14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 同步知识点对点讲义-2026-2027学年人教版九年级物理全一册

本讲义聚焦热机工作原理及能量转化这一核心知识点，系统梳理热机定义、常见类型（蒸汽机、内燃机等）及“燃料燃烧→内能→机械能”的转化过程，通过项目提出、分析、实施构建从理论认知到实践制作的学习支架，涵盖热源选择、工作物质确定、能量转化装置设计及模型制作调试等环节。 该资料以跨学科实践为特色，引导学生利用易拉罐、中性笔管等简易材料制作热机模型，在调试优化中培养科学探究能力，在模型建构与问题分析中发展科学思维。展示交流环节结合互评与师评，强化科学态度与责任（如环保热机设计思考），课中辅助教师落实实践教学，课后通过例题和中考真题帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 · 知识点对点 一、制作简易热机模型☆ 项目 内容 项目提出 热机 （1）简介：热机是人们获得动力的重要机械，广泛应用于生产生活中，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。 （2）原理：燃料燃烧释放热量→工作物质受热膨胀做功→机械能输出。 常见热机类型 类型 工作原理 应用 蒸汽机 锅炉加热水产生高压蒸汽，推动活塞或涡轮转动 早期火车、发电厂等 内燃机 汽油或柴油在气缸内燃烧，气体膨胀推动活塞往复运动 汽车、摩托车等 燃气轮机 高温然你直接推动涡轮叶片旋转 军舰 喷漆发动机 在燃烧室内燃烧，向后喷出高速气体从而获得前进的动力 飞机、火箭等 总结 （1）了解热机的工作原理； （2）热机中的能量是如何转化的； （3）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。下面展示的是一个简易的汽轮机模型，供参考。 图14.4-1 热机模型 项目分析 1. 热机的发展历史：蒸汽引擎原型→蒸汽机的早期原型→四冲程内燃机→蒸气涡轮机→燃气轮机 2. 要完成热机模型的制作，需要重点考虑的几个问题。 热源选择 （1）在常见的热源中，有燃料燃烧加热和电加热两种。如何选择操作简便且更安全的热源? 通过讨论分析不难得出，常见的热源有酒精灯、蜡烛、煤油灯等。在该实践活动中利用酒精灯作为热源比电加热更简单易行。但在使用过程中，一定要规范操作酒精灯，排除安全隐患。 图14.4-2 热源 （2）替代方案：电加热器（需注意用电安全） 工作物质 （1）高温高压燃气（易获取，但热膨胀效率低） （2）水蒸气：产生容易，受热膨胀明显，推动力强也相对安全。 能量转化装置 （1）结构：喷嘴与小风扇，用中性笔作为蒸汽喷口吹动小风扇。 （2）原理：蒸汽从笔管高速喷出→冲击小风扇叶片→小风扇旋转→机械能输出 （3）能量转化路径：蜡烛加热水→水蒸气内能增加→气体膨胀从笔管喷出做功→使小风扇转动转化为风扇的机械能 项目实施 材料及工具 空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔管、小风车(可以购买成品，也可以自己制作)、酒精灯(包括火柴)、橡皮泥、剪刀、铁架台等。 图14.4-3 工具 制作步骤 1.制作蒸汽发生装置 （1）一般选择容积较小且厚度适中的铝质易拉罐来产生水蒸气。推荐使用240mL的易拉罐，这样加热的水量较少，加热时间较短。在易拉罐顶部用剪刀开一个直径略大于中性笔管的圆孔。 （2）用中性笔管前端作为蒸汽喷嘴，能让水蒸气喷出方向更集中，效果更明显。向罐内注入120 mL左右的水，然后把中性笔管的尖端朝外，另一端插入罐内，在罐的开口处用橡皮泥压实密封。 （3）易拉罐内注入大约半罐水，作为蒸汽来源。 图14.4-4 连接好的发生装置 2.风车制作 （1）选一根光滑细木棍（可用竹签或细金属杆代替）作为风车的旋转轴。在风车中心打一个小孔，孔径略大于细木棍的直径，将细木棍穿过风车中心孔，确保风车能够稳定地固定在细木棍上并能自由转动。 （2）用橡皮泥加固支架底座，防止倾倒。 图14.4-5 制作好的风车 3.调试 如图所示，将酒精灯放在铁架台底座上，将易拉罐放在小金属圈上并用大金属圈固定罐体上端以防止易拉罐倾倒，将小风车固定在金属杆上。 调节易拉罐和风车的高度，确保酒精灯点燃时外焰能加热罐体底部。罐体上端的蒸汽喷嘴离风车扇叶2~3 cm，并靠近扇叶尖端。 点燃酒精灯加热易拉罐，水沸腾时产生的蒸汽通过喷嘴喷出，推动小风车的扇叶转动。 图14.4-6 简易汽轮机模型汽轮机 展示交流 1. 展示热机模型 （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。 2. 综合评价与反馈 对小组制作的热机模型功能性、美观性、创新性及汇报情况等综合评价，并提出改进建议. 3. 其他的简易自制热机模型 在桌面上点燃酒精灯，然后加热一支悬挂着的装着水的试管，当导气管出气口（喷嘴处）有蒸气喷出时，小风车就转动起来。 4. 拓展思考 如何改进提高我们自制模型的热效率? 热机在给我们带来便利的同时，也产生了环境问题，如热污染、废气排放。作为“未来工程师”，如何设计更环保的热机，让能源利用与自然共生，为人类可持续发展筑牢根基。 希望同学们在未来能肩负起这一重要的责任。 注意 （1）酒精灯使用时原理易燃物，熄灭时用灯帽盖灭。 （2）加热后的易拉罐温度极高，需戴手套操作，冷却后再触碰。 （3）蒸汽喷口勿对准人体，防止烫伤。 （4）锋利的物体安全使用。 师评等级: 互评等级: 综合等级: 能够完成制作 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求，制作较为美观 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求，制作较为美观，有一定的创新，或能对制作过程中出现的问题，发现的技巧进行总结。 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求，制作较为美观，有一定的创新，或能对制作过程中出现的问题，发现的技巧进行总结。能够进行独立或小组合作的展示，能够提出并明确下一步的改进方向。 · 例题 考点：制作简易热机模型（共8小题） 1．（2025秋•龙华区校级月考）·【较易】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% 2．（2026•揭阳一模）·【较易】如图所示，图甲为小李自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，同时瓶口有少量白雾，此过程酒精燃烧产生的内能主要转化为塑料杯的 　 　 能，相当于图乙中 　 　 （选填“A”“B”“C”或“D”）的能量转化过程，白雾的产生主要是水蒸气遇冷 　 　 成小水珠。（填物态变化的名称） 3．（2025•海珠区校级二模）·【较易】如图所示，图甲为小昕自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，此过程酒精燃烧产生的 　 　 能转化为塑料杯的 　 　 能，相当于图乙中 　 　 （选填“A”“B”“C”或“D”）的能量转化过程。 4．（2025秋•顺德区月考）·【较易】如图所示，小明制作了一个简易热机模型。用酒精灯加热易拉罐中的水，水沸腾后产生蒸汽从管口喷出使风车转动。这个过程中发生的能量转化是：　 　 能→　 　 能→　 　 能。 5．（2025秋•罗湖区期中）·【较易】如图是某实验小组制作的简易热机模型。向易拉罐内注入约半罐水。将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尖端朝外，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。 （1）点燃易拉罐下面的酒精灯，酒精燃烧时将　 　 能转化为内能。 （2）当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。这一过程与四冲程汽油机的　 　 冲程相似。 （3）有同学提出可以用蜡烛代替酒精灯作为热源，但发现热机运转不稳定，造成此现象的原因可能是　 　 （合理即可）。 6．（2025秋•宝安区期中）·【较易】【项目提出】初三年级即将举行跨学科实践，牛顿学习小组计划在课堂上展示热机模型。 【项目分析】为保证热机模型能够顺利工作，应完成以下任务：了解热机获得动力的原理；选择合适的器材制作简易热机；进一步优化热机结构，提高热机效率。 【项目实施】 （1）了解热机原理 ①如图甲所示，热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　 　 （选填“内”或“外”）燃机。 （2）制作简易热机 实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯 实验步骤： ①在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，如图所示； ②在易拉罐内加入少量的水； ③用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上，且保证留着喷气的中性笔位于罐子靠　 　 （选填“上”或“下”）部分。 ④将风扇平放在支架上（图乙），中性笔的尖端正对风扇扇叶，点燃酒精灯加热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，风扇转动，同时扇叶温度升高，内能　 　 （选填“增大”或“减小”），注意防止烫伤。 （3）优化热机结构 ①同学们在测试过程中，发现加热一段时间后，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。以下两种解决方案中你认为可行的是　 　 。 A．更换一个更细的喷嘴 B．降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 7．（2025秋•从化区期中）·【较易】小明同学在学习了“跨学科实践：制作简易热机模型”后，制作了如图甲、乙所示的模型，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，然后按动电火花发生器的按钮。 （1）图甲你可以观察到盒盖跳起的现象，在此过程中，酒精燃烧后透明塑料盒内气体的 　 　 能转化为盒盖的机械能；从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的 　 　 冲程相似； （2）图甲装置属于热机中的 　 　 ，图乙装置属于热机中的 　 　 （两空选填“内燃机”或“外燃机”）； （3）观察图中情景，甲、乙这两种热机效率更高的是 　 　 （选填“甲”或“乙”），理由是 　 　 。 8．（2025秋•新会区期末）·【较易】跨学科实践： 制作简易热机模型 【项目提出】 热机的发明与发展推动了人类文明的进步。为深入理解热机工作原理，掌握热机中的能量转化规律，小明所在的项目小组计划利用热学知识，制作一台简易汽轮机模型。 【项目分析】 （1）小组梳理常见热机类型发现：任何热机都存在“热源”与“工作物质”，二者的作用形式是区分热机类型的关键。其中，汽油机的热源与工作物质合二为一——即气缸内的汽油与空气混合物，燃烧过程直接在气缸内部完成，因此属于 　 　 燃机；而蒸汽机的热源与工作物质相互分离，热源在气缸外，通过热量传递加热气缸内的水，产生水蒸气作为工作物质，属于外燃机。 （2）从安全性和材料易得性考虑，小组决定制作外燃机，采用酒精灯作为 　 　 ，加热水产生水蒸气作为工作物质，并设法使水蒸气推动小风扇转动，将内能转化为 　 　 。 【项目实施】 小组设计的汽轮机模型如图所示，在易拉罐内装入约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔尾端插入罐内，用胶水密封罐的开口处；将易拉罐固定在支架上，使笔的尖端对准小风扇的扇叶。 【展示交流】 （3）模型组装完成后，在全班交流时，小明点燃易拉罐下面的酒精灯，发现扇叶并没有转动。请写出一条可能的原因 　 　 。（答出一条即可） （4）排除故障后，扇叶成功转动但转速较慢，小明更换了一根喷口更细的笔管，水蒸气从喷口处喷出的速度更 　 　 ，扇叶转动明显加快，这种改进 　 　 （选填“提高”或“降低”）了汽轮机模型的效率。 · 中考真题 考点：制作简易热机模型（共2小题） 1．（2026·黑龙江·中考真题）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)气流冲击使风车转起来，这与热机的________冲程原理相同。 (2)实验中若闻到酒精气味，属于________现象。 (3)喷气时，笔尖应对准风车的________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (4)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是________。 A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） 2．（2026·四川达州·中考真题）如图所示，在热机的原理实验中，完全燃烧的酒精可放出_______J的热量；加热过程中观察到风车慢慢转动，其能量转化方式与内燃机的______冲程类似。（） 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 · 知识点对点 一、制作简易热机模型☆ 项目 内容 项目提出 热机 （1）简介：热机是人们获得动力的重要机械，广泛应用于生产生活中，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。 （2）原理：燃料燃烧释放热量→工作物质受热膨胀做功→机械能输出。 常见热机类型 类型 工作原理 应用 蒸汽机 锅炉加热水产生高压蒸汽，推动活塞或涡轮转动 早期火车、发电厂等 内燃机 汽油或柴油在气缸内燃烧，气体膨胀推动活塞往复运动 汽车、摩托车等 燃气轮机 高温然你直接推动涡轮叶片旋转 军舰 喷漆发动机 在燃烧室内燃烧，向后喷出高速气体从而获得前进的动力 飞机、火箭等 总结 （1）了解热机的工作原理； （2）热机中的能量是如何转化的； （3）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。下面展示的是一个简易的汽轮机模型，供参考。 图14.4-1 热机模型 项目分析 1. 热机的发展历史：蒸汽引擎原型→蒸汽机的早期原型→四冲程内燃机→蒸气涡轮机→燃气轮机 2. 要完成热机模型的制作，需要重点考虑的几个问题。 热源选择 （1）在常见的热源中，有燃料燃烧加热和电加热两种。如何选择操作简便且更安全的热源? 通过讨论分析不难得出，常见的热源有酒精灯、蜡烛、煤油灯等。在该实践活动中利用酒精灯作为热源比电加热更简单易行。但在使用过程中，一定要规范操作酒精灯，排除安全隐患。 图14.4-2 热源 （2）替代方案：电加热器（需注意用电安全） 工作物质 （1）高温高压燃气（易获取，但热膨胀效率低） （2）水蒸气：产生容易，受热膨胀明显，推动力强也相对安全。 能量转化装置 （1）结构：喷嘴与小风扇，用中性笔作为蒸汽喷口吹动小风扇。 （2）原理：蒸汽从笔管高速喷出→冲击小风扇叶片→小风扇旋转→机械能输出 （3）能量转化路径：蜡烛加热水→水蒸气内能增加→气体膨胀从笔管喷出做功→使小风扇转动转化为风扇的机械能 项目实施 材料及工具 空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔管、小风车(可以购买成品，也可以自己制作)、酒精灯(包括火柴)、橡皮泥、剪刀、铁架台等。 图14.4-3 工具 制作步骤 1.制作蒸汽发生装置 （1）一般选择容积较小且厚度适中的铝质易拉罐来产生水蒸气。推荐使用240mL的易拉罐，这样加热的水量较少，加热时间较短。在易拉罐顶部用剪刀开一个直径略大于中性笔管的圆孔。 （2）用中性笔管前端作为蒸汽喷嘴，能让水蒸气喷出方向更集中，效果更明显。向罐内注入120 mL左右的水，然后把中性笔管的尖端朝外，另一端插入罐内，在罐的开口处用橡皮泥压实密封。 （3）易拉罐内注入大约半罐水，作为蒸汽来源。 图14.4-4 连接好的发生装置 2.风车制作 （1）选一根光滑细木棍（可用竹签或细金属杆代替）作为风车的旋转轴。在风车中心打一个小孔，孔径略大于细木棍的直径，将细木棍穿过风车中心孔，确保风车能够稳定地固定在细木棍上并能自由转动。 （2）用橡皮泥加固支架底座，防止倾倒。 图14.4-5 制作好的风车 3.调试 如图所示，将酒精灯放在铁架台底座上，将易拉罐放在小金属圈上并用大金属圈固定罐体上端以防止易拉罐倾倒，将小风车固定在金属杆上。 调节易拉罐和风车的高度，确保酒精灯点燃时外焰能加热罐体底部。罐体上端的蒸汽喷嘴离风车扇叶2~3 cm，并靠近扇叶尖端。 点燃酒精灯加热易拉罐，水沸腾时产生的蒸汽通过喷嘴喷出，推动小风车的扇叶转动。 图14.4-6 简易汽轮机模型汽轮机 展示交流 1. 展示热机模型 （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。 2. 综合评价与反馈 对小组制作的热机模型功能性、美观性、创新性及汇报情况等综合评价，并提出改进建议. 3. 其他的简易自制热机模型 在桌面上点燃酒精灯，然后加热一支悬挂着的装着水的试管，当导气管出气口（喷嘴处）有蒸气喷出时，小风车就转动起来。 4. 拓展思考 如何改进提高我们自制模型的热效率? 热机在给我们带来便利的同时，也产生了环境问题，如热污染、废气排放。作为“未来工程师”，如何设计更环保的热机，让能源利用与自然共生，为人类可持续发展筑牢根基。 希望同学们在未来能肩负起这一重要的责任。 注意 （1）酒精灯使用时原理易燃物，熄灭时用灯帽盖灭。 （2）加热后的易拉罐温度极高，需戴手套操作，冷却后再触碰。 （3）蒸汽喷口勿对准人体，防止烫伤。 （4）锋利的物体安全使用。 师评等级: 互评等级: 综合等级: 能够完成制作 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求，制作较为美观 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求，制作较为美观，有一定的创新，或能对制作过程中出现的问题，发现的技巧进行总结。 能够完成制作，并能使制作基本符合应用的要求，制作较为美观，有一定的创新，或能对制作过程中出现的问题，发现的技巧进行总结。能够进行独立或小组合作的展示，能够提出并明确下一步的改进方向。 · 例题 考点：制作简易热机模型（共8小题） 1．（2025秋•龙华区校级月考）·【较易】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% 【答案】C 【解答】解：A．若以地面为参照物，飞出的纸杯相对于地面位置发生了变化，所以纸杯是运动的，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，与燃料的质量和体积无关，所以酒精燃烧时，酒精的热值不变，故B错误； C．纸杯飞出时，燃气的内能转化为纸杯的机械能，与热机做功冲程的能量转化相同，故C正确； D．热机在工作时，不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，此外还有热量的散失，通过改进热机模型的结构，机械效率也不可能达到100%，故D错误。 故选：C。 2．（2026•揭阳一模）·【较易】如图所示，图甲为小李自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，同时瓶口有少量白雾，此过程酒精燃烧产生的内能主要转化为塑料杯的 　机械　 能，相当于图乙中 　C　 （选填“A”“B”“C”或“D”）的能量转化过程，白雾的产生主要是水蒸气遇冷 　液化　 成小水珠。（填物态变化的名称） 【答案】机械；C；液化。 【解答】解：燃料在气缸中燃烧时，将存储的化学能转化为高温高压的燃气的内能，又通过燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。 图乙C中活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将内能转变为机械能；酒精燃烧产生的内能转化为塑料杯的机械能的过程，相当于图乙中C的能量转化过程。 白雾的产生主要是水蒸气遇冷液化成的小水珠。 故答案为：机械；C；液化。 3．（2025•海珠区校级二模）·【较易】如图所示，图甲为小昕自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，此过程酒精燃烧产生的 　内　 能转化为塑料杯的 　机械　 能，相当于图乙中 　C　 （选填“A”“B”“C”或“D”）的能量转化过程。 【答案】内；机械；C。 【解答】解：此过程酒精燃烧产生的内能转化为塑料杯的机械能，相当于图乙中C的能量转化过程，即做功冲程。 故答案为：内；机械；C。 4．（2025秋•顺德区月考）·【较易】如图所示，小明制作了一个简易热机模型。用酒精灯加热易拉罐中的水，水沸腾后产生蒸汽从管口喷出使风车转动。这个过程中发生的能量转化是：　化学　 能→　内　 能→　机械　 能。 【答案】化学；内；机械。 【解答】解：由题可知，用酒精灯加热易拉罐中的水，水沸腾后产生蒸汽从管口喷出使风车转动，此过程中燃料燃烧的化学能转化为蒸汽的内能，然后蒸汽的内能转化为风车的机械能。 故答案为：化学；内；机械。 5．（2025秋•罗湖区期中）·【较易】如图是某实验小组制作的简易热机模型。向易拉罐内注入约半罐水。将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尖端朝外，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。 （1）点燃易拉罐下面的酒精灯，酒精燃烧时将　化学　 能转化为内能。 （2）当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。这一过程与四冲程汽油机的　做功　 冲程相似。 （3）有同学提出可以用蜡烛代替酒精灯作为热源，但发现热机运转不稳定，造成此现象的原因可能是　蜡烛的火焰较小、燃烧时间短、温度较低、易受外界干扰，导致热机内部的温度和压力变化不够稳定，从而造成热机运转不稳定　 （合理即可）。 【答案】（1）化学；（2）做功；（3）蜡烛的火焰较小、燃烧时间短、温度较低、易受外界干扰，导致热机内部的温度和压力变化不够稳定，从而造成热机运转不稳定。 【解答】解：（1）燃料燃烧是一种化学变化，酒精燃烧时，酒精的化学能通过燃烧释放出来，转化为内能。 （2）当有蒸汽喷出时，蒸汽具有内能，蒸汽推动扇叶转动，使扇叶获得了机械能，所以此过程由蒸汽的内能转化为扇叶的机械能；四冲程汽油机中做功冲程是高温高压的气体推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）蜡烛的火焰较小、燃烧时间短、温度较低、易受外界干扰，导致热机内部的温度和压力变化不够稳定，从而造成热机运转不稳定。 故答案为：（1）化学；（2）做功；（3）蜡烛的火焰较小、燃烧时间短、温度较低、易受外界干扰，导致热机内部的温度和压力变化不够稳定，从而造成热机运转不稳定。 6．（2025秋•宝安区期中）·【较易】【项目提出】初三年级即将举行跨学科实践，牛顿学习小组计划在课堂上展示热机模型。 【项目分析】为保证热机模型能够顺利工作，应完成以下任务：了解热机获得动力的原理；选择合适的器材制作简易热机；进一步优化热机结构，提高热机效率。 【项目实施】 （1）了解热机原理 ①如图甲所示，热机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→　内能　 →　机械能　 。 ②此汽轮机模型属于　外　 （选填“内”或“外”）燃机。 （2）制作简易热机 实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯 实验步骤： ①在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，如图所示； ②在易拉罐内加入少量的水； ③用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上，且保证留着喷气的中性笔位于罐子靠　上　 （选填“上”或“下”）部分。 ④将风扇平放在支架上（图乙），中性笔的尖端正对风扇扇叶，点燃酒精灯加热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，风扇转动，同时扇叶温度升高，内能　增大　 （选填“增大”或“减小”），注意防止烫伤。 （3）优化热机结构 ①同学们在测试过程中，发现加热一段时间后，扇叶才开始转动，这是因为　加热时间不足，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。以下两种解决方案中你认为可行的是　A　 。 A．更换一个更细的喷嘴 B．降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 【答案】（1）内能；机械能；外；（2）上；增大；（3）加热时间不足，无法产生足够的水蒸气；A。 【解答】解：（1）①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； ②内燃机是燃料在气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； （2）③为了让水蒸气能够从笔中喷出推动风扇转动，应将易拉罐平放在支架上，且保证留着喷气的中性笔位于罐子靠上部分，这样水蒸气上升才会从笔中喷出。 ④水蒸气遇冷液化放热，使扇叶温度升高，这是通过热传递方式改变内能的。 （3）①发现加热很长时间后，扇叶才开始转动，与水蒸气的量有关，加热时间不足，无法产生足够的水蒸气； ②A、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A正确； B、降低风扇高度，使喷嘴对准风扇的中心，蒸汽推动风扇转动的效果要差于喷射在扇叶处，故B错误； 故选：A。 故答案为：（1）内能；机械能；外；（2）上；增大；（3）加热时间不足，无法产生足够的水蒸气；A。 7．（2025秋•从化区期中）·【较易】小明同学在学习了“跨学科实践：制作简易热机模型”后，制作了如图甲、乙所示的模型，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，然后按动电火花发生器的按钮。 （1）图甲你可以观察到盒盖跳起的现象，在此过程中，酒精燃烧后透明塑料盒内气体的 　内　 能转化为盒盖的机械能；从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的 　做功　 冲程相似； （2）图甲装置属于热机中的 　内燃机　 ，图乙装置属于热机中的 　外燃机　 （两空选填“内燃机”或“外燃机”）； （3）观察图中情景，甲、乙这两种热机效率更高的是 　甲　 （选填“甲”或“乙”），理由是 　乙装置靠外部加热，热量损耗多，内能利用率低，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高　 。 【答案】（1）内；（2）内燃机；外燃机；（3）甲；乙装置靠外部加热，热量损耗多，内能利用率低，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高。 【解答】解：（1）酒精燃烧后产生高温高压的燃气，燃气对外做功，使盒盖飞出去，内能转化为机械能；在汽油机工作过程的做功冲程中，发生的能量转化也为内能转化为机械能，而该实验的能量转化为内能转化为机械能，因此两者能量转化是一致的； （2）汽油机作为内燃机，其工作物质是吸气冲程吸入气缸内汽油和空气的混合物；蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机； （3）从图示情景可知，乙装置靠外部加热，热量损耗多，内能利用率低，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高，所以甲装置的效率高。 故答案为：（1）内；（2）内燃机；外燃机；（3）甲；乙装置靠外部加热，热量损耗多，内能利用率低，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高。 8．（2025秋•新会区期末）·【较易】跨学科实践： 制作简易热机模型 【项目提出】 热机的发明与发展推动了人类文明的进步。为深入理解热机工作原理，掌握热机中的能量转化规律，小明所在的项目小组计划利用热学知识，制作一台简易汽轮机模型。 【项目分析】 （1）小组梳理常见热机类型发现：任何热机都存在“热源”与“工作物质”，二者的作用形式是区分热机类型的关键。其中，汽油机的热源与工作物质合二为一——即气缸内的汽油与空气混合物，燃烧过程直接在气缸内部完成，因此属于 　内　 燃机；而蒸汽机的热源与工作物质相互分离，热源在气缸外，通过热量传递加热气缸内的水，产生水蒸气作为工作物质，属于外燃机。 （2）从安全性和材料易得性考虑，小组决定制作外燃机，采用酒精灯作为 　热源　 ，加热水产生水蒸气作为工作物质，并设法使水蒸气推动小风扇转动，将内能转化为 　机械能　 。 【项目实施】 小组设计的汽轮机模型如图所示，在易拉罐内装入约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔尾端插入罐内，用胶水密封罐的开口处；将易拉罐固定在支架上，使笔的尖端对准小风扇的扇叶。 【展示交流】 （3）模型组装完成后，在全班交流时，小明点燃易拉罐下面的酒精灯，发现扇叶并没有转动。请写出一条可能的原因 　装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶　 。（答出一条即可） （4）排除故障后，扇叶成功转动但转速较慢，小明更换了一根喷口更细的笔管，水蒸气从喷口处喷出的速度更 　快　 ，扇叶转动明显加快，这种改进 　提高　 （选填“提高”或“降低”）了汽轮机模型的效率。 【答案】（1）内； （2）热源；机械能； （3）装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶； （4）快；提高。 【解答】解：（1）由题可知，汽油机汽缸内的汽油与空气混合物，燃烧过程直接在汽缸内部完成，因此属于内燃机。 （2）任何热机都存在“热源”与“工作物质”，而小组决定制作外燃机，那么酒精灯就作为外在热源；加热水产生的水蒸气推动小风扇转动，将水蒸气的内能转化为风扇转动的机械能。 （3）扇叶不转动，说明没有足够的动力推动扇叶，可能的原因有：①水的质量太少，产生的水蒸气量不足，无法提供足够的动力；②装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶；③酒精灯提供的热量不足，水无法产生足够多的高温高压水蒸气。 （4）更换一根更细的喷嘴可以增大蒸汽的喷射力，使水蒸气从喷口处喷出的速度更快，扇叶转动更快，有更多的能量转化为扇叶转动的动能，从而提高汽轮机模型的效率。 故答案为：（1）内； （2）热源；机械能； （3）装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶； （4）快；提高。 · 中考真题 考点：制作简易热机模型（共2小题） 1．（2026·黑龙江·中考真题）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)气流冲击使风车转起来，这与热机的________冲程原理相同。 (2)实验中若闻到酒精气味，属于________现象。 (3)喷气时，笔尖应对准风车的________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (4)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是________。 A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） 【答案】(1)做功 (2)扩散 (3)扇叶 (4)B 【解答】解：（1）高温气流冲击风车，内能转化为机械能；热机做功冲程中燃气推动活塞，同样是内能转化为机械能，原理一致。 （2）酒精分子无规则运动扩散到空气中，人闻到酒精气味，属于扩散现象。 （3）气流冲击扇叶才能给扇叶施加推力，冲击轴心无法产生转动动力，因此笔尖应对准扇叶。 （4）喷出的水汽少、风车慢，是因为供热不足，水难以快速大量汽化成水蒸气。 A．仅添加酒精，单位时间内火焰放出的热量不变，加热效果无明显提升，故A不符合题意； B．煤油热值更大，相同质量燃料放出更多热量，加快水的汽化，产生更多高速水蒸气冲击风车，故B符合题意。 2．（2026·四川达州·中考真题）如图所示，在热机的原理实验中，完全燃烧的酒精可放出_______J的热量；加热过程中观察到风车慢慢转动，其能量转化方式与内燃机的______冲程类似。（） 【答案】 做功 【解答】解：完全燃烧酒精放出的热量为：，实验中，水受热汽化为水蒸气，高温蒸汽推动风车转动，能量转化为内能转化为机械能，内燃机的做功冲程为燃气的内能转化为活塞机械能，因此和做功冲程能量转化一致。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $