14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 学案（含答案）

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【学习目标】
1. 知道内燃机和外燃机的区别
2. 知道制作外燃机的注意事项
3. 能通过学习自己设计一个简单的热机模型
4. 通过自己制作的热机模型，再次巩固能量转换的过程
【自主学习】
一、项目提出
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。
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。
二、项目分析
热机的分类
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
我们一般制作模型都是外燃机，比较简单、方便。要制作一台热机模型，需要考虑的问题。
（1）热源可以是什么；（2）工作物质是什么；（3）选择什么样的容器装工作物质；
答案：（1）酒精灯、蜡烛等燃料；（2）水蒸气；（3）易拉罐、小试管均可。
三、项目实施
（1）准备材料：一个空易拉罐（八宝粥的、可口可乐、王老吉等等都可以的）；一个中性笔（之后可以去点笔芯）；一台小风扇（为了效果好点，可以把扇叶外面的塑料去掉）；三个蜡烛，密封胶，铁丝等。
（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。
【例1】如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　）
A．水变热是通过做功来改变内能的
B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同
C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒
D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。
【课后巩固】
1．人类最早发明的热机是（　　）
A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．火箭发动机
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）当管向右喷落汽时“船体”获得喷出的蒸汽对其向左的推力，这说明了 ．
3．如图甲所示为小乐制作的简易“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”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 改变水的内能；
（2）铜管向右喷蒸汽，“蒸汽船”向左行驶，这个过程的能量转化与如图乙所示的汽油机的 （选填字母）冲程相同。
2题图 3题图
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
【例1】B
课后巩固
基础练习
1. A
2. 热传递 物体间力的作用是相互的
3. 热传递 A
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