资源简介

(共19张PPT)
物理九年级全一册 人教版2024
第4节 跨学科实践：制作
简易热机模型
第十四章 内能的利用
学习目标
01
02
03
04
物理观念
通过制作简易热机模型，进一步加强对热机做功、内能转化为机械能的理解。
科学思维
尝试应用科学规律解释具体问题，获得初步的分析概括能力。
科学探究
经历简易热机模型的制作过程，提升科学探究能力。
科学态度与责任
培养学生动手，发现问题、解决问题的能力，通过了解物理知识在实际生活中的应用，进一步提高学生学习物理知识的兴趣和能力。
重点难点
教学重点
教学难点
热机模型原理及设计。
在制作过程中能主动发现问题并采取有效方法解决问题。
热机是人们获得动力的重要机械，热机在生产生活中应用十分广泛......
燃油汽车中的汽油机
大型轮船使用的汽轮机
飞机使用的喷气发动机
坦克使用的柴油机
课堂导入
探究新知
　　如果我们能尝试制作一个热机模型，便能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。
　　今天我们将重温科学家的发明过程，本节课我们也来做科学家，设计制作简易热机模型。
【项目提出】
探究新知
18世纪第一辆汽车，其速度只有数千米每小时。
当前速度最快的汽车速度已经超过了声速。
1.热机的发展历史
世界上第一台蒸汽机：古希腊时期的汽转球
纽可门蒸汽机（效率非常低用于煤矿排水）
【项目分析】
探究新知
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。
2. 热机分类标准
工作方式
外燃机
内燃机
燃料
汽油机
柴油机
不同分类标准反映了热机在结构和性能上的差异。
　　通常而言，制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽来做功的外燃机，比制作在封闭缸体内燃烧燃料来做功的内燃机要安全，材料也相对易得，建议优先考虑前者。
探究新知
3.不同热机的工作原理
①内燃机：
以汽油机为例，它的热源是在气缸内的空气和汽油混合物。
②外燃机：
以蒸汽机为例，其热源在气缸外，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的工作物质是水蒸气。
探究新知
讨论交流
我们要制作一台热机模型，需要考虑哪些问题。
1.热源可以是什么
热源可以是酒精灯、蜡烛、燃气、煤气等。
2.工作物质是什么
水沸腾后产生的水蒸气。
比较坚固的金属容器中，例如易拉罐、铁罐等。
3.选择什么样的容器装工作物质
探究新知
4.如何将内能转化为机械能 通过什么装置实现
　　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。
　　酒精燃烧时将化学能转化为内能，通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气对纸飞机做功，将内能转化为机械能。
热机能量转化原理
探究新知
【项目实施】
请根据所学的热机知识，自己的设计，制作一个简易的热机模型。
1.方案图纸：
方案1
方案2
方案3
探究新知
2.材料准备：
一个空易拉罐，
一个去掉笔芯的中性笔，
一台小风扇，
酒精灯或蜡烛，
密封胶，铁丝等。
气缸
将水蒸气导出吹到小风扇上
汽轮机
加热水装置
方案1
探究新知
2.制作步骤：
①取一个空易拉罐，用铁丝根据易拉罐的形状抽作支架；
②向易拉罐内注入大约半罐水，将笔的尖端朝外，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，罐内的水蒸汽通过笔
芯喷出，推动风扇转动。
探究新知
【展示交流】
1. 请大家展示自己的热机模型，看看谁的模型制作精细、运行顺畅，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。
3. 在条件允许情况下，老师可组织对学生制作的热机模型科学性、艺术性等综合评价，并提出改进意见。
评分（满分100分） 改进意见
科学性
艺术性 材料易收集性 总分
课堂小结
制作简易杆秤
项目提出
项目分析
项目实施
展示交流
1.（2022 宁波模拟）如图是小明制作的简易“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。
②当管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，这个过程的能量转化是：_____能转化为_______能。这与热机的_______冲程相同。
课堂练习
解：①蜡烛燃烧放出热量被水吸收而增大水的内能，这是通过热传递的方式改变水内能的；
②当管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，这个过程的能量转化是：内能减小，机械能增大，内能转化为机械能。这与热机的做功冲程相同。
故答案为：①热传递；②内；机械；做功。
点评：本题考查了改变内能的方法、热机的相关知识，难度不大，属于基础性题目。
内
机械
做功
热传递
2.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。
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_____（选填“A”“B”“C”“D”）。
课堂练习
解：①蜡烛燃烧放出热量被水吸收而增大水的内能，这是通过热传递的方式改变水内能的；
②当管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，这个过程的能量转化是：内能减小，机械能增大，内能转化为机械能。这与热机的做功冲程相同；由图知，A为吸气冲程，B为排气冲程，C为压缩冲程，D为做功冲程，故该冲程的工作原理图为图乙中的D。故答案为：（1）热传递；（2）做功；D。
点评：本题考查了改变内能的方法、热机的相关知识，难度不大，属于基础性题目。
热传递
D
做功
布置作业
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：请同学选择其他方案，利用身边材料制作另外一款热机模型。
谢谢聆听
谢谢聆听

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