资源简介

(共28张PPT)
人教版物理九年级全一册精做课件授课教师：.班级：9年级（）班.时间：.14.4跨学科实践：制作简易热机模型第十四章内能的利用14.4跨学科实践：制作简易热机模型同步练习题（人教版九年级全一册）一、选择题（每题3分，共30分）1.制作简易热机模型的核心原理是（）A.机械能转化为内能B.内能转化为机械能C.电能转化为内能D.化学能转化为电能2.常见简易热机模型（试管蒸汽热机、纸杯风车热机）的动力来源是（）A.电流热力B.燃料燃烧产生的蒸汽内能C.人力做功D.空气浮力3.用试管、橡胶塞、酒精灯制作简易蒸汽热机，加热试管中水后，橡胶塞弹出，该过程相当于汽油机的（）A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程4.下列器材不属于简易热机模型制作必备器材的是（）A.试管、橡胶塞B.酒精灯、支架C.电压表D.水、细导管5.简易热机模型工作时，燃料燃烧的主要能量转化是（）A.化学能→内能→机械能B.内能→化学能→机械能C.机械能→内能→化学能D.化学能→机械能→内能6.制作简易蒸汽热机时，试管内水量不宜过多，主要原因是（）A.浪费水资源B.防止沸水喷出、保证蒸汽充足，便于做功C.减慢加热速度D.降低实验安全性7.简易热机模型工作效率极低，主要原因是（）A.燃料热值太小B.大量热量散失、废气带走大部分内能C.模型质量太小D.工作速度太慢8.下列操作能让简易热机模型转动、做功更明显的是（）A.减小火焰B.密封散热缝隙，保证蒸汽集中喷出C.增大模型质量D.减少加热时间9.简易热机模型和真实汽油机的共同点是（）A.都有四个完整冲程B.都依靠内能转化为机械能工作C.都有点火装置D.工作效率基本相同10.制作简易热机的实验中，安全操作规范正确的是（）A.加热时试管口正对人B.实验结束立即用手触碰高温试管C.酒精灯熄灭后再整理器材D.水量加满试管，保证动力充足二、填空题（每空2分，共28分）11.简易热机模型的工作原理：燃料燃烧将______能转化为______能，高温高压气体膨胀对外做功，将内能转化为______能。12.试管蒸汽热机实验中，酒精灯加热水产生水蒸气，水蒸气推动胶塞弹出，此过程模拟汽油机的______冲程，是热机唯一对外______的过程。13.制作简易热机时，若装置漏气，会导致内能______，模型做功效果______（选填“变好”或“变差”）。14.简易热机工作过程中，主要的能量损耗包括：______带走热量、装置散热、克服摩擦消耗机械能。因此简易热机效率远______（选填“高于”或“低于”）真实热机。15.跨学科制作简易热机，融合了物理______转化知识、工程动手制作、结构优化设计等知识，实现理论与实践结合。16.想要提升简易热机的做功效果，可采取的方法：______火焰、减少装置散热、保证出气口通畅。三、实验探究题（共22分）17.某同学利用试管、橡胶塞、酒精灯、铁架台、水制作简易蒸汽热机模型，完成实验探究。（1）实验器材中，提供内能的装置是______，产生动力的核心物质是______。（2）实验现象：加热试管一段时间后，试管内水沸腾产生大量水蒸气，内部气压增大，推动橡胶塞向外弹出，同时试管口出现大量“白气”，“白气”是水蒸气______（填物态变化）形成的小水珠。（3）实验能量转化全过程：酒精燃烧______能转化为内能→水吸热升温汽化→水蒸气膨胀做功，内能转化为______能。（4）实验中发现胶塞弹出力度较小，做功效果不明显，请写出两条改进措施：__________、__________。（5）该简易热机模型不能持续工作，对比四冲程汽油机，其缺少______、______、______三个辅助冲程，无法实现循环工作。四、简答题（共20分）18.请简述简易蒸汽热机模型的工作过程及能量转化原理。（10分）19.为什么简易热机模型的工作效率远低于工业热机？请写出两点原因。（10分）五、参考答案与解析选择题答案：1.B解析：所有热机的核心原理均为内能转化为机械能，简易热机也遵循该规律。2.B解析：简易热机依靠燃料燃烧加热水产生高温蒸汽，利用蒸汽的内能做功。3.C解析：高温高压气体对外做功，推动胶塞运动，与汽油机做功冲程原理一致。4.C解析：简易热机制作无需电学测量器材电压表，其余均为常用实验器材。5.A解析：燃料燃烧消耗化学能产生内能，内能再通过做功转化为机械能。6.B解析：试管水量过多，沸腾后沸水易喷出，且蒸汽产生缓慢，无法提供充足动力。7.B解析：简易热机结构简单，密封性差、无保温设计，热量散失严重，效率极低。8.B解析：密封缝隙可减少热量散失，集中蒸汽动力，让做功效果更明显。9.B解析：简易热机与汽油机核心原理一致，都是内能转化为机械能，无完整四冲程、无点火装置，效率差异大。10.C解析：加热试管禁止正对人、禁止触碰高温器材，试管不能加满水，只有C操作规范。填空题答案：11.化学；内；机械12.做功；做功13.散失；变差14.废气；低于15.能量16.增大实验题答案：（1）酒精灯；水蒸气（2）液化（3）化学；机械（4）增大酒精灯火焰、更换密封性更好的橡胶塞、减少试管散热（合理即可）（5）吸气；压缩；排气简答题答案：18.答：点燃酒精灯，酒精燃烧释放热量，将化学能转化为内能；试管中的水吸收热量沸腾，产生大量高温高压水蒸气；试管内部气压升高，推动橡胶塞向外运动，水蒸气的内能转化为胶塞的机械能，完成做功过程，实现热机的能量转化。19.答：①简易热机结构简单，密封性差，工作过程中大量热量通过空气散失；②无专业废气处理和节能结构，废气会带走大量内能；③装置摩擦损耗大，能量利用率低（写出两点即可）。习题总结本套习题适配14.4跨学科实践核心考点，聚焦简易热机的制作原理、能量转化、实验操作、故障改进与安全规范，贴合课本实践探究要求。题型、分值、难度与本章前三节完全统一，重点区分简易模型与真实热机的异同，考查实践动手与物理知识结合的跨学科思维，夯实热机核心原理，弥补实践类题型短板，适配课后巩固与章节综合复习。学习目标
1.理解热机工作中化学能—内能—机械能的转化，构建能量转化与守恒认知；
2.把热机原理简化为实物模型，把握关键要素，呈现工作原理；依据原理设计简易热机模型，优化模型实现能量转化；
3.在模型制作中发现并提出如密封性、效率等关键问题；针对问题自主设计解决方案，规划步骤、选材料和工具；
项目提出
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
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......
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 【项目提出】
1.随着科技发展，热机是人们获得动力的重要机械，汽车走
入寻常百姓家，燃烧______的是汽油机，大型轮船和飞机有
的使用柴油作为燃料，是______机，而早年燃烧煤炭的火车
使用的是______机。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是利用燃
料燃烧获得的____能转化为______能的机器。
汽油
柴油
蒸汽
内
机械
返回
【项目分析】
2.汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的___________
__的混合物。蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水
蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属
于外燃机。
空气与汽油
返回
3.燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用________作热源；
酒精灯
返回
4.用可以密封的易拉罐加热水，类比家用高压锅，开小孔后
蒸汽喷出，可以推动高压阀运动，此时工作物质是________；
实现____能转化为______能；
水蒸气
内
机械
返回
5.如图是小红设计的模型方案，其中蒸汽
对着风车吹动，存在的不安全因素是
_________________，改进方法是_______
_______________，蒸汽烫伤比开水烫伤
还要严重，原因是____________________。
蒸汽可能烫伤手
将风车固定在铁架台上
水蒸气液化需要放热
返回
【项目实施】
6.实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、
水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯。
实验步骤：（1）在易拉罐的底部开一
小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入
易拉罐内，如图所示。（操作过程中
要注意安全）
（2）在易拉罐内加入少量的水。
（3）用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐
的口封住。将易拉罐平放在支架上，且
保证留着喷气的中性笔位于罐子靠____
（填“上”或“下”）部分。
上
（4）将风扇平放在支架上，中性笔的尖
端正对风扇扇叶__________
（填“中心”或“中心偏上”），点燃酒精灯
加热易拉罐，观察到水______后有“白气”
中心偏上
沸腾
小水滴
减小
热传递
喷出，风扇转动，看到的“白气”是________（填“水蒸气”或
“小水滴”），此时内能______（填“减小”或“不变”），同时扇
叶温度升高，是通过________方式改变内能的，注意防止烫伤。
返回
【展示交流】
（第7题）
7.小明在易拉罐的侧壁的同一高度，用剪刀
开3个小孔，小孔的开口方向要向同一侧，
如图（a）所示，用细线吊起易拉罐，在煤
气灶上加热，如图（b）所示。当水沸腾后，
你观察到____________的现象，从力与运
动关系分析，其原因是_________________
_______________________________，从能
易拉罐转动
水蒸气喷出后产生反作用力，改变了罐子的运动状态
内能转化为机械能
量转化角度分析，原因是__________________。
返回
8.查阅资料，蒸汽机的热效率在 之间，结合现在热
机效率，说明内燃机的效率比外燃机____；
高
返回
（第9题）
9.“辽宁舰”也有蒸汽机，如图所
示简化的蒸汽弹射装置，能带动
舰载机在 内达到起飞速度。汽
缸内蒸汽体积膨胀，推动活塞做
功，使舰载机获得巨大的牵引力，
此过程中蒸汽的温度______
降低
做功
（填“升高”或“降低”），汽油机_______冲程也会发生同样的
能量转化。
返回
10.在如图所示的“制作汽油机模型”实验中，
厚壁有机玻璃圆筒内底部装有两根与静电
起电机相连接的放电针。
（1）将适量的汽油喷入筒内，用软木塞
塞住筒口，摇动起电机。如果观察到放电
冲出
做功
针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体______，即可
模拟四冲程汽油机工作时的______冲程。
【点拨】将适量的汽油喷入筒内，用软木
塞塞住筒口，摇动起电机；当放电针放电
时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，
气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的
气体冲出，可模拟四冲程汽油机工作时的
做功冲程。
（2）实验时若发现起电机装置不能工作，
可用火柴替代放电针。为了点燃圆筒内的
火柴，可用____________________会聚太
阳光使其被点燃。
凸透镜（或凹面镜）
【点拨】因为凸透镜、凹面镜对光线有会
聚作用，所以为了点燃圆筒内的火柴，可用凸透镜或凹面镜
会聚太阳光使其被点燃。
返回
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

展开更多......

收起↑