第 14 章 内能的利用
第 4 节 跨学科实践_制作简易热机模型
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。
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。
3：燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用________作热源；
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；
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____________________。
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第 14 章 内能的利用
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。
（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”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。
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______________________________
________________________，从能量转化角度分析，原因是_________________________。
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第 14 章 内能的利用
8：查阅资料，蒸汽机的热效率在 6%～15%之间，结合现在热机效率，说明内燃机的效率比外
燃机____；
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 2 s 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______
（填“升高”或“降低”），汽油机_______冲程也会发生同样的能量转化。
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。
（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。
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第 14 章 内能的利用
11：空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松
开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去，这时气球获得了气动力。经过长时间探索，人
们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活
塞式空气发动机。由于空气发动机不直接使用燃料，具有体积小、结构简单、维修成本低、操
控方便、“零”排放的优点，这项技术仍然具有广阔的发展空间。
根据材料回答以下问题：
（1）小东将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止
的小车向左运动起来了，如图甲所示。说明力可以改变物体的__________。细心的小东还发现
喷完气的气球嘴内壁处湿漉漉的，原因是：________________________________________
_____________________________________________________________。
（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发
动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。该发动机对外做功的是________
（填“进气”或“排气”）冲程。若该发动机的转速为 1200 r/min，则 1 s 内发动机对外做功____
次。
（3）和传统汽油机相比，压缩空气动力车的优点是__________________
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第 14 章 内能的利用
12：小明同学在学习了热机的有关知识后，自己找来一些器材制作了一个鸡蛋纸船，如图所示。
其中纸船用硬蜡纸折成，鸡蛋开孔用注射器吸出蛋清和蛋黄，蛋壳里注一半的水，塑料管的一
端斜插入鸡蛋里的水面上，另一端斜向下，整个鸡蛋用两根弯铁丝放在船上使之固定，鸡蛋下
放着装有棉花和酒精的瓶盖酒精灯，用塑料片粘一个船舵，凡是开口处都用胶水和塑料纸粘好，
做好鸡蛋纸船后，将小船放进装有水的塑料脸盆中，使塑料管管口浸入船尾水面下，然后用火
柴点燃酒精灯，小船尾部喷射蒸汽使小船破浪前进。
（1）蛋壳在加热过程中会被烧坏破裂吗？为什么？（蛋壳熔点约 800 ℃）
（2）是什么力推动纸船前进？它的施力物体是谁？
（3）在整个过程中能量转化的情况是什么样的？
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第 4 节 跨学科实践_制作简易热机模型
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。
答案：汽油；柴油；蒸汽；内；机械
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。
答案：空气与汽油
3：燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用________作热源；
答案：酒精灯
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；
答案：水蒸气；内；机械
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____________________。
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第 14 章 内能的利用
答案：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
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。
（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”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。
答案：（3）上； （4）中心偏上；沸腾；小水滴；减小；热传递
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第 14 章 内能的利用
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______________________________
________________________，从能量转化角度分析，原因是_________________________。
答案：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
8：查阅资料，蒸汽机的热效率在 6%～15%之间，结合现在热机效率，说明内燃机的效率比外
燃机____；
答案：高
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 2 s 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______
（填“升高”或“降低”），汽油机_______冲程也会发生同样的能量转化。
答案：降低；做功
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第 14 章 内能的利用
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。
（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。
答案：（1）冲出；做功；（2）凸透镜（或凹面镜）
11：空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松
开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去，这时气球获得了气动力。经过长时间探索，人
们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活
塞式空气发动机。由于空气发动机不直接使用燃料，具有体积小、结构简单、维修成本低、操
控方便、“零”排放的优点，这项技术仍然具有广阔的发展空间。
根据材料回答以下问题：
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第 14 章 内能的利用
（1）小东将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止
的小车向左运动起来了，如图甲所示。说明力可以改变物体的__________。细心的小东还发现
喷完气的气球嘴内壁处湿漉漉的，原因是：________________________________________
_____________________________________________________________。
（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发
动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。该发动机对外做功的是________
（填“进气”或“排气”）冲程。若该发动机的转速为 1200 r/min，则 1 s 内发动机对外做功____
次。
（3）和传统汽油机相比，压缩空气动力车的优点是__________________
答案：
（1）运动状态；球内气体对外做功，内能减小、温度降低，其中的水蒸气遇冷液化形成小水
滴
（2）进气；20
（3）体积小（或结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放等）
12：小明同学在学习了热机的有关知识后，自己找来一些器材制作了一个鸡蛋纸船，如图所示。
其中纸船用硬蜡纸折成，鸡蛋开孔用注射器吸出蛋清和蛋黄，蛋壳里注一半的水，塑料管的一
端斜插入鸡蛋里的水面上，另一端斜向下，整个鸡蛋用两根弯铁丝放在船上使之固定，鸡蛋下
放着装有棉花和酒精的瓶盖酒精灯，用塑料片粘一个船舵，凡是开口处都用胶水和塑料纸粘好，
做好鸡蛋纸船后，将小船放进装有水的塑料脸盆中，使塑料管管口浸入船尾水面下，然后用火
柴点燃酒精灯，小船尾部喷射蒸汽使小船破浪前进。
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第 14 章 内能的利用
（1）蛋壳在加热过程中会被烧坏破裂吗？为什么？（蛋壳熔点约 800 ℃）
（2）是什么力推动纸船前进？它的施力物体是谁？
（3）在整个过程中能量转化的情况是什么样的？
答案：
（1）不会；因为水沸腾时温度保持在沸点（标准大气压下为 100℃），不再升高，低于蛋壳熔
点（800℃）。
（2）一部分高压水蒸气受鸡蛋内气压作用向后喷出，喷出的水蒸气同时对纸船有一个反作用
力，这个力就是推动纸船前进的力，它的施力物体是喷出的水蒸气。
（3）首先是酒精燃烧时，化学能转化为内能，水蒸气喷出时，把内能转化机械能。
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