跨学科实践：设计制作保温盒【两大题型】-【跨学科实践】2024-2025学年八年级物理下学期项目化专项训练

跨学科实践：设计制作保温盒【两大题型】 【考点一 影响保温性能的因素】 1．材料 对于保温盒材料的选择，应考虑其导热性，导热性越差，其保温性能越好。 2．结构 图所示是生活中常见的玻璃杯。这种玻璃杯倒入开水后外壁不烫手，且有较好的保温性能。为什么会有这些优点?有人认为是由于它的玻璃壁很厚，传热比较慢。但仔细观察就会发现，它是双层的，且每层玻璃壁均较薄。这种玻璃杯通常被称为双层真空玻璃杯”。"它的哪一部分是真空的? 可知结构也会影响保温性能。 【考点二 制作保温盒】 1. 设计方案 首先要明确保温盒用途、保温指标以及运输方式。在材料选择与结构设计上，除了要考虑保温性能，还要考虑抗压、减震、防水等方面的要求。设计用于冷藏物品的保温盒时，除了要考虑提高保温性能，还要考虑利用低温物品来提升冷藏效果等。 2. 根据设计方案进行模拟实验 比较不同材料(如木材、铝材、泡沫塑料、瓦楞纸等)的保温性能，比较不同结构以及物品在盒内的不同放置方式对保温性能的影响，比较不同低温物品的制冷效果等。 【题型一 影响保温性能的因素】 1．下列器具中不属于保温器具的是（   ） A．暖水瓶 B．食品展示柜 C．疫苗运输箱 D．铝箔保温袋 2．医用冷藏盒要求能够较长时间保持低温、干燥，而且要有较好的防震性能和抗挤压性能，请根据上述要求，选择最佳材料。 (1)制作冷藏盒的外壳，应选用（   ） A．棉花 B．海绵 C．硬塑料板 D．硬纸板 (2)冷藏盒的冷却填充材料，最好选用（   ） A．碎冰块 B．低温盐水 C．泡沫塑料 D．干冰 (3)为提高防震性，冷藏盒内的内衬最好选用（   ） A．软纸 B．绒布 C．泡沫塑料 D．皮革 3．如图所示是生活中常见的真空玻璃杯。它是双层的，且双层玻璃中间为真空，由于热传导 （选填“能”或“不能”）在真空中进行，且杯盖一般用导热性较 的材料（如木块、空心塑料等）制成，因此这种玻璃杯倒入开水后外壁不烫手，且有较好的保温性能。 4．制作保温盒时，为了具有良好的保温性能，从材料的物理属性考虑，盒体应选用 性能较差的材料制作。若要给远方的亲戚邮寄冷鲜食品，保温盒除要有较好的保温效果外，最好还应具有 、 等特点。 5．冬天，我们穿的羽绒服起到保暖作用，请简要解释羽绒服是如何起到保温作用的。 6．保温器具一定是用来保暖的吗？请举例说明。 。 7．查阅资料，了解暖水瓶瓶胆是如何起到保温作用的。如图所示的暖水瓶与隔热玻璃杯的保温效果有差异，请尝试作出解释。 8．农历新年前，小李家在网上购买了年货。小李发现快递在运输生鲜食品时，常用铝箔隔热袋或加棉隔热袋来包裹食品，他想知道隔热袋的隔热性能与哪些因素有关。请你结合生活经验，选择一个可能的影响因素并选择适当的实验器材，设计一个实验进行探究。 你选择的影响因素：隔热袋的隔热性能与 是否有关。 【题型二 制作保温盒】 9．为了救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放。由于山高路远、气温较高，所以常用的保温瓶不能满足运输途中保持低温的要求，小明和小华利用自己所学到的物理知识解决了这个问题，制作了如图的冷藏盒。按照要求，保温瓶内应放置熔点较 （选填“高”或“低”）的冰盐水；为了让保温盒长时间保温且不要太重，包装盒的隔热性能应该较 （选填“好”或“差”），且用密度较 （选填“大”或“小”）的材料制成。 10．为救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。同学们经过讨论，为保障药品在0℃以下存放，设计了如图所示的冷藏盒。 (1)其中药品应放置于 （A/B）处，另一处空间放置低温物质。 (2)关于保温盒填充材料，你选择 （铝合金/发泡塑料/砂石）。 (3)关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）。你支持 的选择。 11．为了救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放由于山高路远、气温较高，所以常用的保温瓶不能满足运输途中保持低温的要求，小明和小华利用自己所学到的物理知识解决了这个问题，制作了如图的冷藏盒按照要求，保温瓶内应放置熔点较 （选填“高”或“低”）的冰盐水，为了让保温盒长时间保温且不要太重，包装盒的传热性能应该较 （选填“好”或“差”），且用密度较 （选填“大”或“小”）的材料制成。 12．为了救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放。由于山高路远、气温较高，所以常用的保温瓶不能满足运输途中保持低温的要求，小明和小华利用自己所学到的物理知识解决了这个问题，制作了如图所示的冷藏盒。按照要求，保温瓶内应放置熔点较 （填“高”或“低”）的冰盐水，为了让保温盒长时间保温且不要太重，包装盒的传热性能应该较 （填“好”或“差”），且用密度较 （填“大”或“小”）的材料制成。 13．已知某种疫苗要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要．为保障药品在0℃以下存放，物理兴趣小组的同学设计了如图所示的保温盒． （1）其中药品应放置于 （选填“A”或“B”）处，另一处空间放置低温物质． （2） 关于保温盒填充材料，你选择 （选填“铝合金”“发泡塑料”或“砂石”） （3） 关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）．你支持 的选择，依据是：①这两种冰， 的熔点更低；② （题目中的某段文字）． （4） 进一步分析其原理：低温物质在运输途中发生 （填物态变化）而吸收大量的热，从而保证冷藏效果． （5） 在“青少年科技创新大赛”中，小智同学发明了一种“神奇恒温杯”，他在双层玻璃杯的夹层中封入适量的熔点为48℃的海波晶体．开水倒入杯中后，水温会迅速降至适合人饮用的48℃左右，并能较长时间保持水温不变，这主要是利用海波 A．汽化吸热、液化放热    B．熔化吸热、凝固放热 C． 升华吸热、凝华放热    D．熔化吸热、液化放热 14．小明和小华各制作了一个保温盒，如何比较哪一个保温盒的保温性能更好？请你设计一个实验方案进行比较。 15．小明要制作一个保温性能较好的医用冷藏盒，需要从①、②两种材料中选择一种为制作冷藏盒的保温材料。现将①和②两种保温材料作比较。 (1)取两支相同的温度计，两个相同的大烧杯、钟表、初温相同、质量相等的热水，以及细线、硬纸片、剪刀等，做两个外形相同的保温盒，它的形状如图（a）所示。然后，在相同的室温环境下同时开始实验。他根据实验测得的数据绘得图（b）所示的温度-时间图像。实验过程中室温保持不变，则材料 （选填“①”或“②”）的保温性能较好，理由是 。同一保温材料内的水，在到内降低的温度 （选填“大于”“等于”或“小于”）到内降低的温度。 (2)请写出一种比较两种材料密度的简易方法。 (3)请写出一种比较两种材料柔软程度的简易方法。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 跨学科实践：设计制作保温盒【两大题型】 【考点一 影响保温性能的因素】 1．材料 对于保温盒材料的选择，应考虑其导热性，导热性越差，其保温性能越好。 2．结构 图所示是生活中常见的玻璃杯。这种玻璃杯倒入开水后外壁不烫手，且有较好的保温性能。为什么会有这些优点?有人认为是由于它的玻璃壁很厚，传热比较慢。但仔细观察就会发现，它是双层的，且每层玻璃壁均较薄。这种玻璃杯通常被称为双层真空玻璃杯”。"它的哪一部分是真空的? 可知结构也会影响保温性能。 【考点二 制作保温盒】 1. 设计方案 首先要明确保温盒用途、保温指标以及运输方式。在材料选择与结构设计上，除了要考虑保温性能，还要考虑抗压、减震、防水等方面的要求。设计用于冷藏物品的保温盒时，除了要考虑提高保温性能，还要考虑利用低温物品来提升冷藏效果等。 2. 根据设计方案进行模拟实验 比较不同材料(如木材、铝材、泡沫塑料、瓦楞纸等)的保温性能，比较不同结构以及物品在盒内的不同放置方式对保温性能的影响，比较不同低温物品的制冷效果等。 【题型一 影响保温性能的因素】 1．下列器具中不属于保温器具的是（   ） A．暖水瓶 B．食品展示柜 C．疫苗运输箱 D．铝箔保温袋 【答案】B 【详解】A．暖水瓶通过双层结构（内胆抽真空）减少热传导和对流，属于典型保温器具‌，故A不符合题意； B．食品展示柜主要功能为展示并维持食品低温，属于制冷设备而非保温设备‌，故B符合题意； C．疫苗运输箱专为维持低温环境设计，属于保温设备‌，故C不符合题意； D．铝箱保温袋利用铝箔反射辐射热并阻隔外界温度，用于短期保温‌，属于保温器具，故D不符合题意。 故选 B。 2．医用冷藏盒要求能够较长时间保持低温、干燥，而且要有较好的防震性能和抗挤压性能，请根据上述要求，选择最佳材料。 (1)制作冷藏盒的外壳，应选用（   ） A．棉花 B．海绵 C．硬塑料板 D．硬纸板 (2)冷藏盒的冷却填充材料，最好选用（   ） A．碎冰块 B．低温盐水 C．泡沫塑料 D．干冰 (3)为提高防震性，冷藏盒内的内衬最好选用（   ） A．软纸 B．绒布 C．泡沫塑料 D．皮革 【答案】(1)C (2)D (3)C 【详解】（1）医用冷藏盒要求能够较长时间保持低温、干燥，而且要有较好的防震性能和抗挤压性能，因此棉花、海绵、硬纸板均不合适，选择硬塑料板，故选C。 （2）干冰升华吸热，因此若医用冷藏盒要较长时间保持低温、干燥，可选用低温物质的干冰，故选D。 （3）医用冷藏盒要求能够较长时间保持低温、干燥，而且要有较好的防震性能和抗挤压性能，冷藏盒内的内衬，主要考虑防震性能，泡沫塑料较好，故选C。 3．如图所示是生活中常见的真空玻璃杯。它是双层的，且双层玻璃中间为真空，由于热传导 （选填“能”或“不能”）在真空中进行，且杯盖一般用导热性较 的材料（如木块、空心塑料等）制成，因此这种玻璃杯倒入开水后外壁不烫手，且有较好的保温性能。 【答案】 不能 差 【详解】[1]真空可以避免空气产生对流，防止热传导的产生，减少热量散失，起到保温作用。 [2]要想玻璃杯倒入开水后外壁不烫手，且有较好的保温性能，则杯盖要用导热性较差的材料。 4．制作保温盒时，为了具有良好的保温性能，从材料的物理属性考虑，盒体应选用 性能较差的材料制作。若要给远方的亲戚邮寄冷鲜食品，保温盒除要有较好的保温效果外，最好还应具有 、 等特点。 【答案】 导热 坚固/防摔/防震/抗压等 报警提醒/防丢/监测温度 【详解】[1]制作保温盒时，为了具有良好的保温性能，盒体应选用导热性能较差的材料制作，能有效防止热传递的进行。 [2][3]若要给远方的亲戚邮寄冷鲜食品，由于时间较长，中转站较多，保温盒除要有较好的保温效果外，最好还应具有坚固、报警提醒（防丢、监测温度等）等特点。 5．冬天，我们穿的羽绒服起到保暖作用，请简要解释羽绒服是如何起到保温作用的。 【答案】见解析 【详解】羽绒服内含有大量的空气，羽绒及空气都是导热性能较差的物质，蓬松的羽绒又阻碍了空气的流动，有效防止对流传热，因此羽绒服能起到很好的保温效果。 6．保温器具一定是用来保暖的吗？请举例说明。 。 【答案】不是，也可以保冷，如用来装冷饮的保温袋等 【详解】保温器具可以用来保暖，可以防止器具内物体热量的散失，同时保温器具也可用来装冷饮等东西，此时保温器具的作用是防止热量进入器具内，因此保温器具不一定是用来保暖的，也可以保冷，如用来装冷饮的保温袋等。 7．查阅资料，了解暖水瓶瓶胆是如何起到保温作用的。如图所示的暖水瓶与隔热玻璃杯的保温效果有差异，请尝试作出解释。 【答案】见解析 【详解】暖水瓶瓶胆和上面瓶口的瓶塞都是热的不良导体，阻碍了热量的传导；瓶胆是双层的，夹层是真空，有效防止了对流传热；镀银内壁有反射作用，能有效防止热辐射；因此，暖水瓶能减少热传递，起到很好的保温效果。隔热玻璃杯夹层的真空肚没有暖水瓶瓶胆高，也没有镀银，因此，其保温性能没有暖水瓶好。 8．农历新年前，小李家在网上购买了年货。小李发现快递在运输生鲜食品时，常用铝箔隔热袋或加棉隔热袋来包裹食品，他想知道隔热袋的隔热性能与哪些因素有关。请你结合生活经验，选择一个可能的影响因素并选择适当的实验器材，设计一个实验进行探究。 你选择的影响因素：隔热袋的隔热性能与 是否有关。 【答案】隔热材料的种类 【详解】隔热袋的隔热性能与 隔热材料的种类是否有关。 实验器材： 不同材质隔热袋：铝箔隔热袋、加棉隔热袋、泡沫隔热袋等（尺寸和形状尽量相同）。 热源：几个相同的热水袋，可装入等量的热水。 温度测量工具：多个高精度温度计。计时工具：秒表或手机计时功能。 实验步骤： 1、在每个隔热袋中分别放入一个装有相同温度、相同水量热水的热水袋。 2、同时将温度计放入每个隔热袋中，确保温度计与热水袋接触良好，以准确测量袋内温度。 3、用秒表开始计时，每隔一定时间（如钟）记录一次各个隔热袋内的温度。 4、持续记录一段时间（如 1﹣2 小时），观察并比较不同隔热袋内温度下降的速度。 实验分析与结论： 如果在相同时间内，不同隔热袋内的温度下降幅度不同，说明隔热袋的隔热性能与隔热材料的种类有关。例如，若铝箔隔热袋内的温度下降最慢，加棉隔热袋次之，泡沫隔热袋下降最快，则表明铝箔材料的隔热性能相对较好，加棉材料次之，泡沫材料相对较差。 如果不同隔热袋内的温度下降幅度相同或相近，说明隔热袋的隔热性能与隔热材料的种类无关，但这种可能性较小，因为不同材料的热导率、热反射性能等通常存在差异，会影响隔热效果。 【题型二 制作保温盒】 9．为了救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放。由于山高路远、气温较高，所以常用的保温瓶不能满足运输途中保持低温的要求，小明和小华利用自己所学到的物理知识解决了这个问题，制作了如图的冷藏盒。按照要求，保温瓶内应放置熔点较 （选填“高”或“低”）的冰盐水；为了让保温盒长时间保温且不要太重，包装盒的隔热性能应该较 （选填“好”或“差”），且用密度较 （选填“大”或“小”）的材料制成。 【答案】 低 好 小 【详解】[1]药品要求在0℃以下存放，所以应选熔点较低的冰盐水，熔化时可以保持较低温度，有利于保存药品。 [2]包装盒隔热性能较好时，可以减少热传递现象的发生，可以更好地使容器内保持低温。 [3]同样体积的物体，密度越小，质量越小，所以为了轻便，应选用密度较小的材料制作保温盒。 10．为救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。同学们经过讨论，为保障药品在0℃以下存放，设计了如图所示的冷藏盒。 (1)其中药品应放置于 （A/B）处，另一处空间放置低温物质。 (2)关于保温盒填充材料，你选择 （铝合金/发泡塑料/砂石）。 (3)关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）。你支持 的选择。 【答案】 B 发泡塑料 小华 【详解】(1)[1]当空气温度越低时，密度增大下沉，所以为使药品处于低温环境，应放在B位置，而在其上面放置低温物质。 (2)[2]保温盒内外存在较大的温差，所以会发生热传递，所以保温盒填充材料的导热性能越差，效果越好，三种材料中发泡塑料的导热最差，所以保温效果最好。 (3)[3]药品要求在0℃以下存放，而普通冰块的熔点是0℃，不符合要求，而盐冰的熔点低于0℃，所以熔化时会吸收大量的热量，使盒内的温度保持在其熔点而不会升高，所以小华的选择正确。 11．为了救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放由于山高路远、气温较高，所以常用的保温瓶不能满足运输途中保持低温的要求，小明和小华利用自己所学到的物理知识解决了这个问题，制作了如图的冷藏盒按照要求，保温瓶内应放置熔点较 （选填“高”或“低”）的冰盐水，为了让保温盒长时间保温且不要太重，包装盒的传热性能应该较 （选填“好”或“差”），且用密度较 （选填“大”或“小”）的材料制成。 【答案】 低 差 小 【详解】[1]药品要求在0℃以下存放，要求所选物质的熔点在0℃以下，冰的熔点是0℃，盐冰的熔点低于0℃，故保温瓶内应放置熔点较低的冰盐水，盐冰在0℃以下温度熔化，冰吸收热量，使冷藏盒内温度低于0℃，可让保温盒长时间保持低温。 [2]这种药品要求在低温环境下存放，要求运输过程中尽可能不从外界吸收热量，故包装盒应具有导热性能差的特点。 [3]为了携带方便，需减轻冷藏箱的重力，包装盒的外壳要用密度较小的材料。 12．为了救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放。由于山高路远、气温较高，所以常用的保温瓶不能满足运输途中保持低温的要求，小明和小华利用自己所学到的物理知识解决了这个问题，制作了如图所示的冷藏盒。按照要求，保温瓶内应放置熔点较 （填“高”或“低”）的冰盐水，为了让保温盒长时间保温且不要太重，包装盒的传热性能应该较 （填“好”或“差”），且用密度较 （填“大”或“小”）的材料制成。 【答案】 低 差 小 【解析】略 13．已知某种疫苗要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要．为保障药品在0℃以下存放，物理兴趣小组的同学设计了如图所示的保温盒． （1）其中药品应放置于 （选填“A”或“B”）处，另一处空间放置低温物质． （2） 关于保温盒填充材料，你选择 （选填“铝合金”“发泡塑料”或“砂石”） （3） 关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）．你支持 的选择，依据是：①这两种冰， 的熔点更低；② （题目中的某段文字）． （4） 进一步分析其原理：低温物质在运输途中发生 （填物态变化）而吸收大量的热，从而保证冷藏效果． （5） 在“青少年科技创新大赛”中，小智同学发明了一种“神奇恒温杯”，他在双层玻璃杯的夹层中封入适量的熔点为48℃的海波晶体．开水倒入杯中后，水温会迅速降至适合人饮用的48℃左右，并能较长时间保持水温不变，这主要是利用海波 A．汽化吸热、液化放热    B．熔化吸热、凝固放热 C． 升华吸热、凝华放热    D．熔化吸热、液化放热 【答案】 B 发泡塑料 小华 盐冰 在0℃以下存放 熔化 B 【分析】导热性能差的物质的保温效果更好，可以减缓热传递的速度；冰中混入杂质后，熔点会降低； 物质由固态变为液态的过程是熔化，熔化需要吸热；晶体熔化过程吸热，温度不变； 物质由液态变为固态叫凝固，凝固过程要放出热量． 【详解】（1）为使药品处于低温环境，应放在B位置，在A位置放置低温物质； （2）这种药品要求在低温环境下存放，要求运输过程中尽可能不从外界吸收热量，包装盒应具有导热性能差的特点，提供的三种材料中发泡塑料的导热性能最差； （3）药品要求在0℃以下存放，要求所选物质的熔点在0℃以下，冰的熔点是0℃，盐冰的熔点低于0℃，所以小华的选择正确； （4）在运输过程中，盐冰在0℃以下温度熔化，冰吸收热量，使冷藏盒内温度低于0℃； （5）海波的熔点和凝固点为48℃，开水倒入杯中后，此时海波晶体被熔化，此时过程海波会吸收热量，当水的温度下降到48℃以下时，此时海波会凝固，会放出热量，在此过程中水能较长时间保持水温不变，故B正确； 故选B． 14．小明和小华各制作了一个保温盒，如何比较哪一个保温盒的保温性能更好？请你设计一个实验方案进行比较。 【答案】见解析 【详解】放入相同质量、温度的热水或其他较高温度的物品，隔相同时间后测量温度，比较温度下降的快慢，降低温度比较慢的保温盒的保温性能更好。 15．小明要制作一个保温性能较好的医用冷藏盒，需要从①、②两种材料中选择一种为制作冷藏盒的保温材料。现将①和②两种保温材料作比较。 (1)取两支相同的温度计，两个相同的大烧杯、钟表、初温相同、质量相等的热水，以及细线、硬纸片、剪刀等，做两个外形相同的保温盒，它的形状如图（a）所示。然后，在相同的室温环境下同时开始实验。他根据实验测得的数据绘得图（b）所示的温度-时间图像。实验过程中室温保持不变，则材料 （选填“①”或“②”）的保温性能较好，理由是 。同一保温材料内的水，在到内降低的温度 （选填“大于”“等于”或“小于”）到内降低的温度。 (2)请写出一种比较两种材料密度的简易方法。 (3)请写出一种比较两种材料柔软程度的简易方法。 【答案】(1) ① 见解析 大于 (2)见解析 (3)见解析 【详解】（1）[1][2]实验时，水初温和质量相同；使水降低相同的温度，比较降温时间来比较保温性能的好坏；由图像可知，在相同时间内，材料①作保温材料时，水降温慢，降低到相同温度所用时间长，因此材料①保温效果好。 [3]由图像知，图线下降的速度先快后慢，可知水温降低的速度是先快后慢；所以同一保温材料内的水，在10min到20min时间内降低的温度大于20min到30min时间内降低的温度。 （2）取两块大小相同的两种材料组成的实心体，用天平测出其质量，质量较大的材料密度较大。 （3）将两块厚度相同的两种材料相互挤压，形变较大的材料柔软程度较大。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$