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第十四章 内能的利用
第4节 制作简易热机模型
人教版 九年级 物理 上册
1.掌握热机的工作原理及工作过程中的能量转化;知道设计简易热机模型的整体思路,会选择合适材料制作热机模型。
2.根据设计,能动手制作简易热机模型，了解过程中安全注意事项。
3.能对简易热机模型作出综合评价;能对简易热机模型提出改进意见。
热机的工作原理
探究新知
知识点 1
设计简易热机模型
燃料的化学能 内能 机械能
燃烧
做功
分类
外燃机
内燃机
热源加热气缸,气缸内的介质温度升高，产生高温高压的蒸汽,蒸汽通过输出装置输出,再由转化装置将内能转化为机械能。
选择热机模型
优先选用燃料燃烧加热水产生蒸汽(或直接加热空气)来做功的外燃机。
稳定的热源、简易气缸、加热介质、能量的输出装置和能量的转化装置.
选择材料
工作过程
知识点 2
制作简易热机模型
器材选择
稳定的热源:
一个酒精灯
简易气缸:
一个空易拉罐
加热介质:
适量的水
器材选择
能量的转化装置:一台小风扇
能量的输出装置:
一支去掉笔芯和笔塞的中性笔
其他材料:剪刀、刻度尺、胶带(或热熔胶枪)、铁丝......
制作简易汽轮机模型
向易拉罐内部注入大约半罐水
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
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
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4
知识点 3
展示与交流
对简易热机模型进行评价
(1)优点:结构简单、成本低廉、教学效果好、安 全性高。
(2)缺点:效率较低、精度有限、应用范围有限。
(1)选择合适的燃料,确保燃料充分燃烧,提高燃料的利用率。
(2)优化机械结构,减少能量损失,提高热机的工作效率。
(3)增加安全防护措施;减少有害气体的排放。
改进意见
小明学习完热机后，利用厨房里的蒸蛋器自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出蒸汽，小明将自制的风车放在蒸蛋器上方，成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　）
A．蒸蛋器内部温度越高，水蒸发越快
B．水的内能增大是通过热传递方式实现的
C．水的温度升高以后，水的比热容变小
D．此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程
C
基础巩固题
小明注意到水烧开时，壶盖会被水蒸气
顶起，受此启发，小明准备寻求老师的帮
助并自制一台简易蒸汽机，并由此开展以下项目式研究。
【项目制作】主要实验器材：注射器（无针头）、废旧光盘、耐热导管、铁丝、固体燃料、易拉罐等；
用铁丝将废旧光盘和注射器尾部连接好，注射器注射端与右侧易拉罐接通（易拉罐在密闭前装有水），点燃固体燃料并将其放在易拉罐下加热易拉罐中的水（如图所示，固体燃料热值为3×J/kg,实验中假设燃料完全燃烧）。
能力提升题
【项目研究】
（1）在标准大气压下，实验中易拉罐中装有300g初温为20℃的水，将水加热到100℃需要吸收的热量是多少？[水的比热容为4.2×J/（kg ℃）]
（2）将左侧转动的光盘与发电机连接起来，制作成简单的蒸汽发电机。已知固体燃料平均每分钟可完全燃烧0.5g,易拉罐中的水开始沸腾后，在发电机两端接上一个小灯泡，燃料盒中的固体燃料剩余50g,当燃料燃尽时，24W的小灯泡也停止发光，若小灯泡始终正常发光，该装置产生的电能也全部用于小灯泡发光，则该装置转化电能效率是多少？
（3）项目式小组的同学们经过一番讨论发现该装置的整体效率都偏低，在为了解决“固体燃料燃烧加热易拉罐产生水蒸气推动活塞运动”效率低的弊端，提出一条合理的改进方案：
增加燃料燃烧密封装置，减少向周围环境散失能量。
（3）为避免燃料燃烧热能的损失，增加密封燃料燃烧装置，减少向周围环境失散能量。
制作简易热机模型
原理：燃料化学能转化为内能，内能转化 为机械能
设计：选用外燃机
结构：稳定的热源、简易气缸、加热介质、 能量的输出装置和能量的转化装置
展示与交流：评价简易热机模型、改进意见
作业
内容
教材作业
完成课后“练习与应用”
自主安排
培优 练习

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