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(共21張PPT)
第4節 跨學科實踐：制作簡易熱機模型
第十四章 內能
知1－講
感悟新知
一、項目提出
1. 熱機 人們獲得動力的重要機械。
2. 生活中常見的熱機
知識拓展
斯特林發動機是一種外燃式發動機，理論效率高，但應用較少。
知1－講
感悟新知
種類 主要應用
蒸汽機 主要應用于工業生產和某些特定的交通工具
內燃機 包括汽油機和柴油機。廣泛應用于汽車、摩托車、拖拉機、發電機等
汽輪機 主要用于發電機和大型工業設備
噴氣發動機 主要用于飛機、火箭等
知1－講
感悟新知
深度思考現代新能源汽車中作為動力源的電機是不是熱機？
深度理解
不是熱機，新能源汽車中作為動力源的電機是利用電能來做功，不是利用內能來做功。
知1－講
感悟新知
3. 熱機的工作原理
為探究熱機工作原理，同學們先進行了下面的實驗。如圖1 所示，在試管內裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間。
知1－講
感悟新知
探究思考
(1)可以觀察到的實驗現象是什么？
(2)由此可得實驗結論是什么？
橡膠塞飛出；試管口有白霧產生。
氣體膨脹對外做功，內能減小。
知1－講
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(3)實驗過程中，能量是如何轉化的？
酒精燃燒時將化學能轉化為內能,通過熱傳遞將一部分內能轉移給水,水的內能增加，溫度升高，產生大量水蒸氣。水蒸氣越來越多, 對橡膠塞的壓力越來越大,最后水蒸氣對橡膠塞做功,將內能轉化為機械能。
知1－講
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(4)此實驗雖然簡單，卻基本展示了_______( 填“蒸汽機”“汽油機”或“柴油機”) 的工作原理；人們發現利用內能可以做功，并制造了各種利用內能做功的機械：_______ 。
蒸汽機
熱機
知1－講
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4. 熱機工作過程中能量轉化
燃料的化學能→內能→機械能
知2－講
感悟新知
二、項目分析
1. 內燃機與外燃機
熱機種類 內燃機 外燃機
舉例 汽油機 蒸汽機
熱源 汽油燃燒 燃料燃燒
工作物質 汽油和空氣的混合物 水蒸氣
不同點 在封閉缸體內燃燒燃料在封閉缸體外燃燒燃料 能量轉化 燃料的化學能→內能→機械能
知2－講
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2. 制作簡易熱機模型
方案1：制作采用燃燒燃料加熱水產生蒸汽(或直接加熱空氣)來做功的外燃機。
方案2：制作在封閉缸體內燃燒燃料來做功的內燃機。
知2－講
感悟新知
深度思考同學們，在制作簡易熱機模型時，你認為上面哪種方案更安全，材料也相對易得。
深度理解
方案1 更安全，材料也相對易得。
知3－講
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三、項目實施
制作一個簡易的汽輪機模型
(1)制作材料：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。
知3－講
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(2)制作步驟：
A. 向易拉罐內部注入大約半罐水；
B. 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；
C. 如圖2 所示，將易拉罐放置在支架上，筆的尖端對準小風扇的扇葉；
D. 點燃易拉罐下面的酒精燈，當有蒸汽
噴出時，扇葉就轉動起來。
知3－講
感悟新知
安全警示
制作簡易熱機模型時會遇到高溫蒸汽、鋒利的物體等，要注意安全。
知4－講
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四、展示交流
1. 成果展示
如圖3 是小明制作的簡易“蒸汽船”模型。將盛有一定量水的銅制容器安裝在“船體”上,
用蠟燭對銅制容器底部加熱,一段
時間后會向右噴蒸汽“, 蒸汽船”
就向左行駛。
知4－講
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展示要求
(1)展示自己的熱機模型，看看誰的模型制作精細、運行順暢，更有創意。
(2)交流你的熱機模型的工作原理以及制作過程中的難點和心得體會，想一想在哪些方面還可以做得更好。
知4－講
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2. 交流評價
(1)蠟燭對銅制容器底部加熱導致容器內水溫升高，這是通過什么的方式改變水的內能？
(2)當銅管向右噴蒸汽時，“蒸汽船”向左運動，這個過程的能量是如何轉化的？這與汽油機的哪個沖程相同？
熱傳遞。
內能轉化為機械能；與汽油機的做功沖程相同。
知4－講
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(3)當銅管向右噴蒸汽時，“蒸汽船”獲得噴出的蒸汽對其向左的推力，這說明了 __________________。
力的作用是相互的
跨學科實踐：制作簡易熱機模型
熱機工作過程中能量轉化：燃料的化學能→內能→機械能
謝謝！同學們再見！

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