【项目提出】
随着科技发展，热机成为人们获得动力的重要机械，汽车走入寻常百姓家。热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机的工作原理及其工作过程中的能量转化。
【项目分析】
1. 热源的选择：燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用作为热源。
2. 工作物质的选择与获取：用可以密封的易拉罐加热水，类比家用高压锅，开小孔后蒸汽喷出，可以推动高压阀运动，此时工作物质是；实现能转化为能。
3. 内能转化装置的设计
(1)小荣同学利用小风车作为机械能输出装置，制作纸风车的步骤如下：

(2)纸风车制作完成后，小荣设计了如图所示的模型方案，其中蒸汽对着风车吹动，存在的不安全因素是，改进方法是，蒸汽烫伤比开水烫伤还要严重，原因是。

【项目实施】
4. 实验器材
空易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯，一个支架。
5. 实验步骤
(1)在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，如图所示。(操作过程中要注意安全)
(2)在易拉罐内加入大约半罐水。
(3)用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上。
(4)将风扇放在操作台上，中性笔的尖端正对小风扇的扇叶，点燃酒精灯加热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，风扇转动，同时扇叶温度升高，是通过方式改变内能的。

6. 优化热机结构
小组同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，经过小组观察讨论，认为出现这种现象的原因可能是易拉罐上半部分热量散失严重导致的，为了减少热量散失，提高易拉罐的保温性能可采取的具体措施是（答出一条即可）。
【项目拓展】
7. 选择保温性能好的材料
查阅资料后，小组同学发现陶瓷纤维毯和石棉毯具有良好的保温性能同时具备耐火性，该小组选取了①陶瓷纤维毯和②石棉毯，两根相同的温度计，两个相同的大玻璃烧杯，钟表和热水，以及细线、硬纸片、剪刀。他们做了两个相同的硬纸外壳，把盛有热水的两个大玻璃烧杯放入硬纸盒中，在夹层中装满不同保温材料，装置如图甲所示，然后将该装置放在同一环境下自然冷却。根据实验测得的数据绘制了图乙所示的“水温与时间关系”的图像。

(1)在这个实验中还需要控制什么条件相同：（写出两个即可）。
(2)小组同学是采用了“”的方法来比较两种材料的保温性能的，你还可以采用“”的方法来比较两种材料的保温性能。根据图乙可知，在这两种材料中，保温效果比较好的是。

1. 酒精灯
2. 蒸汽；内；机械
3.(2)蒸汽可能烫伤手；将风车固定在铁架台上；蒸汽液化需要放热
5.(4)热传递
6. 在易拉罐上半部分覆盖保温层
7.(1)热水的质量、初温相同(合理即可)
(2)相同的时间内，比较水温降低的多少；使相同质量的水降低相同的温度，比较所用时间；陶瓷纤维毯

【分析】
本题围绕热机模型制作展开，需结合热学核心知识逐一分析各问题：1. 实验室加热常用酒精灯作为热源，是基础实验器材的常规应用；2. 蒸汽推动装置运动，工作物质为蒸汽，蒸汽的内能可转化为机械能；3. 蒸汽喷出温度高易引发烫伤，需固定风车避免危险，蒸汽液化放热导致烫伤更严重；4. 扇叶升温是热传递改变内能；5. 减少热量散失可通过覆盖保温层实现；6. 保温性能实验需控制变量，通过相同时间降温或相同降温耗时来比较，结合图像判断保温材料优劣。
【解析】
1. 实验室常用酒精灯作为加热热源，故填酒精灯。
2. 蒸汽推动高压阀运动，工作物质是蒸汽；蒸汽具有内能，推动阀运动时内能转化为机械能，故依次填蒸汽、内、机械。
3.(2) 蒸汽喷出时温度高，存在烫伤手的不安全因素；改进方法是将风车固定在铁架台上，避免手靠近蒸汽；蒸汽接触皮肤时会液化，液化过程放出大量热量，因此蒸汽烫伤比开水更严重，故依次填蒸汽可能烫伤手、将风车固定在铁架台上、蒸汽液化需要放热。
5.(4) 扇叶温度升高是因为蒸汽的热量传递给扇叶，属于热传递改变内能，故填热传递。
6. 为减少热量散失，可在易拉罐上半部分覆盖保温层，提高保温性能，故填在易拉罐上半部分覆盖保温层。
7.(1) 探究保温性能的实验需控制变量，除保温材料不同外，热水的质量、初温需相同，保证实验公平性，故填热水的质量、初温相同（合理即可）。
(2) 比较保温性能的方法：相同时间内比较水温降低的多少，降温少则保温好；或使相同质量的水降低相同温度，比较所用时间，时间长则保温好；从图乙可知，陶瓷纤维毯包裹的水温下降更慢，保温效果更好，故依次填相同的时间内，比较水温降低的多少、使相同质量的水降低相同的温度，比较所用时间、陶瓷纤维毯。
【答案】
1. 酒精灯
2. 蒸汽；内；机械
3.(2) 蒸汽可能烫伤手；将风车固定在铁架台上；蒸汽液化需要放热
5.(4) 热传递
6. 在易拉罐上半部分覆盖保温层
7.(1) 热水的质量、初温相同(合理即可)
(2) 相同的时间内，比较水温降低的多少；使相同质量的水降低相同的温度，比较所用时间；陶瓷纤维毯
【知识点】
内能转化、热传递、控制变量法
【点评】
本题以热机模型制作为项目载体，将热学知识与实践应用结合，考查学生对能量转化、热传递、实验探究等知识点的综合运用，注重培养学生的实验分析和解决实际问题的能力，是一道综合性较强的基础应用类题目。
【难度系数】
0.6