14.4 跨学科实践：制作简易热机模型（21页） 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

(共21张PPT)
第十四章 内能的利用
第4节 制作简易热机模型
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。
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
项目提出
热机是人们获得动力的重要机械。热机在生产、生活中非常重要，为了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，在学过的热机知识基础上，我们可以尝试制作一个简易热机模型。
1.内燃机与外燃机
热机种类 内燃机 外燃机
举例 汽油机 蒸汽机
热源 汽油燃烧 燃料燃烧
工作物质 汽油和空气的混合物 水蒸气
不同点 在封闭缸体内燃烧燃料在封闭缸体外燃烧燃料 能量转化 燃料的化学能→内能→机械能 项目分析
2. 制作简易热机模型
方案1：制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽(或直接加热空气)来做功的外燃机。
方案2：制作在封闭缸体内燃烧燃料来做功的内燃机。
深度思考同学们，在制作简易热机模型时，你认为上面哪种方案更安全，材料也相对易得。
案1 更安全，材料也相对易得。
项目实施
一、材料选择
选择合适的材料，易拉罐、胶带、细线等。确保材料安全、易得，适合学生操作。
二、工具准备
准备必要的工具，如剪刀、螺丝刀等。确保工具安全、易于操作，适合学生使用。
方案一：用易拉罐制作简易热机
三、基本步骤如下：
①找一个废旧易拉罐，在其侧面打孔，让孔有一定的方向。
②在另一端对称位置打孔，保证两个孔的方向一致。
③用细线制作提手并灌入适量的水后用胶带或其他材料封口，保证密封良好。
⑤可以使用轴承替代细线，以增强旋转的稳定性和持久性。请注意，制作热机时要注意安全，避免热水和蒸汽造成的伤害。
④将易拉罐置于煤气灶上加热，由于水量较少，水会很快沸腾。水沸腾后，产生的水蒸气会通过预留的孔洞喷出，推动周围的空气旋转，从而带动易拉罐快速旋转。
方案二：制作简易斯特林热机
基本步骤如下：
①在试管里装几个玻璃珠，用试管塞连接细玻璃管软管连接事先固定在桌子上的注射器，形成一个封闭系统。
②把装置安装在铁架台合适的位置上，用酒精灯加热试管，当气体膨胀到一定程度，使试管的玻璃珠倾斜到另一端。
由内能转化为机械能
③可以实现试管上下起伏，注射器活塞来回往复，热能和机械能互相转换，撤去酒精灯后，气体剩余的内能还能做功。
展示交流
1. 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. 谈谈制作过程中的难点和心得体会，讨论可以改进的地方。
通过制作简易热机模型，我们深入理解了热机的工作原理，即内能转化为机械能的过程。在制作过程中，我们遇到了一些问题，通过思考和尝试不同的方法进行了改进，这不仅提高了我们的动手能力，还培养了我们解决问题的能力和创新思维。希望同学们能将这种探究精神运用到更多的物理学习和实践中。
制作简易热机模型
项目提出
项目分析
项目实施
展示交流
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