《2025年长江作业本同步练习册九年级物理全一册人教版》

第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
项目分析
1. 热机的工作原理：通过燃料燃烧或其他方式将热能转化为内能，再利用气体工作物质（如空气或燃气）受热膨胀推动机械部件做功，最终将内能转化为机械能。
2. 热机的能量转化：燃料的化学能（或其他热能来源，如原子能、地热等）→燃烧释放内能→高温高压气体膨胀做功→机械能输出。
3. 热机的分类：按实现能量转换的工作物质接受燃料释放能量的方式，分为内燃机和外燃机。内燃机的燃料在封闭缸体内燃烧做功，例如汽油机、柴油机等；外燃机采用燃烧燃料加热水产生蒸汽（或直接加热空气）来做功，例如蒸汽机、汽轮机等。
4. 简易热机模型的结构：主要包括燃烧系统、加热器、工作物质循环系统、工作系统。
(1) 燃烧系统：燃烧系统负责燃料的燃烧，在制作简易热机模型时，要充分考虑燃料的选择、燃料如何燃烧。简易热机模型中燃料系统让燃料持续燃烧的时间越长，热机模型能持续工作的时间越长。
(2) 加热器：加热器是热机的核心部件之一，负责将燃烧产生的热量传递给工作物质。在制作简易热机模型时，要选择合适的物品作为导热管，让高温燃气流过这些管子，加热管内的工作物质。
(3) 工作物质循环系统：工作物质在热机中起到传递能量的作用。工作物质加热后膨胀，推动外部机械做功，然后通过冷却过程收缩，完成一个工作循环，常见的工作物质包括蒸汽和空气。在制作简易热机模型时，若能实现工作物质的循环，则能提高热机模型持续工作的时间，若无法实现循环工作，也可让工作物质燃烧一次，对外做功一次。
(4) 工作系统：实际生活中的热机主要依靠连杆结构将活塞的往复运动转变为曲轴的转动来对外做功，在简易热机模型中，避免了复杂的连杆结构，多采用直接利用工作物质对外做功的方式。
项目实施
在制作简易热机模型时会遇到高温蒸汽、锋利的物体等，要注意安全！
示例1
器材选择：易拉罐、纸杯、浓度为75%的酒精、打火机、铁钉、小锤、蜡烛等。

示例2
器材选择：矿泉水瓶的上半部分（带盖子）、浓度为75%的酒精、电子点火器、吸管、棉签、热熔胶，铁钉、小锤等。

项目评估
1. 本次实践活动中成功的地方有哪些？
2. 以上示例中所制作的简易热机模型在工作过程中不足的地方是什么？
3. 除了以上示例，你还想到了哪些制作简易热机模型的方法？

答案： 1. 体验到了热机工作过程中的能量转化，成功完成了预期制作目标(其他合理答案均可) 2. 所制作的简易热机模型不能连续工作(其他合理答案均可) 3. 略