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

该初中物理导学案聚焦“制作简易热机模型”跨学科实践，核心围绕热机工作原理及内能转化为机械能过程，通过自主预习巩固热机定义、四冲程等基础，课堂探究从热机发展史、分类到模型制作，构建从理论到实践的学习支架，帮助学生系统掌握相关物理概念。 资料亮点在于跨学科融合与实践导向，学生完整经历方案设计、选材组装、调试改进等探究流程，在故障排查中提升科学思维，安全规范与低碳理念渗透科学态度与责任，习题结合实例强化物理观念，有效促进核心素养全面发展。

14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 （导学案） 【学习目标】 1.通过动手制作简易热机，直观再现内能转化为机械能的过程，巩固热机工作原理、能量转化相关物理概念。（物理观念） 2.在模型设计、故障排查中分析动力不足、无法运转的原因，运用能量转化、热损耗逻辑推理优化方案。（科学思维） 3.完整经历提出方案、选材组装、调试改进、实验观察的探究流程，动手验证热机的基本工作规律。（科学探究） 4.融合劳动实践、安全规范意识，体会工程制作严谨性，懂得节约材料、规范用火，树立低碳节能的工程设计理念。（科学态度与责任） 【学习重点】 1.简易蒸汽热机模型组装操作，完整再现内能转化为机械能； 2.结合模型说出热机工作过程、能量转化； 3.跨学科融合：物理能量转化、化学燃料燃烧、劳动手工加工。 【学习难点】 1.模型密封、配重、加热量的调试优化； 2.自主排查模型不转动、动力弱等故障并提出改进方案； 3.结合模型分析能量损耗，联系热机效率知识。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1.热机是利用________能来做功的机械，工作过程中将________能转化为________能。 2.四冲程内燃机的四个冲程依次是________冲程、________冲程、________冲程、________冲程，其中将内能转化为机械能的是________冲程，将机械能转化为内能的是________冲程。 3.我们日常生活中常见的热机种类有________、_______、蒸汽机、火箭发动机等，其中汽车动力主要依靠_____（选填“汽油机”或“柴油机”）。 参考答案 1.内；内；机械 2.吸气；压缩；做功；排气；做功；压缩 3.汽油机；柴油机（顺序可换）；汽油机 【课堂探究】 探究一、项目提出 1. 热机的发展历史 （1）希罗在1世纪发明了最早的蒸汽引擎原型，被认为是热机的初步雏形。 （2）18世纪早期，托马斯.纽科门发明了蒸汽机的早期原型，用于从矿井中抽水。 （3）19世纪中期，内燃机的出现进一步推动了热机的发展。奥托发明了四冲程内燃机，而且还发表了有关燃烧机理的研究，成为内燃机技术发展的里程碑。 （4）20世纪初，蒸气涡轮机的发明推动了热机技术的进一步革新。蒸气涡轮机利用高速旋转的涡轮叶片将热能转化为机械能，被广泛应用于发电厂和船舶。 2. 热机的分类标准 从外燃机到内燃机，再到现代喷气发动机，热机不断发展。每种热机都有其独特的结构和工作原理，适应不同的应用场景。不同分类标准反映了热机在结构和性能上的差异。 3. 常见热机类型及其原理 （1）蒸汽机 锅炉加热水产生高压蒸汽，推动活塞或涡轮转动，如：早期的火车、发电厂等。 （2）内燃机 汽油机或柴油机在气缸内燃烧，气体膨胀推动活塞往返运动。如：汽车、摩托车等。 （3）燃气轮机 高温燃气直接推动涡轮叶片旋转。 （4）喷气发动机 在燃烧室燃烧，向后喷出高速气体从而获得前进的动力。 提示：所有热机都需要三个基本要素：热源、工作物质（如水蒸气、燃气）、能量转化装置（如活塞、涡轮） 热机是人们获得动力的重要机械，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。 热机在生产生活中非常重要，为了更好的了解热机的工作原理，我们可以尝试制作一个热机模型，热机中各部分是如何协调工作的，包括理解热机中的能量是如何转化的。 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。 探究二、项目分析 1. 热源的选择 实际方法： （1）酒精灯或蜡烛、操作安全、温度可控（优先选择酒精灯，避免明火过大） （2）替代方案：电加热器（需要注意用电安全） 2. 工作物质 科学性和可行性 （1）空气：易获取，但热膨胀效率低； （2）水蒸气：受热碰撞明显，推动力强（最终选择水蒸气） 3. 能量转化装置 核心结构设计： （1）喷嘴与小风扇：用中性笔管作为蒸气喷口，小风扇。 （2）原理：蒸气从笔管高速喷出，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，内部气体膨胀从笔管喷出做功，使小风扇转动转化为机械能。 探究三、项目实施 1. 材料与工具 一个空易拉罐，一个去掉笔芯的中性笔，一台小风扇，酒精灯，密封胶，铁丝、火柴等。 2. 制作步骤 步骤1:制作蒸汽发生装置 (1)易拉罐顶部用剪刀开一个直径略大于中性笔管的圆孔。 (2)将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用热熔胶密封固定(确保接口不漏气)。 (3)易拉罐内注入大约半罐水，作为蒸汽来源。 (4)将易拉罐如图所示放置在支架上。 步骤2:组装小风扇 (1)将小风扇固定在支架上，可用硬纸板或木棍制作支架，使笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (2)用橡皮泥加固支架底座，防止倾倒。 步骤3:连接与测试 (1)点燃易拉罐下面的酒精灯，保持安全距离。 (2)观察蒸汽喷出是否能推动小风扇旋转。 (3)优化调整: ①若蒸汽量不足——减少易拉罐水量或增大加热功率。 ②若小风扇不转——检查笔尖喷口是否对准扇叶，调整扇叶倾斜角度(约45°最佳) 探究四、展示交流 1. 展示要点 (1)现象记录:小风扇从静止到转动的耗时、最高转速(可用手机慢动作视频辅助观察)。 (2)能量转化分析:绘制能量流向图 例如:酒精化学能转化→水蒸气内能转化→风扇机械能 2. 安全提示 (1)酒精灯使用时远离易燃物，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。 【典例】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，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，并收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时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___________机械能； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是___________；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史。在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：___________。 【答案】(1)内能 (2)笔尖喷出的蒸汽太少 (3)在易拉罐上半部分覆盖保温层 【详解】（1）酒精燃烧，是将酒精内部的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递转移给水和易拉罐，水吸热迅速地汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 （2）在测试过程中，发现扇叶不转动，可能水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少。 （3）在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率。 【归纳整理】 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 【课堂练习】 1．（2026·湖南娄底·二模）图是某科技小组自制的简易热机。点燃蜡烛，易拉罐中产生蒸汽喷出推动扇叶转动。下列说法正确的是（    ） A．燃料燃烧放出热量越多，其热值越大 B．易拉罐中的蒸汽主要通过做功的方式增大内能 C．蜡烛燃烧时化学能直接转化为机械能 D．蒸汽推动扇叶转动起来的过程中，蒸汽的部分内能转化为扇叶的机械能 【答案】D 【详解】A．热值是燃料本身的固有属性，只和燃料的种类有关，与燃料燃烧放出热量的多少无关，故A错误； B．蜡烛燃烧加热易拉罐内的水产生蒸汽，蒸汽是通过热传递的方式增大内能，故B错误； C．蜡烛燃烧时，是将化学能转化为内能，不是直接转化为机械能，故C错误。 D．蒸汽喷出推动扇叶转动时，蒸汽对外做功，部分内能转化为扇叶的机械能，故D正确。 故选D。 2．（2026·天津北辰·一模）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 【答案】C 【详解】A．酒精燃烧时，将酒精储存的化学能转化为内能，故A错误； B．水蒸气是肉眼不可见的气体，管口喷出的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故B错误； C．蒸汽喷出时推动风车转动，将蒸汽的内能转化为风车的机械能，故C正确； D．能量转化过程中不可避免存在能量损耗，如内能散失、克服摩擦消耗能量等，蒸汽的内能不可以全部转化为风车的机械能，故D错误。 故选 C。 3．（24-25九年级上·福建泉州·期中）点燃如图所示的走马灯底部蜡烛， 扇叶可以在热空气的驱动下转动起来。该过程与汽油机工作中能量转换相似的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】扇叶可以在热空气的驱动下转动起来，是内能转化为机械能，与汽油机工作中能量转换相似的是做功冲程，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．（24-25九年级上·江苏苏州·期末）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易拉罐底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。以下说法正确的是（　　） A．酒精燃烧越充分，其热值越大 B．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D．纸杯飞出过程中的能量转化，与内燃机的压缩冲程相同 【答案】C 【详解】A．燃料的热值是燃料的一种特性，热值的大小与燃料的种类有关，与质量和燃烧情况等无关，因此酒精是否充分燃烧，其热值不变，故A错误； BC．纸杯飞出去时，易拉罐内的酒精燃烧产生的气体对纸杯做功，气体的内能减小，故B错误，C正确； D．纸杯飞出过程中，内能转化为机械能，内燃机的压缩冲程中将机械能转化为内能，两者能量转化不同，故D错误。 故选C。 5．（24-25九年级上·安徽阜阳·阶段检测）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 【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。 6．（25-26九年级上·陕西榆林·期末）如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的玻璃容器安装在“船体”上，用蜡烛对玻璃容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。蜡烛对玻璃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。当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，该过程将内能转化为________能，该过程中能量的总量________。 【答案】 热传递 机械 保持不变 【详解】[1]蜡烛燃烧放出热量被水吸收，水温升高，增大了水的内能，这是通过热传递的方式改变水内能。 [2]当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，此时气体内能减小，“船体”机械能增大，这个过程将内能转化为机械能。 [3]根据能量守恒定律可知，该过程中能量的总量保持不变。 7．（25-26九年级上·河南焦作·期中）如图所示是小光制作的简易热机模型。 (1)制作过程中，需要将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处____________。 (2)点燃易拉罐下面的酒精灯，当蒸汽喷出时，扇叶转动起来，此过程相当于内燃机的____________冲程。 (3)为了提高热机的效率，我们可以在气缸、管道等部位使用____________材料，以减少____________。 【答案】(1)密封 (2)做功 (3) 隔热 热量散失 【详解】（1）该模型需要让罐内水产生的水蒸气集中从笔尖喷出，推动扇叶，因此必须将罐的开口处密封，防止蒸汽漏气，才能保证蒸汽从笔尖喷出。 （2）该过程中水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，内燃机的做功冲程正是将内能转化为机械能，因此对应做功冲程。 （3）热机能量损失的主要原因之一是机件散热带走大量内能，在气缸、管道部位使用隔热材料，可以减少热量散失，从而提高热机效率。 8．实践小组制作了如图简易汽轮机模型，操作过程如下： ①取一个空易拉罐，用铁丝根据易拉罐的形状制作支架； ②向易拉罐内注入大约半罐水，将笔管的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用密封胶将罐的开口处密封； ③将易拉罐放在支架上，笔管的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔芯喷出，推动风扇转动。 (1)上述过程中酒精燃烧将化学能转化为内能，水沸腾产生大量水蒸气。水蒸气对小风扇做功，将内能转化为_______，这个过程相当于热机的_______冲程； (2)热机发展史也是一部机械效率提高史，如何提高该汽轮机效率，请你帮他们提出一条可行性措施_______。 【答案】(1) 机械能 做功 (2)给易拉罐包裹隔热材料，减少热量散失 【详解】（1）[1]水蒸气推动小风扇转动，对外做功，将自身的内能转化为风扇的机械能。 [2]热机的做功冲程的能量转化就是内能转化为机械能，因此该过程相当于热机的做功冲程。 （2）提高热机效率的思路是减少能量损耗，只要能减少该装置的热量散失、额外功损耗或工作物质泄漏，都可以提高效率，如①给易拉罐包裹隔热材料，减少热量散失。②优化笔管喷嘴的形状，让水蒸气的能量更集中地作用在扇叶上。③使用效率更高的酒精灯，减少燃料的浪费等。 【课后反思】 通过本次跨学科实践，我们亲手制作简易热机模型，直观理解了热机是如何将内能转化为机械能的过程，进一步认识到能量转化规律是贯穿工程实践与自然现象的核心逻辑，能帮助我们从多学科融合的视角，理解热力运动、机械运动背后的能量底层逻辑。 反思：是否混淆了热机中内能“转化”为机械能与热量“转移”给外界这两个不同过程？是否误将热机工作中热量散失到空气里当成了能量凭空消失？是否能正确说明热机效率永远达不到100%符合能量守恒规律的原因？是否能结合制作中摩擦生热、尾气散热的实际现象，分析整个过程的能量流向？是否能结合工程设计的要求，理解优化热机模型其实就是提升有用能量转化占比的过程？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 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 （导学案） 【学习目标】 1.通过动手制作简易热机，直观再现内能转化为机械能的过程，巩固热机工作原理、能量转化相关物理概念。（物理观念） 2.在模型设计、故障排查中分析动力不足、无法运转的原因，运用能量转化、热损耗逻辑推理优化方案。（科学思维） 3.完整经历提出方案、选材组装、调试改进、实验观察的探究流程，动手验证热机的基本工作规律。（科学探究） 4.融合劳动实践、安全规范意识，体会工程制作严谨性，懂得节约材料、规范用火，树立低碳节能的工程设计理念。（科学态度与责任） 【学习重点】 1.简易蒸汽热机模型组装操作，完整再现内能转化为机械能； 2.结合模型说出热机工作过程、能量转化； 3.跨学科融合：物理能量转化、化学燃料燃烧、劳动手工加工。 【学习难点】 1.模型密封、配重、加热量的调试优化； 2.自主排查模型不转动、动力弱等故障并提出改进方案； 3.结合模型分析能量损耗，联系热机效率知识。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1.热机是利用________能来做功的机械，工作过程中将________能转化为________能。 2.四冲程内燃机的四个冲程依次是________冲程、________冲程、________冲程、________冲程，其中将内能转化为机械能的是________冲程，将机械能转化为内能的是________冲程。 3.我们日常生活中常见的热机种类有________、_______、蒸汽机、火箭发动机等，其中汽车动力主要依靠_____（选填“汽油机”或“柴油机”）。 【课堂探究】 探究一、项目提出 1. 热机的发展历史 （1）希罗在1世纪发明了最早的蒸汽引擎原型，被认为是热机的初步雏形。 （2）18世纪早期，托马斯.纽科门发明了蒸汽机的早期原型，用于从矿井中抽水。 （3）19世纪中期，内燃机的出现进一步推动了热机的发展。奥托发明了四冲程内燃机，而且还发表了有关燃烧机理的研究，成为内燃机技术发展的里程碑。 （4）20世纪初，蒸气涡轮机的发明推动了热机技术的进一步革新。蒸气涡轮机利用高速旋转的涡轮叶片将热能转化为机械能，被广泛应用于发电厂和船舶。 2. 热机的分类标准 从外燃机到内燃机，再到现代喷气发动机，热机不断发展。每种热机都有其独特的结构和工作原理，适应不同的应用场景。不同分类标准反映了热机在结构和性能上的差异。 3. 常见热机类型及其原理 （1）蒸汽机 锅炉加热水产生高压蒸汽，推动活塞或涡轮转动，如：早期的火车、发电厂等。 （2）内燃机 汽油机或柴油机在气缸内燃烧，气体膨胀推动活塞往返运动。如：汽车、摩托车等。 （3）燃气轮机 高温燃气直接推动涡轮叶片旋转。 （4）喷气发动机 在燃烧室燃烧，向后喷出高速气体从而获得前进的动力。 提示：所有热机都需要三个基本要素：热源、工作物质（如水蒸气、燃气）、能量转化装置（如活塞、涡轮） 热机是人们获得动力的重要机械，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。 热机在生产生活中非常重要，为了更好的了解热机的工作原理，我们可以尝试制作一个热机模型，热机中各部分是如何协调工作的，包括理解热机中的能量是如何转化的。 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。 探究二、项目分析 1. 热源的选择 实际方法： （1）酒精灯或蜡烛、操作安全、温度可控（优先选择酒精灯，避免明火过大） （2）替代方案：电加热器（需要注意用电安全） 2. 工作物质 科学性和可行性 （1）空气：易获取，但热膨胀效率低； （2）水蒸气：受热碰撞明显，推动力强（最终选择水蒸气） 3. 能量转化装置 核心结构设计： （1）喷嘴与小风扇：用中性笔管作为蒸气喷口，小风扇。 （2）原理：蒸气从笔管高速喷出，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，内部气体膨胀从笔管喷出做功，使小风扇转动转化为机械能。 探究三、项目实施 1. 材料与工具 一个空易拉罐，一个去掉笔芯的中性笔，一台小风扇，酒精灯，密封胶，铁丝、火柴等。 2. 制作步骤 步骤1:制作蒸汽发生装置 (1)易拉罐顶部用剪刀开一个直径略大于中性笔管的圆孔。 (2)将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用热熔胶密封固定(确保接口不漏气)。 (3)易拉罐内注入大约半罐水，作为蒸汽来源。 (4)将易拉罐如图所示放置在支架上。 步骤2:组装小风扇 (1)将小风扇固定在支架上，可用硬纸板或木棍制作支架，使笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (2)用橡皮泥加固支架底座，防止倾倒。 步骤3:连接与测试 (1)点燃易拉罐下面的酒精灯，保持安全距离。 (2)观察蒸汽喷出是否能推动小风扇旋转。 (3)优化调整: ①若蒸汽量不足——减少易拉罐水量或增大加热功率。 ②若小风扇不转——检查笔尖喷口是否对准扇叶，调整扇叶倾斜角度(约45°最佳) 探究四、展示交流 1. 展示要点 (1)现象记录:小风扇从静止到转动的耗时、最高转速(可用手机慢动作视频辅助观察)。 (2)能量转化分析:绘制能量流向图 例如:酒精化学能转化→水蒸气内能转化→风扇机械能 2. 安全提示 (1)酒精灯使用时远离易燃物，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。 【典例】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，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，并收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时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___________机械能； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是___________；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史。在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：___________。 【归纳整理】 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 【课堂练习】 1．（2026·湖南娄底·二模）图是某科技小组自制的简易热机。点燃蜡烛，易拉罐中产生蒸汽喷出推动扇叶转动。下列说法正确的是（    ） A．燃料燃烧放出热量越多，其热值越大 B．易拉罐中的蒸汽主要通过做功的方式增大内能 C．蜡烛燃烧时化学能直接转化为机械能 D．蒸汽推动扇叶转动起来的过程中，蒸汽的部分内能转化为扇叶的机械能 2．（2026·天津北辰·一模）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 3．（24-25九年级上·福建泉州·期中）点燃如图所示的走马灯底部蜡烛， 扇叶可以在热空气的驱动下转动起来。该过程与汽油机工作中能量转换相似的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．（24-25九年级上·江苏苏州·期末）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易拉罐底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。以下说法正确的是（　　） A．酒精燃烧越充分，其热值越大 B．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D．纸杯飞出过程中的能量转化，与内燃机的压缩冲程相同 5．（24-25九年级上·安徽阜阳·阶段检测）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。 6．（25-26九年级上·陕西榆林·期末）如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的玻璃容器安装在“船体”上，用蜡烛对玻璃容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。蜡烛对玻璃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。当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，该过程将内能转化为________能，该过程中能量的总量________。 7．（25-26九年级上·河南焦作·期中）如图所示是小光制作的简易热机模型。 (1)制作过程中，需要将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处____________。 (2)点燃易拉罐下面的酒精灯，当蒸汽喷出时，扇叶转动起来，此过程相当于内燃机的____________冲程。 (3)为了提高热机的效率，我们可以在气缸、管道等部位使用____________材料，以减少____________。 8．实践小组制作了如图简易汽轮机模型，操作过程如下： ①取一个空易拉罐，用铁丝根据易拉罐的形状制作支架； ②向易拉罐内注入大约半罐水，将笔管的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用密封胶将罐的开口处密封； ③将易拉罐放在支架上，笔管的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔芯喷出，推动风扇转动。 (1)上述过程中酒精燃烧将化学能转化为内能，水沸腾产生大量水蒸气。水蒸气对小风扇做功，将内能转化为_______，这个过程相当于热机的_______冲程； (2)热机发展史也是一部机械效率提高史，如何提高该汽轮机效率，请你帮他们提出一条可行性措施_______。 【课后反思】 通过本次跨学科实践，我们亲手制作简易热机模型，直观理解了热机是如何将内能转化为机械能的过程，进一步认识到能量转化规律是贯穿工程实践与自然现象的核心逻辑，能帮助我们从多学科融合的视角，理解热力运动、机械运动背后的能量底层逻辑。 反思：是否混淆了热机中内能“转化”为机械能与热量“转移”给外界这两个不同过程？是否误将热机工作中热量散失到空气里当成了能量凭空消失？是否能正确说明热机效率永远达不到100%符合能量守恒规律的原因？是否能结合制作中摩擦生热、尾气散热的实际现象，分析整个过程的能量流向？是否能结合工程设计的要求，理解优化热机模型其实就是提升有用能量转化占比的过程？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $