资源简介

(共28张PPT)
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
教学分析
课前准备
学习目标
1.从能量转化的角度理解热机工作原理。
2.了解热机的工作过程。
3.培养学生的动手能力和科学探究能力。
课前准备
教学分析
学习重点 ：热机的工作原理。
学习难点 ：制作简易热机的设计与制作。
学习方法 ：实验探究法；自主探究学习法；合作学习法；归纳总结学习法。
相关准备：热机模型（包括外燃机模型和内燃机模型）、一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯、一个支架，以及打孔器、铁丝、钳子等制作工具。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
在我们的生活中有很多的机械，我们今天就来制作一个与之有关的模型。
互动新授
项目提出
人类的第一次工业革命就是因为发明了蒸汽机，如图所示，这个就是一种蒸汽机，也叫作外燃机。
我们在前面讲的汽油机、柴油机都是内燃机。
热机在生产生活中非常重要，今天我们就利用一些简单材料来制作一个热机模型，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。
互动新授
请大家回忆汽油机是如何工作的。
汽油机的工作物质是汽油和空气的混合物，
汽油机主要是通过做功冲程将内能转化为机械能。
互动新授
刚刚的汽油机是内燃机，下面我们来展示一下外燃机是如何工作的。
演示实验
点燃酒精灯，外燃机（模型）工作
互动新授
汽油机：内燃机，工作物质：气缸内空气和汽油的混合物。
外燃机也叫作蒸汽机，工作物质：水蒸气。
工作时燃料燃烧→水变成水蒸气→推动活塞运动产生动力。
蒸汽机燃烧室在气缸外，因此叫外燃机。
外燃机制作起来相对内燃机要简单，对材料的要求也较低，更重要的是它相对也更安全。
实验点拨
互动新授
所以我们今天做的这个热机模型是一种“外燃机模型”。
请大家仔细观察一下，这个外燃机模型主要由几部分组成
热源、燃烧室、活塞、机械装置，等等。
想一想
互动新授
项目实施
设计模型
制作热机模型所需的材料和工具包括：
一个空易拉罐、 一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯、一个支架。
互动新授
请同学们想一想，为什么我们选择易拉罐来制作这个模型呢
易拉罐比较容易加工，导热性好，便宜，等等。
下面请大家利用这些材料，设计一个热机模型。
要求：这个模型能够使得这个小风扇的扇叶转动起来。
想一想
自主实验
互动新授
下面我们展示一下教材中设计的模型。
实验演示
互动新授
制作模型
模型制作步骤如下：
（1）用打孔器在易拉罐侧面打一个能够刚好穿过中性笔大小的孔，位置要合适。
（2）将中性笔插入孔中，调整中性笔在易拉罐外的长度和角度。
（3）用胶枪将笔与易拉罐连接处密封好，将易拉罐开口处也密封好。
互动新授
（4）向易拉罐内注入三分之一到二分之一的水，水不能过多或过少。
（5）用铁丝弯成一个支架。注意支架的高度，要正好放下酒精灯。
（6）将易拉罐放在支架上，调整易拉罐位置和支架高低，使得中性笔对准风扇的角度、距离合适。并使得酒精灯燃烧时外焰刚好在易拉罐底部。
互动新授
接下来大家参考提供给大家的制作步骤，分小组开始制作模型，同时要注意安全。
自主实验
互动新授
展示交流
下面请各小组依次上台展示本小组的热机模型。
同时要求介绍本小组在制作过程中遇到的问题以及是如何解决的，同时操作热机模型，展示其旋转效果。
大家都展示了自己的作品，请同学们对各个小组的作品进行评价，既要说出其优点，也要说出其不足和改进的地方。
互动新授
实验反思
互动新授
本次热机模型项目制作与展示交流中，同学们积极探索、大胆创新，值得表扬！
热机工作时，燃料的化学能先转化为内能，内能再推动部件运动转化为机械能。
在制作过程中，大家运用了热传递让水升温汽化，以及力能改变物体运动状态等物理知识。
实验总结
互动新授
除易拉罐外，还有什么材料能制作热机模型？
希望大家课后继续探索！
想一想
【例题】 阅读短文，回答问题。
热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
【材料一】1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(如图甲所示),传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(如图乙所示)。
【材料二】1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气
巩固拓展
体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气 缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
【材料三】1960年2月19日，中国自行设计制造的试验型液体燃料探空火箭首次发射成功。这是中国航天运载火箭征程上的一次重大突破。
巩固拓展
【材料四】 2022年7月1日，“长征五号”遥七火箭芯二级氢氧发动机成功开展了地面环境校准试验，发动机按预定程序起动，主级工作平稳并按程序正常关机，试验取得圆满成功。
“长征五号B”运载火箭的成功发射拉开了我国载人航天工程“第三步”任务序幕。“长征五号B”是中国近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，全箭总长53.7m, 起飞重量837.5 t,近 地轨道运载能力大于22 t。被誉为走向深空的最后一把钥匙。
巩固拓展
巩固拓展
(1)火箭的发动机属于 (选填“内燃”或“外燃”)机。
内燃
燃料在气缸内部燃烧→内燃机。
巩固拓展
(2)如图甲、乙所示，三轮汽车将燃料的化学能转化为 能再转化为 能。
内
机械
汽油与空气混合物在汽油机内燃烧→化学变化。
巩固拓展
(3)“长征五号B”作为走向深空的最后一把钥匙，应具备哪些功能 (至少两点，答案合理即可)
具备起飞重量大，运载能力强或热机效率高等特点
由材料“全箭总长53.7 m, 起飞重量837.5 t,近地轨道运载能力大于22t。
被誉为走向深空的最后一把钥匙”可知，“长征五号B” 作为走向深空的最后一把钥匙，具备起飞重量大，运载能力强或热机效率高等特点。
课堂小结
热机工作原理：
燃料（如酒精）的化学能转化为内能，加热水使其汽化为蒸汽；蒸汽喷出时，利用力的相互作用推动风扇转动，内能进一步转化为机械能，这就是模型运转的核心原理。
关联物理知识：
热传递让水升温，汽化现象使水变成蒸汽，力的作用与反作用让风扇转动，这些知识共同支撑模型工作。
课后拓展方向：
除易拉罐外，塑料瓶（注意耐热）、金属罐（导热好但防烫）等材料也可尝试制作热机，大家课后可探索不同材料对模型效果的影响。
谢谢观看

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