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第十四章内能的利用第4节跨学科实践：制作简易热机模型素养分层评价项目式学习单课标知识导学一、课标要求1.了解内能和热量。从能量转的角度认识燃料的热值。2.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。二、学以致用1.通过之前学习,我们知道生活中有很多交通工具采用了热机原理,如摩托车、拖拉机、汽车、火车与轮船等。请根据所学知识回答。(1)摩托车的发动机在工作时,主要是将
能转为
2.下图是生活中常用的高压锅。当高压锅内的气压达到一定值时,限气阀会被高压蒸汽顶起。(1)限气阀被顶起的过程与汽油机的
冲程发生的能量转相同。
(2)高压锅喷嘴处的“白气”是水蒸气
(填物态变名称)形成的。
(3)用明火加热高压锅,是通过
改变内能的。
项目主题:通过前面所学热机知识制作简易热机模型。材料选择:(1)热源:热源可以是
(2)热机里面工作的物质:物质可以是
(3)工作物质在什么容器中工作?
(4)
(5)
备注:若不需要其他材料,(4)(5)可以不填;若材料不够,可以附加补充。项目实施:(1)取一个空易拉罐,根据易拉罐的形状制作支架。(2)向易拉罐内注入大约半罐水,将中性笔(去掉笔芯和尾塞)的尖端朝外,另一端插入易拉罐内,用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,罐内的水蒸气通过笔的尖端喷出,推动风扇转动。以上是教材举例的实验步骤,如有其他设计模型,将步骤填写在下面横线上。
展示交流:
1.老师做了一个模拟热机工作原理的实验。如图所示,将一个空易拉罐的底部钻一个小孔,往易拉罐里喷少量酒精,然后将一个空的纸杯迅速套上。将易拉罐底部的小孔靠近点燃的酒精灯,纸杯就会“冲天”飞出去,下列说法正确的是(
)。D
A.酒精燃烧时,将学能转为机械能B.纸杯飞出去的过程,相当于内燃机的排气冲程C.纸杯飞出去时,易拉罐对纸杯做了功D.纸杯飞出去时,易拉罐内气体的内能减小2.喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下探究:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图甲所示);扭转瓶子(如图乙所示);轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾(如图丙所示)。图乙和图丙所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程是(
)。A.吸气冲程和压缩冲程B.压缩冲程和做功冲程C.做功冲程和排气冲程D.压缩冲程和排气冲程B
3.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意,如蒸汽机和汽油机,它们工作时,是将燃料的
转为
再转为
。下列模拟实验中:图甲为水蒸气驱动叶轮转动,图乙为上升的热空气驱动叶轮转动,则图
是汽油机的工作原理图。
学能
内能
机械能
4.老师在物理课上做的热机工作原理的模拟实验如图所示,在玻璃管中先加入少量酒精,将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体,然后用电子点火器点火,橡皮塞会向上弹出。(1)橡皮塞向下压时,其能量转与汽油机工作四冲程中的
冲程相同。
(2)若想让橡皮塞弹得更远,则可行的方法是
(答出一条即可)。
压缩
橡皮塞下压更长距离
5.在易拉罐侧壁的同一高度,用剪刀开3个小孔,小孔的开口方向要向同一侧,如图甲所示。将装有水的易拉罐放在加热工具上加热,如图乙所示。当水沸腾后,观察到
的现象,从力与运动关系分析,其原因是力的作用是
,从能量转角度分析,原因是
能转为
能。易拉罐转动
相互的
机械
6.“辽宁舰”上也使用蒸汽机。下图为简的蒸汽弹射装置,它能带动舰载机在2s
内达到起飞速度。气缸内蒸汽体积膨胀,推动活塞对外
,使舰载机获得巨大的牵引力,此过程中蒸汽的温度
(填“升高”或“降低”)。
做功
降低
7.制作简易热机模型。(1)制作叶轮:如图乙所示,在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝,将铝片插在小缝中,在叶轮中心用锥子钻一个小孔,将铁丝穿过小孔,使叶轮能在铁丝上自由转动。(2)组装“汽轮机”:按照图甲组装器材,注意调整叶轮的位置,使导管的管口正对着叶片。(3)给烧瓶中的水加热直至沸腾,当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。(4)探究思考:①酒精燃烧,
能转为水和水蒸气的
②汽轮机工作时,水蒸气对叶轮
,又将
转为
③由②可知,水蒸气的内能
,温度
,故瓶口处喷出大量“白气”。
内能
做功
内能
机械能
减小
降低
8.在跨学科实践课上,某小组在老师的指导下开展了“设计火箭发射系统”的项目式学习活动。【项目主题】(1)制作简易火箭。(2)优火箭发射系统。【项目实施】(1)制作简易火箭。通过课堂学习,知道火箭属于
机。于是同学们以酒精为燃料制作简易火箭。
如图甲所示,饮料瓶剪掉底,用纸壳做支架制成箭体。用喷壶向瓶内喷适量酒精后迅速将火箭立在桌面上,用点火器在火箭底部引燃酒精蒸汽,燃气就将瓶体顶飞出去了。简易火箭发射过程的能量转流程图如图乙所示,请你补充完整:①
,②
内能
机械能
(2)优火箭发射系统。同学们在实践过程中考虑到直接用点火器点火距离火箭
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