出 热机是人们获得动力的重要机械 燃油汽车中的汽油机 坦克使用的柴油机 大型轮船使用的汽轮机 有些飞机使用的喷气发动机 3 第十四章 内能的利用 · 第4节 3 项目提出 为什么要制作热机模型？ 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。 项目任务 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。 安全提示：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。 4 第十四章 内能的利用 · 第4节 4 项目分析 内燃机与外燃机 汽油机 属于内燃机。 工作物质是气缸内的空气和汽油的混合物。 蒸汽机 燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力。 蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，蒸汽机的工作物质是水蒸气。 5 第十四章 内能的利用 · 第4节 5 项目分析 完成热机模型，需要重点考虑三个问题 1 用什么作热源？ 2 工作物质是什么？ 3 如何将内能转化成机械能？ 6 第十四章 内能的利用 · 第4节 6 项目分析 优先选择更安全、材料易得的方案 外燃机方案 采用燃烧燃料加热水产生蒸汽（或直接加热空气）来做功。 内燃机方案 在封闭缸体内燃烧燃料来做功。 通常而言，外燃机比内燃机要安全，材料也相对易得，建议优先考虑前者。 7 第十四章 内能的利用 · 第4节 7 项目实施 参考模型：简易汽轮机 教材要求 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。 观察模型 热源、装水的易拉罐、出气管、小风扇和支架分别在哪里？ 8 第十四章 内能的利用 · 第4节 8 项目实施 准备模型材料 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 一个支架 9 第十四章 内能的利用 · 第4节 9 项目实施 制作步骤①：注水与安装出气管 注水 向易拉罐内部注入大约半罐水。 安装并密封 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。 关键：出气方向明确，罐口密封可靠。 10 第十四章 内能的利用 · 第4节 10 项目实施 制作步骤②：固定模型并对准扇叶 放置与对准 将易拉罐如图所示放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 检查：支架稳定 · 喷口方向正确 · 扇叶转动无阻碍 11 第十四章 内能的利用 · 第4节 11 项目实施 制作步骤③：加热并观察现象 操作 点燃易拉罐下面的酒精灯。 现象 当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 12 第十四章 内能的利用 · 第4节 12 原理分析 模型中的能量是怎样转化的？ 酒精的化学能 水和水蒸气的内能 风扇的机械能 燃料燃烧加热水 蒸汽推动扇叶做功 13 第十四章 内能的利用 · 第4节 13 展示交流 展示模型，交流制作经验 展示评价 请大家展示自己的热机模型，看看谁的模型制作精细，运行顺畅，更有创意。 交流内容 谈谈热机模型的工作原理，以及制作过程中的难点；说一说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。 14 第十四章 内能的利用 · 第4节 14 项目拓展 还可以制作不同类型的热机模型 上面提供的只是一个非常简易的汽轮机模型，同学们可以制作不同类型的热机模型。只要大家积极地行动起来，一定会制作出更多有创意的热机模型。 更精细 运行顺畅 更有创意 15 第十四章 内能的利用 · 第4节 15 典型题1 纸风车转动中的能量转化 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。 16 第十四章 内能的利用 · 第4节 16 答案解析 纸风车转动中的能量转化 答案 化学能；内能；机械能/动能 解析 酒精燃烧时，酒精的化学能转化为燃气的内能；热空气上升并推动纸风车转动，燃气的内能最终转化为风车的机械能。 17 第十四章 内能的利用 · 第4节 17 典型题2 水蒸气推动风车 如图所示是科技小组制作的实验装置，燃料燃烧将试管中的水加热后，水蒸气从橡皮塞小孔冲出推动风车转动，下列说法正确的是（　　） A．在这个实验中，燃料的化学能直接转化为风车的机械能 B．在这个实验中，燃料燃烧产生的热量完全传给了水和水蒸气 C．在这个实验中，水蒸气的内能全部转化成风车的机械能 D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理，蒸汽机属于热机的一种 18 第十四章 内能的利用 · 第4节 18 答案解析 水蒸气推动风车 正确答案：D 详解 A．燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为风车的机械能，故A错误。 B．能量转化过程中存在能量损耗，燃料燃烧产生的热量不能完全传给水和水蒸气，故B错误。 C．能量转化过程中存在能量损耗，水蒸气的内能不能全部转化为风车的机械能，故C错误。 D．该实验基本展示了蒸汽机的工作原理，蒸汽机属于热机的一种，故D正确。 19 第十四章 内能的利用 · 第4节 19 典型题3 易拉罐简易热机 （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 20 第十四章 内能的利用 · 第4节 20 答案解析 易拉罐简易热机 正确答案：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水的内能，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．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，加热过程中酒精的热值不变，故D错误。 21 第十四章 内能的利用 · 第4节 21 课堂小结 从能量转化到模型制作 热机 利用内能做功，获得动力 设计 考虑热源、工作物质和能量转化 制作 注水、密封、固定、对准、加热 评价 精细、顺畅、创意、原理与改进 在安全的前提下，让模型真正“动”起来。 22 $