第四節(jié)

跨學(xué)科實踐:制作簡易熱機(jī)模型新課導(dǎo)入熱機(jī)在交通領(lǐng)域的核心地位：熱機(jī)是燃油汽車、輪船、飛機(jī)等交通工具的“心臟”，為其提供強(qiáng)大動力，推動人類交通發(fā)展。沒有熱機(jī)，現(xiàn)代交通將停滯不前，人們出行方式將退回到原始狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)交流也會受到極大限制。1.通過模型理解工作原理。（重點）2.深入探究能量轉(zhuǎn)化過程。（重點）學(xué)習(xí)目標(biāo)知識點1熱機(jī)分類與歷史新知講解第一輛汽車最快的汽車18世紀(jì)第一輛汽車問世時，它的速度只有數(shù)千米每小時，而目前最快的汽車速度已經(jīng)超過了聲速。汽車是如何獲得機(jī)械能的呢？知識點1熱機(jī)分類與歷史新知講解熱機(jī)演變歷程從外燃機(jī)到內(nèi)燃機(jī)，再到現(xiàn)代噴氣發(fā)動機(jī)，熱機(jī)不斷發(fā)展。每種熱機(jī)都有其獨特的結(jié)構(gòu)和工作原理，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景?，F(xiàn)代熱機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)代熱機(jī)廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)等領(lǐng)域，推動了社會的發(fā)展。知識點1熱機(jī)分類與歷史新知講解熱機(jī)分類標(biāo)準(zhǔn)熱機(jī)按工作方式分為外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)，按燃料分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。不同分類標(biāo)準(zhǔn)反映了熱機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能上的差異。知識點2內(nèi)燃機(jī)工作原理新知講解該實驗中，燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量傳給水和水蒸氣；塞子受到水蒸氣的壓力而沖出去，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的動能。知識點2內(nèi)燃機(jī)工作原理新知講解內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機(jī)一種內(nèi)燃機(jī)的剖面圖知識點2內(nèi)燃機(jī)工作原理新知講解內(nèi)燃機(jī)的分類分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類使用柴油作為燃料的叫柴油機(jī)使用汽油作為燃料的叫汽油機(jī)知識點2內(nèi)燃機(jī)工作原理新知講解汽油機(jī)組成：汽缸、火花塞、進(jìn)氣門、排氣門、活塞、曲軸、連桿知識點2內(nèi)燃機(jī)工作原理新知講解汽油機(jī)工作時，活塞在汽缸內(nèi)做往復(fù)運動，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫作一個沖程。汽油機(jī)一個工作循環(huán)有四個沖程：吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程知識點3模型制作詳解

新知講解1：制作材料準(zhǔn)備空易拉罐、去芯中性筆管、小風(fēng)扇、酒精燈、膠水等材料。選擇合適的材料是制作成功的關(guān)鍵，確保材料的易得性和安全性。知識點3模型制作詳解

新知講解2：制作步驟詳解易拉罐注水、密封筆管、加熱產(chǎn)生蒸汽，推動風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)。向易拉罐內(nèi)部注入大約半罐水。將筆的尖端朝外，另一端插入易拉罐內(nèi)，用膠將罐的開口處密封，將易拉罐放置在支架上，筆的尖端對準(zhǔn)小風(fēng)扇的扇葉。點燃易拉罐下面的酒精燈，當(dāng)有蒸汽噴出時，扇葉就轉(zhuǎn)動起來。知識點3模型制作詳解

新知講解3：實驗現(xiàn)象當(dāng)點燃易拉罐下方的酒精燈加熱罐內(nèi)的水時，會產(chǎn)生以下現(xiàn)象：?蒸汽噴出：易拉罐中的水受熱沸騰，汽化產(chǎn)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(zhuǎn)化：噴出的蒸汽具有一定動能，直接沖擊對準(zhǔn)筆尖的小風(fēng)扇扇葉，使其迅速轉(zhuǎn)動。?能量轉(zhuǎn)化體現(xiàn)：蒸汽的熱能（內(nèi)能）通過推動扇葉轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（動能）。知識點3模型制作詳解

新知講解4：安全與注意事項?酒精燈使用規(guī)范：點燃酒精燈時禁止直接對罐體加熱，應(yīng)保持距離罐底2-3cm均勻加熱。?禁止向點燃的酒精燈內(nèi)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(hù)：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(fēng)險）。蒸汽噴出時勿直視噴口，避免高溫蒸汽灼傷眼睛或面部。知識點3模型制作詳解

新知講解5：改進(jìn)建議與創(chuàng)新提出改進(jìn)建議，如增加密封措施、優(yōu)化結(jié)構(gòu)等。制作不同的熱機(jī)模型，激發(fā)創(chuàng)意。例題1人類最早發(fā)明的熱機(jī)是(

)A.蒸汽機(jī)B.內(nèi)燃機(jī)C.噴氣發(fā)動機(jī)D.火箭發(fā)動機(jī)當(dāng)堂練習(xí)A解析：?蒸汽機(jī)（A）是歷史上最早被發(fā)明并大規(guī)模應(yīng)用的熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)?（B）：19世紀(jì)中后期（如奧托循環(huán)汽油機(jī)，1876年）。?噴氣發(fā)動機(jī)?（C）：20世紀(jì)（1937年首次成功試飛）。?火箭發(fā)動機(jī)?（D）：20世紀(jì)（現(xiàn)代液體燃料火箭，1926年）。?結(jié)論：蒸汽機(jī)是熱機(jī)發(fā)展的起點，早于其他類型的熱機(jī)。當(dāng)堂練習(xí)例題2關(guān)于四沖汽油機(jī)的工作沖程，下列說法正確的是(）A.吸氣沖程：只吸入空氣B.壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低C.做功沖程：氣體推動活塞做功D.排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能當(dāng)堂練習(xí)C解析：?選項A：錯誤。四沖程汽油機(jī)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(dǎo)致氣體內(nèi)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(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。這是熱機(jī)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(jī)械能（無能量轉(zhuǎn)化），而內(nèi)能→機(jī)械能的轉(zhuǎn)化僅發(fā)生在做功沖程。結(jié)論：只有選項C正確。當(dāng)堂練習(xí)例題3如圖所示的實驗，在橡膠塞受到水蒸氣的壓力而沖出的過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這與四沖程柴油機(jī)工作的哪個沖程能量轉(zhuǎn)化相同(

)A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程當(dāng)堂練習(xí)

C

解析：??實驗現(xiàn)象：實驗中，水蒸氣壓力推動橡膠塞（或噴出蒸汽驅(qū)動扇葉）時，蒸汽的內(nèi)能