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(共22张PPT)
九年级全一册物理第十四章 第4节
跨学科实践
制作简易热机模型
热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机等。
一、项目提出
热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以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，我们一起来进行一场有趣的跨学科实践 —— 制作简易热机模型。
二、项目分析
热机的分类
以汽油机为例，它的工作物质是在气缸内的 。
以蒸汽机为例，其燃烧室在气缸外，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 。
②外燃机：
①内燃机：
空气和汽油混合物
水蒸气
外燃机原理图
内燃机原理图
1.用什么做热源？
要完成热机模型的制作，需要解决下面一些主要问题。
热源可以是酒精灯、蜡烛等。
2.工作物质是什么
水沸腾后产生的水蒸气。
3. 制作内燃机还是外燃机？
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。
4. 如何将内能转化为机械能
用酒精灯给水加热，水变成高温高压的水蒸气，水蒸气高速喷出推动扇叶转动。这样一来，水蒸气的内能就变成了扇叶运动的机械能。
三、项目实施
请根据自己的设计，制作一个简易的热机模型。
参考模型
1、设计方案
2、材料清单
材料 要求 作用
空易拉罐
去掉笔帽，笔芯、尾塞
容量约为330mL
充当气缸
蒸气喷嘴
旋转灵活
机械能输出装置
材料 要求 作用
2-4根蜡烛
充当热源
坚硬不易变形
制作支架
3-4块橡皮泥
密封接口
3、制作流程
1、制作蒸气喷嘴
去掉中性笔的笔芯，尾塞，将笔从中间切开
2、制作气缸
①使用工具，按图示在两侧方向打孔。
②带笔尖的一段插在易拉罐罐口处，尖端朝外，带尾塞的一段插在侧壁的孔中，尾塞朝外；用橡皮泥将笔杆固定并将开口处密封。
3、组装实验装置
①如图所示，将铁丝折成易拉罐的形状，用胶水将铁丝固定在木板上，将易拉罐放到支架上。
②在距离碰嘴3-5cm处放置好小风扇。（也可以用卫生纸筒和硬纸板自己制作风扇。）
③用注射器通过侧孔给气缸注入三分之一的水，旋紧尾塞。
4、方案实施
点燃蜡烛，给气缸加热，观察现象。
制作视频
四、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。
蜡烛化学能
水蒸气内能
风扇机械能
问题1:蒸汽喷射力不足,风扇不转动。
原因分析:
解决方法:
密封不严导致蒸汽泄漏；
喷嘴直径过大，蒸汽流速不足；
火力太小。
重新密封接口，可用橡皮泥或胶水加固；
更换更细的喷嘴；
加大酒精灯火焰等。
制作过程中出现了哪些问题，怎么解决？
问题2:笔杆容易受热变形。
原因分析:
罐内水量过少,导致易拉罐侧壁受热后将塑料笔杆软化。
解决方法:
水要保持一定的量,避免易拉罐罐体温度过高.
1、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
随堂练习
2、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。
内
机械
做功
热传递
3、针对如图所示的三个实验情境，将下列内容补充完整。
(1)图甲:将活塞迅速下压，硝化棉燃烧，是由于活塞对 (填“硝化棉”或“筒内空气”)做功，使其内能增大，温度升高。
(2)图乙:将试管中的水加热一段时间后，塞子被水蒸气推出，塞子被水蒸气推出过程的能量转化与汽油机的 冲程能量转化相同。
(3)图丙:加热试管使水沸腾是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了______(选填“热机”或“干电池”)的原理。
筒内空气
做功
热传递
热机

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