第14章第4节 跨学科实践_制作简易热机模型-【王瑞】2026-2027学年九年级物理全一册同步讲解（人教版）

1 第14章 内能的利用 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 2 【项目提出】 热机是人们获得动力的重要机械，在生产生活中非常重要，我们可以 尝试制作一个热机模型来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。 3 【项目分析】 简易热机的能量转化：燃料的______能——容器内液体的____能——物体 的______能 化学 内 机械 4 【项目实施】 1.材料准备：易拉罐、一次性纸杯、打火机、酒精喷雾等。 2.关键步骤： （1）易拉罐底部打孔； （2）用打火机将易拉罐内部预热； （3）喷 次酒精喷雾，用一次性纸杯扣紧； （4）在易拉罐底部小孔处点火。 3.呈现你的操作步骤。 5 4.观察实验成果。 展示交流 评价指标 作品等级 优秀 合格 待改进 发射距离远近 距离较远 距离较近 未发射 1.为什么一次性纸杯发射后，易拉罐会变得烫手？ 2.生活中有哪些热机？ 6 除标注外，选择题每题5分，填空题每空3分，共70分。 1.如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起 飞速度，如图乙为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断正确的是( ) B A.图甲中汽缸内的蒸汽体积膨胀，向左推动活 塞使舰载机获得牵引力 B.图甲中汽缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C.从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图 乙中C图所示的工作原理相似 D.图乙中汽油机一个工作循环的正确顺序是 1 2 3 4 5 6 7 8 2.（双选）注射器初始状态如图甲所示，小芳迅速下压活塞，注射器末状 态如图乙所示。则关于从甲图到乙图的过程，说法正确的是( ) BD A.该现象可说明分子间存在引力 B.筒内的空气分子动能一定增大 C.能量转化和热机做功冲程相同 D.通过做功的方式改变了气体的内能 1 2 3 4 5 6 7 9 3.上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图 如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩 后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么( ) D A.当海水下降时，阀门开启，阀门 关闭 B.当海水上升时，阀门关闭，阀门 开启 C.当海水下降时，类似于汽油机的做功冲程 D.当海水上升时，类似于汽油机的压缩冲程 1 2 3 4 5 6 7 10 4.（模型建构）喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进 行了如下游戏探究：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 B A.吸气冲程和压缩冲程 B.压缩冲程和做功冲程 C.做功冲程和排气冲程 D.压缩冲程和排气冲程 （如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲 程相似，这两个冲程是 ( ) 1 2 3 4 5 6 7 11 5.（2024·郑州模拟）2023年10月15日， 郑州市举行了第一届青少年科技运动 会。图甲是参赛选手自制的水火箭， 图乙是其结构示意图。选手对水火箭 机械 做功 打气，打开阀门，水向下喷出，水火箭一飞冲天。水火箭飞向空中时，瓶 内气体的内能转化为水火箭的______能，此能量转化过程与汽油机的 _______冲程相同。 1 2 3 4 5 6 7 12 6.如图甲是小科制作的简易“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”就向左行驶。 （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________ 的方式改变水的内能。 热传递 1 2 3 4 5 6 7 13 （2）铜管向右喷蒸汽，“船体”向左行驶，这个过程中的能量转化与四冲 程汽油机的______（填冲程名称）冲程相同，该冲程的工作原理图为图乙 中___（填“A”“B”“C”“D”）。 做功 D 1 2 3 4 5 6 7 14 7.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。 汽轮机 【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，用封口泥将罐与笔的空 隙处______。将易拉罐用大铁夹夹住，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 水 密封 1 2 3 4 5 6 7 15 （3）测试实验：点燃易拉罐下面的蜡烛，等待热气喷出推动扇叶转动。 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”）热机。 内能 机械能 外 1 2 3 4 5 6 7 16 （4）实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，笔尖处出来的水蒸气为 “飘动状”，而不是“喷射状”，叶轮没有转动过。思考上述现象中存在的问 题，提出一条改进措施：__________________________________________ ___。 减小喷出口径或提高加热功率或减少待加热水量 ②改进上述问题后，笔尖处的水蒸气变为“喷射状”，叶轮转动几圈后又停 止转动。同学用手拨动叶轮，叶轮转动几圈后仍停止了转动。针对叶轮进 行改进的措施可以是：____________________________________________ ___________________________。 减小叶轮的质量；给叶轮的转轴添加润滑油；增 加扇叶的数量或增大扇叶面积 1 2 3 4 5 6 7 17 【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） 环保、安全 1 2 3 4 5 6 7 18 $