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23. 18世纪蒸汽机的出现使人类从依靠人力、畜力等原始力量中解脱出来，实现了机器大生产，带领人类进入蒸汽时代，可以说蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的原理是什么？请同学们查阅资料进一步了解，再利用身边的生活用品，小组合作自制一个简易的蒸汽船，在班级进行交流展示。
答案
解：
1. 蒸汽机工作原理：
蒸汽机是将内能转化为机械能的外燃热机，通过燃料在汽缸外燃烧释放热量，将水加热变为高温高压的水蒸气，利用水蒸气膨胀对外做功，推动机械运转，把蒸汽的内能转化为可对外输出的机械能。
2. 简易蒸汽船制作方案：
(1) 准备材料：流线型硬泡沫板（作为船身）、空铝制易拉罐、金属细管、小蜡烛、橡皮泥、清水、胶水、剪刀。
(2) 制作步骤：
① 在泡沫船身中部挖出适配易拉罐的凹槽，将易拉罐固定在凹槽内，向罐内加入约1/3容量的清水。
② 在易拉罐的罐盖上钻小孔，将金属细管穿过小孔，用橡皮泥将接口缝隙完全密封，细管的出口朝向船身的正后方。
③ 将小蜡烛固定在易拉罐正下方的船身上，调整蜡烛高度，保证火焰可以充分加热易拉罐底部。
(3) 运行原理：点燃蜡烛加热罐内的水，水沸腾后产生大量高压水蒸气，水蒸气从朝向后方的细管开口高速喷出，根据力的作用是相互的，喷出的水蒸气会对船施加向前的反作用力，推动蒸汽船向前航行，该过程中水蒸气的内能转化为船的机械能。
1. 蒸汽机工作原理：
蒸汽机是将内能转化为机械能的外燃热机，通过燃料在汽缸外燃烧释放热量，将水加热变为高温高压的水蒸气，利用水蒸气膨胀对外做功，推动机械运转，把蒸汽的内能转化为可对外输出的机械能。
2. 简易蒸汽船制作方案：
(1) 准备材料：流线型硬泡沫板（作为船身）、空铝制易拉罐、金属细管、小蜡烛、橡皮泥、清水、胶水、剪刀。
(2) 制作步骤：
① 在泡沫船身中部挖出适配易拉罐的凹槽，将易拉罐固定在凹槽内，向罐内加入约1/3容量的清水。
② 在易拉罐的罐盖上钻小孔，将金属细管穿过小孔，用橡皮泥将接口缝隙完全密封，细管的出口朝向船身的正后方。
③ 将小蜡烛固定在易拉罐正下方的船身上，调整蜡烛高度，保证火焰可以充分加热易拉罐底部。
(3) 运行原理：点燃蜡烛加热罐内的水，水沸腾后产生大量高压水蒸气，水蒸气从朝向后方的细管开口高速喷出，根据力的作用是相互的，喷出的水蒸气会对船施加向前的反作用力，推动蒸汽船向前航行，该过程中水蒸气的内能转化为船的机械能。
解析
【分析】
本题分为蒸汽机工作原理和简易蒸汽船制作与运行原理两部分。思考时，先明确蒸汽机属于外燃热机，核心是内能到机械能的转化；再结合力的相互作用规律，梳理简易蒸汽船的制作步骤和运行逻辑，确保原理与操作对应。
【解析】
1. 蒸汽机工作原理：蒸汽机是将内能转化为机械能的外燃热机，燃料在汽缸外燃烧释放热量，将水加热变为高温高压的水蒸气，利用水蒸气膨胀对外做功，把蒸汽的内能转化为可对外输出的机械能，推动机械运转。
2. 简易蒸汽船制作方案：
(1) 准备材料：流线型硬泡沫板（船身）、空铝制易拉罐、金属细管、小蜡烛、橡皮泥、清水、胶水、剪刀。
(2) 制作步骤：
① 在泡沫船身中部挖出适配易拉罐的凹槽，将易拉罐固定在凹槽内，向罐内加入约1/3容量的清水。
② 在易拉罐的罐盖上钻小孔，将金属细管穿过小孔，用橡皮泥将接口缝隙完全密封，细管的出口朝向船身的正后方。
③ 将小蜡烛固定在易拉罐正下方的船身上，调整蜡烛高度，保证火焰可以充分加热易拉罐底部。
(3) 运行原理：点燃蜡烛加热罐内的水，水沸腾后产生大量高压水蒸气，水蒸气从朝向后方的细管开口高速喷出，根据力的作用是相互的，喷出的水蒸气会对船施加向前的反作用力，推动蒸汽船向前航行，该过程中水蒸气的内能转化为船的机械能。
【答案】
解：
1. 蒸汽机工作原理：
蒸汽机是将内能转化为机械能的外燃热机，通过燃料在汽缸外燃烧释放热量，将水加热变为高温高压的水蒸气，利用水蒸气膨胀对外做功，推动机械运转，把蒸汽的内能转化为可对外输出的机械能。
2. 简易蒸汽船制作方案：
(1) 准备材料：流线型硬泡沫板（作为船身）、空铝制易拉罐、金属细管、小蜡烛、橡皮泥、清水、胶水、剪刀。
(2) 制作步骤：
① 在泡沫船身中部挖出适配易拉罐的凹槽，将易拉罐固定在凹槽内，向罐内加入约1/3容量的清水。
② 在易拉罐的罐盖上钻小孔，将金属细管穿过小孔，用橡皮泥将接口缝隙完全密封，细管的出口朝向船身的正后方。
③ 将小蜡烛固定在易拉罐正下方的船身上，调整蜡烛高度，保证火焰可以充分加热易拉罐底部。
(3) 运行原理：点燃蜡烛加热罐内的水，水沸腾后产生大量高压水蒸气，水蒸气从朝向后方的细管开口高速喷出，根据力的作用是相互的，喷出的水蒸气会对船施加向前的反作用力，推动蒸汽船向前航行，该过程中水蒸气的内能转化为船的机械能。
【知识点】
内能的转化、力的作用是相互的、热机原理
【点评】
本题结合工业革命历史背景，将物理知识与实践探究结合，既考查热机的能量转化规律，又锻炼动手能力与小组合作能力，体现物理学科的实用性，引导学生联系生活理解物理原理。
【难度系数】
0.5
本题分为蒸汽机工作原理和简易蒸汽船制作与运行原理两部分。思考时，先明确蒸汽机属于外燃热机，核心是内能到机械能的转化；再结合力的相互作用规律，梳理简易蒸汽船的制作步骤和运行逻辑，确保原理与操作对应。
【解析】
1. 蒸汽机工作原理：蒸汽机是将内能转化为机械能的外燃热机，燃料在汽缸外燃烧释放热量，将水加热变为高温高压的水蒸气，利用水蒸气膨胀对外做功，把蒸汽的内能转化为可对外输出的机械能，推动机械运转。
2. 简易蒸汽船制作方案：
(1) 准备材料：流线型硬泡沫板（船身）、空铝制易拉罐、金属细管、小蜡烛、橡皮泥、清水、胶水、剪刀。
(2) 制作步骤：
① 在泡沫船身中部挖出适配易拉罐的凹槽，将易拉罐固定在凹槽内，向罐内加入约1/3容量的清水。
② 在易拉罐的罐盖上钻小孔，将金属细管穿过小孔，用橡皮泥将接口缝隙完全密封，细管的出口朝向船身的正后方。
③ 将小蜡烛固定在易拉罐正下方的船身上，调整蜡烛高度，保证火焰可以充分加热易拉罐底部。
(3) 运行原理：点燃蜡烛加热罐内的水，水沸腾后产生大量高压水蒸气，水蒸气从朝向后方的细管开口高速喷出，根据力的作用是相互的，喷出的水蒸气会对船施加向前的反作用力，推动蒸汽船向前航行，该过程中水蒸气的内能转化为船的机械能。
【答案】
解：
1. 蒸汽机工作原理：
蒸汽机是将内能转化为机械能的外燃热机，通过燃料在汽缸外燃烧释放热量，将水加热变为高温高压的水蒸气，利用水蒸气膨胀对外做功，推动机械运转，把蒸汽的内能转化为可对外输出的机械能。
2. 简易蒸汽船制作方案：
(1) 准备材料：流线型硬泡沫板（作为船身）、空铝制易拉罐、金属细管、小蜡烛、橡皮泥、清水、胶水、剪刀。
(2) 制作步骤：
① 在泡沫船身中部挖出适配易拉罐的凹槽，将易拉罐固定在凹槽内，向罐内加入约1/3容量的清水。
② 在易拉罐的罐盖上钻小孔，将金属细管穿过小孔，用橡皮泥将接口缝隙完全密封，细管的出口朝向船身的正后方。
③ 将小蜡烛固定在易拉罐正下方的船身上，调整蜡烛高度，保证火焰可以充分加热易拉罐底部。
(3) 运行原理：点燃蜡烛加热罐内的水，水沸腾后产生大量高压水蒸气，水蒸气从朝向后方的细管开口高速喷出，根据力的作用是相互的，喷出的水蒸气会对船施加向前的反作用力，推动蒸汽船向前航行，该过程中水蒸气的内能转化为船的机械能。
【知识点】
内能的转化、力的作用是相互的、热机原理
【点评】
本题结合工业革命历史背景，将物理知识与实践探究结合，既考查热机的能量转化规律，又锻炼动手能力与小组合作能力，体现物理学科的实用性，引导学生联系生活理解物理原理。
【难度系数】
0.5
