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第十四章 内能的利用
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
【学习目标】
1.通过制作简易热模型活，进一步加强对热机做功、内能转化为机械能的理解。
2.经历简易热机模型的制作过程，提升科学探究能力。
【学习重点】热机模型原理及设计。
【学习难点】在制作过程中能主动发现问题并采取有效方法解决问题。
【自主预习】
1.热机利用________做功，将________转化为________。
2.汽油机属于________，它的工作物质是________的混合物；蒸汽机的工作物质是________，燃料燃烧使水变成________，________推动活塞运动产生动力，蒸汽机属于________。
3.制作简易热机模型时我们优先选择________(内燃机/外燃机)，这是因为________更加安全，材料也相对易得。
一、项目提出
1.热机的工作原理是将________转化为________。
2.热机的种类有________、________、汽轮机、喷气发动机等。
本节课我们来设计制作简易热机模型。
二、项目分析
（一）汽油机属于________，热源是在气缸内的________的混合物。
蒸汽机的热源是在汽缸外，我们称为________，蒸汽机的工作物质是________。
（二）小组讨论：我们要制作一台热机模型，需要考虑哪些问题？
1.热源是什么？热源可以是______ __等。
2.工作物质是什么？_______ _。
3.工作物质在什么容器中工作？_____ ___。
4.如何将内能转化为机械能？通过什么装置实现？
_______ _。
5.如何使获得更多的机械能？
_____ ___。
制作采用燃烧燃料加热水产生水蒸汽来推动做功的外燃机，比制作在封闭缸体中燃烧燃料来做功的内燃机，更加安全，而且材料比较容易获得，所以我们今天制作的是外燃机（蒸汽机）。
三、项目实施
（一）小组合作学习：根据桌上的实验器材，讨论设计方案，并画出草图。
（二 [小组合作]各小组按设计方案，制作简易热机模型，小组之间相互合作，如果没有其他设计方案，按照课本的设计方案进行。
四、展示交流
1.全班同学打分，分别评出优秀作品。
2.交流制作过程中遇到的困难，是怎样处理的？还可以怎样优化设计。
3.你们小组制作的简易热机的缺点是怎样的？
4.自制简单热机和真实热机有什么区别？
【当堂练习】
1.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，是将燃料燃烧释放的　 　转化为　 　。如图所示模拟实验中：图甲中是水蒸气驱动叶轮转动，图乙中是上升的热空气驱动叶轮转动，则图　 　是汽油机的工作原理图。
2.如图是老师在物理课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。
（1）橡皮塞向下压时，其能量转化与汽油机工作四冲程中的 冲程相同；
（2）如果想让橡皮塞弹得更远，你的方法是 （答出一条即可）。
3.制作简易热机模型。
（1）制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动。
（2）组装“汽轮机”：按照如图所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片。
（3）给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。
（4）探究思考：
①酒精燃烧， 能转化为水和水蒸气的 。
②汽轮机工作时，水蒸气对叶轮 ，又将 转化为 。
③由②可知水蒸气的内能 ，温度 ，故瓶口处喷出大量“白气”。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。
。
参考答案
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
【自主预习】
1.内能 内能 机械能
2.内燃机 空气和汽油 水蒸汽 水蒸汽 水蒸汽 外燃机
3.外燃机 外燃机
一、项目提出
1.内能 机械能
2.蒸汽机 内燃机
二、项目分析
（一）内燃机 空气和汽油 外燃机 水蒸汽
（二）
1.酒精灯、蜡烛、燃气、煤气
2. 水沸腾后产生的水蒸气。
3.比较坚固的金属容器中，例如易拉罐、铁罐等
4.在容器外插一细管，使水蒸汽通过细管喷出，然后使细管口对着汽轮机，推动汽轮机转动。
5. 容器的容器要大一些，热源的热值也要大一些等。
【当堂练习】
1.内能 机械能 乙
2.（1）压缩 （2）橡皮塞下压更长距离
3.（4）①化学 内能 ②做功 内能 机械能 ③减小 降低

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