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

——自主阅读问题链引导设计（逐句精读版）

【课标要求】依据《义务教育物理课程标准（2022年版）》“跨学科实践”主题：能运用所学物理知识，制作简易热机模型，在“做中学”中体会能量转化与工程技术的关系。教师教学用书本节给出 4 条教学目标（原话引用见【学习目标】）；本节未单列 3.x.x 课标编号，故以课标“跨学科实践”主题定性表述为准。

【学习目标】①通过动手实践，更好地了解热机的结构及工作原理，加深对能量转化的认识；②根据项目要求，设计简易热机模型方案，利用科学推理对方案进行合理的分析、优化；③在热机模型制作活动中，发展综合运用所学知识解决跨学科问题的能力；④通过讨论交流、模型制作和作品展示，在合作学习中提升质疑创新能力，体会物理学对热机技术发展的促进作用。

【重点难点】教师教学用书本节未单列“教学重点/难点”原话（跨学科实践节特性）。据教材与课标定性给出：重点——外燃机模型中的能量转化（燃料化学能→水蒸气内能→叶轮机械能）与“热源—工作物质—内能转机械能”三问题的落实；难点——把三个核心问题转化为可行、安全、能运转的制作方案，并讲清各部分如何协调工作。

【设计理念】费曼学习法 + 项目式学习：以教代学，做中学、用中学。本版为逐字精读设计——每一轮都对应教材具体文字，配“动手动作”，学生边读边想、做完即讲原理，讲不清就回读。把“热机”从书本上的机器，变成手里会转的模型。

【教材结构】①项目提出（为何要做热机模型）→ ②项目分析（内燃机/外燃机、工作物质、热源、内能如何转机械能、安全提示）→ ③项目实施（简易汽轮机模型：材料清单 + 制作步骤）→ ④展示交流（展示作品 + 讲原理/难点/改进）。注：本节无单独“练习与应用”，实践评价融入“展示交流”（五维度）。

【使用规则】每轮“三步走”——读原文 → 做动作 → 讲出来。讲解对象自选：【初级】讲给小学生听（只用生活例子，如“火烧水出气推扇叶转”）；【进阶】讲给大学生听（要能回答“为什么外燃机更安全”“能量为什么有损失”）。

【知识主线】把“热机”从书本变成手里的模型：用外燃机思路（烧水出蒸汽/直接加热空气）把燃料化学能变成水蒸气的内能，再喷出推动叶轮变成机械能。做模型，就是亲手把“能量转化”和“各部分协调工作”亲眼看见。一句话：热源烧水出蒸汽，蒸汽喷流推叶轮，化学能→内能→机械能。

第一部分：项目提出（为什么做）

动态打断自查：讲不清“热机是哪种机械、为什么做模型比看图片更能懂原理、动手前要复习什么”——回读第1、2、3轮。

误区预警（中考高频）：①“热机就是烧汽油的发动机”——错，热机还包括烧柴油、烧蒸汽、喷气等，不限于汽油机；②“做模型只是为了好玩”——错，教材目的是通过做模型理解原理与能量转化；③“做热机模型不需要学过的知识”——错，要在已学热机知识基础上查资料再做。

极简实验 · 生活现象检验：观察家里的电风扇/吹风机：通电后扇叶转，是把电能变成机械能；热机模型是把“燃料化学能”变成机械能——对比两种“动力从哪来”，体会热机的本质。

第二部分：项目分析（做什么、怎么做分析）

动态打断自查：讲不清“内/外燃机根本区别”或“工作物质是什么”或“教材为何建议先做外燃机”——回读第1、2、4轮。

误区预警（中考高频）：①“汽油机的工作物质是汽油”——错，是缸内空气和汽油的混合物；②“蒸汽机是内燃机”——错，燃烧室在缸外，是外燃机；③“外燃机比内燃机效率高、更先进”——错，教材建议先做外燃机是因其更安全、材料易得，并非效率高，实际内燃机效率通常更高；④“工作物质就是燃料”——错，蒸汽机工作物质是水蒸气（传能介质），燃料在燃烧室里烧。

极简实验 · 生活现象检验：烧水时看壶盖被蒸汽顶起、水壶哨子被吹响——这就是“水蒸气有推力、能做功”的生活证据，正是蒸汽机、汽轮机的原理来源。

第三部分：项目实施（动手做简易汽轮机模型）

动态打断自查：讲不清“能量转化链（化学能→内能→机械能）”或“为什么半罐＋密封＋对准扇叶”——回读第2、3、4轮。

误区预警（中考高频）：①“模型转动说明能量全部变成机械能”——错，化学能→内能→机械能，过程中大量热散失，效率很低；②“满罐水更好，蒸汽更多”——错，满罐没膨胀空间、易喷溅危险，半罐才留蒸汽膨胀空间；③“不密封也行，蒸汽到处跑也能推”——错，不密封就没有定向高压射流，推不动扇叶；④“酒精灯可用嘴吹灭”——错，要用灯帽盖灭，且远离易燃物、防烫伤。

极简实验 · 生活现象检验：在成人指导下，用废弃饮料瓶装少量水、瓶盖扎小孔，靠近热源看小孔喷出蒸汽——体会“小喷口→集中射流→有推力”，正是模型能转的关键。

第四部分：展示交流（说原理 + 评价改进）

动态打断自查：讲不清“展示要从原理讲到改进”或“五维度评价是什么、为什么外燃机优先”——回读第2、3轮与第二部分第4轮。

误区预警（中考高频）：①“展示只要把模型摆出来就好”——错，要讲清工作原理、难点与改进；②“评价就是比谁好看”——错，教师用书五维度含科学性、蒸汽稳定、叶轮运转等，美观只是其一；③“做完不用改”——错，要根据自评、互评、师评意见持续优化改进。

极简实验 · 生活现象检验：把做好的模型讲给家里人听（初级：只用生活话讲“火烧水出气推扇叶转”），看对方能不能听懂——这就是费曼“以教代学”的输出检验。

阅读后：费曼式闭环检验

自我诊断报告：

√ 能讲清的部分：____________

× 薄弱环节（2-3个）：____________

— 盲点原因：概念混淆？只会背不会用？还是没例子？

追加实战追问（能答对才算真懂）：

• 内燃机和外燃机的根本区别是什么？各举一个例子。
• 汽油机的工作物质是什么？蒸汽机的工作物质又是什么？
• 教材为什么建议优先做外燃机模型？是因为外燃机效率更高吗？
• 简易汽轮机模型里，能量经过了怎样的转化链条？
• 为什么易拉罐要注“半罐水”且“密封”，笔尖又要对准扇叶？
• 展示交流时，教师教学用书建议从哪五个维度评价作品？评价采用哪三种形式？
• 安全方面，做这个模型要守住哪几条红线？

极简重述任务：用不超过 3 句话讲给完全没学过的人听。参考框架：

“热机是把燃料的能量变成动力的机器。我们做了一个外燃机小模型：用酒精灯烧易拉罐里的水，水变成蒸汽从笔管小口喷出，推动小风扇叶片转起来——这就是‘燃料化学能→水蒸气内能→扇叶机械能’的转化。动手前要先想清热源、工作物质和怎么把内能变成机械能三件事，而且一定要防蒸汽烫、防利器。”

信源说明：本设计依据《义务教育教科书 物理 九年级 全册》第十四章第4节“跨学科实践：制作简易热机模型”原文，并参考《教师教学用书》本节 4 条教学目标（原话引用）、教材分析与教学建议、展示交流评价维度编写。