学习任务一 了解热机的工作原理及工作过程
1.热机是利用做功的机械。热机中的能量转化是能转化为能。
2.汽油机属于内燃机，它的工作物质是的混合物。蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成，推动活塞产生动力，所以蒸汽机的工作物质是。

1.内能 内 机械
2.空气和汽油 水蒸气 水蒸气 水蒸气

【分析】
本题考查热机相关的基础概念，解题时需回忆热机的定义、能量转化规律，以及内燃机（汽油机）和外燃机（蒸汽机）的工作物质等核心知识点，对应每个空结合教材定义逐一匹配即可。
【解析】
1. 热机的定义是利用内能做功的机械，其能量转化过程为：燃料燃烧释放的内能转化为机械能，因此依次填内能、内、机械。
2. 汽油机属于内燃机，工作时吸入的是空气和汽油的混合物；蒸汽机是外燃机，工作时燃料燃烧加热水使其变成水蒸气，水蒸气推动活塞产生动力，因此蒸汽机的工作物质是水蒸气，依次填空气和汽油、水蒸气、水蒸气、水蒸气。
【答案】
1.内能 内 机械；2.空气和汽油 水蒸气 水蒸气 水蒸气
【知识点】
热机的工作原理、内燃机与外燃机的区别
【点评】
本题考查热机相关的基础概念，内容源自教材核心定义，侧重对基础知识的记忆，难度较低，适合巩固热机相关的入门知识点。
【难度系数】
0.9

例1 某一冷凝器蒸汽机的工作原理示意图如图所示:①打开阀门A并关闭阀门B,高压蒸汽随即进入汽缸,推动活塞向上移动;②当活塞到达汽缸的顶部位置时,关闭阀门A并打开阀门B,使得蒸汽流入冷凝器,汽缸内的压强降低,活塞随之下降。这一过程循环往复地进行。请问,上述过程①与下列哪个冲程相对应 ()



A
B
C D

B

【分析】要判断过程①对应的冲程，需明确内燃机四个冲程的判断依据：气门的开闭状态和活塞的运动方向。过程①中，打开阀门A（对应进气通道）、关闭阀门B（对应排气通道），高压蒸汽进入汽缸后推动活塞向上移动，这是气体推动活塞做功的过程，对应做功冲程的特征。
【解析】内燃机做功冲程的特点是：进气通道开启、排气通道关闭，高温高压气体推动活塞运动，将内能转化为机械能。题目中过程①完全符合做功冲程的特征，因此对应选项B。
【答案】B
【知识点】内燃机的四个冲程
【点评】本题结合蒸汽机工作原理考查内燃机冲程的判断，核心是掌握冲程判断的关键要素，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5

学习任务二 设计和制作简易热机模型
1.设计简易热机模型需要考虑的主要问题：
(1)热源；(2)工作物质；(3)将内能转化成机械能的方法。
2.制作简易热机模型
(1)准备材料:一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一盏酒精灯、一个支架。
(2)制作步骤
以下为样例,请根据自己的设计选择材料,设计制作步骤(可附图说明)。
①向易拉罐内部注入大约半罐水。
②将笔的尖端朝外,另一端插入易拉罐内,用胶将罐的开口处密封。
③将易拉罐如图所示放置在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶。

④点燃易拉罐下面的酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。
|学以致用|

解：
参考简易热机模型设计制作方案如下：
(1) 准备材料：空硬质塑料瓶1个、打孔橡胶塞1个、硬质细塑料管1根、自制纸质小风轮1个、小蜡烛1支、铁丝支架1个。
(2) 制作步骤：
① 向硬质塑料瓶内加入约四分之一体积的清水。
② 将硬质细塑料管穿过橡胶塞，把橡胶塞塞紧在塑料瓶的瓶口处，用热熔胶对所有接口位置进行密封，保证装置不漏气。
③ 用铁丝弯折制作支撑塑料瓶的支架，将塑料瓶固定在支架上，调整细塑料管的出口方向，使其正对小风轮的叶片位置。
④ 将点燃的小蜡烛放置在塑料瓶下方对瓶身加热，瓶内的水受热升温汽化，产生的水蒸气从细塑料管的出口高速喷出，冲击小风轮的叶片，小风轮即可持续转动，实现内能向机械能的转化。

【分析】要设计简易热机模型，需紧扣热机将内能转化为机械能的核心原理，围绕热源、工作物质、内能转化为机械能的方法三个关键问题展开。需选择合适材料，保证装置气密性，让工作物质受热产生蒸汽，蒸汽喷出冲击风轮以实现能量转化。
【解析】根据热机原理，设计制作步骤如下：
(1) 准备材料：空硬质塑料瓶1个、打孔橡胶塞1个、硬质细塑料管1根、自制纸质小风轮1个、小蜡烛1支、铁丝支架1个。
(2) 制作步骤：
① 向硬质塑料瓶内加入约四分之一体积的清水，作为热机的工作物质；
② 将硬质细塑料管穿过橡胶塞，把橡胶塞塞紧在塑料瓶的瓶口处，用热熔胶对所有接口位置密封，确保装置不漏气，保证蒸汽能从细塑料管喷出；
③ 用铁丝弯折制作支撑塑料瓶的支架，将塑料瓶固定在支架上，调整细塑料管的出口方向，使其正对小风轮的叶片，让喷出的蒸汽能冲击叶片；
④ 将点燃的小蜡烛放置在塑料瓶下方对瓶身加热，瓶内的水受热汽化产生水蒸气，水蒸气从细塑料管出口高速喷出，冲击小风轮叶片，使小风轮转动，实现内能向机械能的转化。
【答案】参考简易热机模型设计制作方案如下：
(1) 准备材料：空硬质塑料瓶1个、打孔橡胶塞1个、硬质细塑料管1根、自制纸质小风轮1个、小蜡烛1支、铁丝支架1个。
(2) 制作步骤：
① 向硬质塑料瓶内加入约四分之一体积的清水。
② 将硬质细塑料管穿过橡胶塞，把橡胶塞塞紧在塑料瓶的瓶口处，用热熔胶对所有接口位置进行密封，保证装置不漏气。
③ 用铁丝弯折制作支撑塑料瓶的支架，将塑料瓶固定在支架上，调整细塑料管的出口方向，使其正对小风轮的叶片位置。
④ 将点燃的小蜡烛放置在塑料瓶下方对瓶身加热，瓶内的水受热升温汽化，产生的水蒸气从细塑料管的出口高速喷出，冲击小风轮的叶片，小风轮即可持续转动，实现内能向机械能的转化。
【知识点】内能转化、热机原理、实验设计
【点评】本题考查对简易热机工作原理的理解，要求学生结合内能转化知识设计制作模型，锻炼了知识应用与动手实践能力。
【难度系数】0.5

例2 在“跨学科实践:制作简易热机模型”活动中,小明利用厨房里的蒸蛋器自制了一个简易“蒸汽机”,如图所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出水蒸气,小明将自制的风车放在蒸蛋器上方,成功地让风车转了起来。下列说法错误的是 ()


A.蒸蛋器内部温度越高,水蒸发越快
B.水的内能增大是通过热传递的方式实现的
C.水的温度升高以后,水的比热容明显变小
D.此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程

C

【分析】本题为热学综合题，需逐一分析各选项对应的物理概念：蒸发快慢的影响因素、内能改变的方式、比热容的特性、热机做功冲程的能量转化，从而找出错误说法。
【解析】
1. 选项A：液体蒸发快慢与温度有关，温度越高蒸发越快，蒸蛋器内部温度越高，水蒸发越快，该说法正确，不符合题意；
2. 选项B：水吸收热量内能增大，是通过热传递的方式改变内能，该说法正确，不符合题意；
3. 选项C：比热容是物质的固有特性，与温度无关，水温度升高时比热容不变，并非明显变小，该说法错误，符合题意；
4. 选项D：水蒸气推动风车转动，内能转化为机械能，与热机做功冲程的能量转化一致，该说法正确，不符合题意。
综上，错误的说法是C。
【答案】C
【知识点】比热容、内能、热机
【点评】本题结合简易热机模型考查热学基础知识点，需准确掌握各概念本质，比热容的特性是易错点，整体难度适中。
【难度系数】0.4