初中物理人教版（2024）九年級全一冊教學課件跨學科實踐：制作簡易熱機模型第十四章

內能的利用新課導入與學習目標01本課新課講解02本課例題與練習03課后小結04目錄CONTENTNewLessonIntroductionandLearningObjectivesPARTONE新課導入與學習目標新課導入熱機在交通領域的核心地位：熱機是燃油汽車、輪船、飛機等交通工具的“心臟”，為其提供強大動力，推動人類交通發展。沒有熱機，現代交通將停滯不前，人們出行方式將退回到原始狀態，經濟交流也會受到極大限制。學習目標1.通過制作簡易熱模型活，進一步加強對熱機做功、內能轉化為機械能的理解。2.經歷簡易熱機模型的制作過程，提升科學探究能力。NewLessonPresentationPARTTWO新課講解新課講解1.熱機的種類：蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。今天我們將重溫科學家的發明過程，本節課我們也來設計制作簡易熱機模型。蒸汽機內燃機汽輪機噴氣發動機一、項目分析新課講解內燃機外燃機2.熱機分類標準熱機按工作方式分為外燃機和內燃機，按燃料分為汽油機和柴油機。不同分類標準反映了熱機在結構和性能上的差異。新課講解1.熱源可以是什么？2.工作物質是什么？3.工作物質在什么容器中工作？4.如何將內能轉化為機械能？通過什么裝置實現？5.如何使獲得更多的機械能？我們要制作一臺熱機模型，需要考慮哪些問題？熱源可以是酒精燈、蠟燭、燃氣、煤氣等。水沸騰后產生的水蒸氣。比較堅固的金屬容器中，例如易拉罐、鐵罐等。在容器外插一細管，使水蒸汽通過細管噴出，然后使細管口對著汽輪機，推動汽輪機轉動。容器的容器要大一些，熱源的熱值也要大一些等。新課講解不同類型的蒸汽機及早期蒸汽機的結構圖。希羅汽轉球紐可門蒸汽機瓦特改良蒸汽機史蒂芬孫?發明的蒸汽機車富爾頓發明輪船蒸汽機新課講解請根據自己的設計，制作一個簡易的熱機模型。下面展示的是一個簡易的汽輪機模型，供參考。二、項目實施準備以下材料:一個空易拉罐，一支去掉筆芯和尾塞的中性筆，一臺小風扇，一個酒精燈。①取一個空易拉罐，根據易拉罐的形狀抽作支架；②向易拉罐內注入大約半罐水，將筆的尖端朝外，另一端插入易拉罐內，用膠將罐的開口處密封；③將易拉罐放在支架上，筆的尖端對準小風扇的扇葉，點燃易拉罐下方的酒精燈，罐內的水蒸汽通過筆芯噴出，推動風扇轉動。新課講解當點燃易拉罐下方的酒精燈加熱罐內的水時，會產生以下現象：蒸汽噴出：易拉罐中的水受熱沸騰，汽化產生大量水蒸氣，蒸汽從插入罐體的中性筆尖（開口端）高速噴出。動能轉化：噴出的蒸汽具有一定動能，直接沖擊對準筆尖的小風扇扇葉，使其迅速轉動。能量轉化體現：蒸汽的熱能（內能）通過推動扇葉轉化為機械能（動能）。新課講解酒精燈使用規范：點燃酒精燈時禁止直接對罐體加熱，應保持距離罐底2-3cm均勻加熱。禁止向點燃的酒精燈內添加酒精，需熄滅冷卻后再補充。酒精燈熄滅時用燈帽蓋滅，不可用嘴吹滅。加熱與蒸汽防護：注水量不超過易拉罐容積的1/2，避免沸騰時水溢出或蒸汽壓力過大。加熱過程中禁止觸碰罐體、筆管或支架（高溫燙傷風險）。蒸汽噴出時勿直視噴口，避免高溫蒸汽灼傷眼睛或面部。新課講解三、展示交流1.各小組展示交流制作的熱機模型，看哪一個小組設計的作品運行更加流暢，制作精細，更有創意。全班同學打分，分別評出優秀作品。2.展示交流制作過程中遇到的困難，是怎樣處理的？還可以怎樣優化設計。3.你們小組制作簡易熱機的缺點是怎樣的？4.自制簡單熱機和真實熱機有什么區別？新課講解例題1人類最早發明的熱機是(

A

)A.蒸汽機B.內燃機C.噴氣發動機D.火箭發動機新課講解解析：蒸汽機（A）是歷史上最早被發明并大規模應用的熱機。內燃機（B）：19世紀中后期（如奧托循環汽油機，1876年）。噴氣發動機（C）：20世紀（1937年首次成功試飛）。火箭發動機（D）：20世紀（現代液體燃料火箭，1926年）。結論：蒸汽機是熱機發展的起點，早于其他類型的熱機。新課講解例題2關于四沖汽油機的工作沖程，下列說法正確的是(

C

）A.

吸氣沖程：只吸入空氣B.

壓縮沖程：缸內溫度降低C.

做功沖程：氣體推動活塞做功D.

排氣沖程：內能轉化為機械能新課講解解析：選項A：錯誤。四沖程汽油機在吸氣沖程中吸入的是空氣與汽油的混合氣體選項B：錯誤。壓縮沖程中，活塞壓縮混合氣體，外界對氣體做功，導致氣體內能增加，溫度升高。選項C：正確。做功沖程中，火花塞點燃壓縮后的混合氣體，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞向下運動，將內能轉化為機械能。這是熱機唯一對外做功的沖程。選項D：錯誤。排氣沖程中，活塞上行排出廢氣，此過程需要消耗飛輪的機械能（無能量轉化），而內能→機