14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 导学案 （含答案）2025-2026学年人教版九年级全册

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 【学习目标】 1.通过制作简易热模型活，进一步加强对热机做功、内能转化为机械能的理解。 2.经历简易热机模型的制作过程，提升科学探究能力。 【学习重点】热机模型原理及设计。 【学习难点】在制作过程中能主动发现问题并采取有效方法解决问题。 【自主预习】 1.热机利用_____做功，将_____转化为_____。 2.汽油机属于_____，它的工作物质是_____的混合物；蒸汽机的工作物质是_____，燃料燃烧使水变成_____，_____推动活塞运动产生动力，蒸汽机属于_____。 3.制作简易热机模型时我们优先选择_____(内燃机/外燃机)，这是因为_____更加安全，材料也相对易得。 一、项目提出 1.热机的工作原理是将_____转化为_____。 2.热机的种类有_____、_____、汽轮机、喷气发动机等。 本节课我们来设计制作简易热机模型。 二、项目分析 （一）汽油机属于_____，热源是在气缸内的_____的混合物。 蒸汽机的热源是在汽缸外，我们称为_____，蒸汽机的工作物质是_____。 （二）小组讨论：我们要制作一台热机模型，需要考虑哪些问题？ 1.热源是什么？热源可以是_____ __等。 2.工作物质是什么？_____ _。 3.工作物质在什么容器中工作？_____ ___。 4.如何将内能转化为机械能？通过什么装置实现？ _____ _。 5.如何使获得更多的机械能？ _____ ___。 制作采用燃烧燃料加热水产生水蒸汽来推动做功的外燃机，比制作在封闭缸体中燃烧燃料来做功的内燃机，更加安全，而且材料比较容易获得，所以我们今天制作的是外燃机（蒸汽机）。 三、项目实施 （一）小组合作学习：根据桌上的实验器材，讨论设计方案，并画出草图。 （二 [小组合作]各小组按设计方案，制作简易热机模型，小组之间相互合作，如果没有其他设计方案，按照课本的设计方案进行。 四、展示交流 1.全班同学打分，分别评出优秀作品。 2.交流制作过程中遇到的困难，是怎样处理的？还可以怎样优化设计。 3.你们小组制作的简易热机的缺点是怎样的？ 4.自制简单热机和真实热机有什么区别？ 【当堂练习】 1.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，是将燃料燃烧释放的　 　转化为　 　。如图所示模拟实验中：图甲中是水蒸气驱动叶轮转动，图乙中是上升的热空气驱动叶轮转动，则图　 　是汽油机的工作原理图。 2.如图是老师在物理课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。 （1）橡皮塞向下压时，其能量转化与汽油机工作四冲程中的 冲程相同； （2）如果想让橡皮塞弹得更远，你的方法是 （答出一条即可）。 3.制作简易热机模型。 （1）制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动。 （2）组装“汽轮机”：按照如图所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片。 （3）给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 （4）探究思考： ①酒精燃烧， 能转化为水和水蒸气的 。 ②汽轮机工作时，水蒸气对叶轮 ，又将 转化为 。 ③由②可知水蒸气的内能 ，温度 ，故瓶口处喷出大量“白气”。 【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。 。 参考答案 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 【自主预习】 1.内能 内能 机械能 2.内燃机 空气和汽油 水蒸汽 水蒸汽 水蒸汽 外燃机 3.外燃机 外燃机 一、项目提出 1.内能 机械能 2.蒸汽机 内燃机 二、项目分析 （一）内燃机 空气和汽油 外燃机 水蒸汽 （二） 1.酒精灯、蜡烛、燃 ... ...