第二十二章 第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案-【优+学案】2025-2026学年新教材九年级全一册物理课时通(人教版2024 河北专用)

第3节 跨学科实践：为节 1.为满足人民群众多样化的住房需求，许多地区 对老旧小区楼房增加了外墙保温改造这一项 目.某物理兴趣小组在综合实践中对保温材料 的各种性能及其应用进行了研究，表中为市场 上三种常用的保温材料相关信息，其中传热系 数W越大，保温效果越差， 保温材 传热系数 最高使用 Z/(kg· 吸水性/% 料名称w/(m2·K) 温度/℃ m2) 聚氨酯 0.033 ≤0.08 75 .4 泡沫 聚苯乙 0.042 ≤0.2 65 1.0 烯泡沫 岩棉 0.065 ≤5 600 2.4 (1)某地秋冬季气温普遍较低，结合题干信息， 你建议该地区房屋改造选择哪种保温材料，请 说明理由， (2)选择保温材料时，密度是重要考虑因素，小 桂发现表格缺少密度信息，于是对三种保温材 料的质量和体积进行测量，其中一种样本的质 量为0.8g,体积为40cm3,该样本材料的密度 为 kg/m3. (3)小林发现，表格中参数“Z”的单位与密度 “p”很相似，猜想“Z”与“p”在数值上可能有一 定关系，即当保温材料厚度h一定时，可以推 导出“Z”与“ρ”的关系.根据小林的猜想，结合 (2)中的信息，当样本材料的厚度h为5cm 时，算出该样本材料的Z值，并判断该样本材 料的名称。 2.小亮学习了热机的知识后，对汽车产生了浓厚 兴趣.在老师的鼓励下小亮进行了关于电动汽 车的研究性学习.请你帮助小亮完成研究性学 习报告 △九年级·全一册·物理·RJ河北专用 约能源设计方案（答案P16) 智能讲 【研究目标】了解某品牌纯电动汽车的相关知识 【研究方法】阅读相关书籍、上网查阅信息 【研究内容】 (1)纯电动汽车的基本构造 纯电动汽车主要由动力系统、电池系统、控制 系统、车身结构等部分组成.其中，电动机是核 心部件， (2)纯电动汽车的动力来源 动力电池是纯电动汽车的心脏.该品牌纯电动 汽车采用的是某款锂离子电池，单节标称电压 为3.7V,常见容量为2600mA·h;该品牌纯 电动汽车需要370V的输出电压，理论上需要 节这样的锂离子电池串联.研究发现 该品牌纯电动汽车实际使用了7000节这样 的锂离子电池通过模组串并联组成的动力电 池板，这主要是为了增大 (选填“电 阻”“电压”或“电能”). (3)纯电动汽车可以使用充电桩来充电，充电 过程是把电能转化成 能储存起来.用 两种不同的充电桩对同一辆纯电动汽车充满 电的相关数据如表所示（不计充电过程中的能 量损失).用快充充电桩充满电，需要 h; 纯电动汽车的现状目前存在普通充电桩充电 时间长、充电桩紧缺等问题.为解决此问题，除 用快充充电外，还可以进行一些大胆设想，如： 电池初始 充电电 充电电 充满电的 充电桩 状态 压V 流/A 时间/h 普通 220 30 10 充电桩 相同 快充 500 100 充电桩 (4)纯电动汽车与传统燃油汽车相比， 有 经济、易保养等显著优点。 (5)目前纯电动汽车还不能完全替代燃油汽车 的主要原因是： 155 本章总结（答案P17) 1/1II/ 本章知识梳理· //11/ 可再生能源：风能、水能 产生：氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大 太阳能等 的核能 次能源 不可再生能源：化石能源（煤 源利用的现状 能 阳 石油、天然气)、核能等 源与可 能 太阳能转化为内能，如太阳灶、太阳能热水器 利用 类 能 太阳能转化为电能，如太阳能电池 如电能 二次能源 持 的发 太阳能转化为化学能，如植物的光合作用 能量的转化和能量的转移都是有方向性的 展 裂变原子弹、核电站 临的挑 展 聚变氢弹 战 跨学科实践：为节约能源设计方案 通中考 BEEK4K111414110714 放的能量，通过可控聚变来利用核能，有望解 决人类能源问题.1g核燃料聚变时释放的能 1.科学态度与责任（河北中考）推动绿色发展，建 量约为1×105kW·h,假设把1×105kW·h 设美丽家乡是我们共同的追求.下列做法不利 的能量完全转化为电能，可供年用电量为 于实现这一目标的是( ) 1000kW·h的家庭使用 年.太阳也 A.积极植树造林，防沙降尘 是一个巨大的“核能火炉”，它向外辐射的能量 B.大力推广使用一次性餐具 是我们的能源宝库.人类利用太阳能的实质是 C.回收废旧电器，节约资源 将太阳能转化为其他形式的能量，请你写出一 D.农业上合理施用化学肥料 种转化方式或一个相关的实例： 2.科学态度与责任（河北中考）风电的开发可以：4.（河北中考）太阳能是 (选 有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目 填“可再生”或“不可再生”)能 29 标.张北一雄安特高压交流输变电工程投运 源，直接利用太阳能可有效地减少碳排放.如 后，实现了“张家口的风点亮雄安的灯”.从能 图所示是一辆低碳化未来汽车，车顶部装有高 源的视角来看，“张家口的风”属于 效光电转换器，它可将 能转化为电 (选填“可再生”或“不可再生”)能源，它实际上 能；车轮的轮毂其实是风力发电机，可以把捕 来源于 能.我国自主研发的单个陆上 捉到的风能转化为 能 风电机组功率可达10？W,这样一个风电机组 5.(河北中考)核能是一种 (选填 在此功率下稳定工作 min产生的电 “可再生”或“不可再生”)能源.核电站利用核 能，相当于200kg焦炭完全燃烧放出的热量. 能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆 焦炭的热值为3.0×10？J/kg 是通过可控 (选填“核裂变”或“核聚 3.科学态度与责任（河北中考）秉承可持续发展 变”)反应释放核能的设备.核电站中的汽轮机 的思想，开发新能源、更好地利用已知能源是 属于 (选填“发电机”“电动机”或 “热机”) 全球范围内的重要课题，开发和利用核能就是 个有效途径.核能是质量较大的原子核发生 6.(河北中考改编)日本福岛第一核电站曾因冷 却系统的故障，导致严重的核泄漏事故，引起 或质量较小的原子核发生聚变时释 全世界的关注。 156 优计学案·课时通 A5.如图所示. 6.如图所示. N + (-) (N) 7.电流的磁效应如图所示. 车厢书 N 线圈 型 电 车厢 源 线圈 8.如图所示. -20100.10 20 w.wt 支点 的Ns 小磁片 9.如图所示. 一电源 (-)(+) 第4节电动机 1.（1)磁场 (2)静止不动运动通电(3)相反磁场方向 (4)相反电流方向(5)不能 2.A3.A4.B5.导体有相反6.C7.C8.B9.C 10.B 11.A到B力的作用磁场对电流有力的作用将滚轮左右 换个方向（或将电池正、负极对调） 第5节跨学科实践：制作简易直流电动机 1.D2.C 3.(1)通电线圈在磁场中受力而转动(2)持续转动(3)磁体 磁性太弱（合理即可） 4.(1)刚转过(2)左(3)不会电流方向和磁场方向同时发 生改变，受力方向不变(4)80% 第6节磁生电 1.(1)判断产生感应电流的大小判断产生感应电流的方向 (2)电流太小不是闭合电路(3)切割磁感线电磁感应 法拉第(4)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线 运动时，导体中感应电流的方向与导体的运动方向有关 (5)机械能转化为电能发电机 2.A3.电流 电磁感应4.C5.C6.C7.D8.CB 9.无左右 10.(1)断开(2)C(3)切割磁感线电磁感应机械电 (4)电源 核心素养·科学探究 1.(1)S小变少(3)①强②强(4)大头针被磁化，同名 磁极相互排斥(5)B(6)串电动机(7)相反 2.（1)磁场(2)通电导体(3)相反磁场方向 (4)相反电流方向(5)机械电动机 (6)转换(7)切割磁感线发电机 3.(1)磁性强弱(2)磁性强弱(3)导体切割磁感线的速度 越大(4)易于改变磁体的磁性强弱(5)难以控制每次移动 线框的速度相等(6)线圈中的磁性强弱发生变化磁效应 (7)发电机电动机 本章总结 1.ACD2.A3.AB4.D5.S地磁场北 6.(1)电流表的指针是否偏转 (2)①③④(3)换一个磁性更强的磁体 (4)动圈式话筒 7.A8.D9.B10.C 11.变小b 12.如图所示. 353 子电源 +) 13.(1)大头针（合理即可）(2)吸引大头针的数量将接线柱 分别连接在b、c、d处，观察并记录吸引大头针的数量 (3)C 第二十一章电磁波及其应用 第1节电磁波的海洋 1.D.2.C 3.声音不能在真空中传播电磁波可以在真空中传播不能 4.D5.C6.B7.B8.A9.D10.C11.D 12.D13.电磁波1.75 14.(1)电磁波金属对电磁波有屏蔽作用(2)比较不同金属 对电磁波屏敲作用的强弱（合理即可） 第2节广播、电视和移动通信 1.天线调谐器2.D3.C4.C5.C6.C 7.越强声音话筒通过声音引起内部碳粒电阻的变化，从而 将声音信号转化为电流信号 第3节卫星通信和光纤通信 1.C2.电磁波反射3.B4.BBC3.52 本章总结 1.D2.电磁波6×103数字地磁场3.D4.B 第二十二章能源与可持续发展 第1节能源利用的现状和面临的挑战 1.D2.电磁波二次 3.B4.A5.内方向6.C7.D8.D 9.一次电磁感应风能为洁净能源，是可再生环保能源（合理 即可) 10.(1)一次(2)3×108(3)开发使用清洁燃料（合理即可） 第2节新能源的发展 1.C2.D3.A.4.D 5.聚变可再生环保（答案不唯一） 6.D7.C8.C9.B10.B 11.电流聚变12.核聚变一次1.313.3.7×102618 14.2.1×101.05 15.(1)可再生化学(2)1200.84 第3节跨学科实践：为节约能源设计方案 1.(1)根据题意可知，保温材料的传热系数W越大，保温效果越 差，由于该地区秋冬季气温普遍较低，所以该地区房屋改造 时，应选择聚氨酯泡沫作为保温材料(2)20 3》2”的单位为kg/m,则Z-智-受-号h=,所以当 h 样本材料的厚度为5cm时，该样本材料的Z值为Z=ph= 20kg/m3×5×10-2m=1kg/m2.查题表可知，该样本材料 是聚苯乙烯泡沫. 6 2.(2)100电能(3)化学1.32设立电池交换站，直接交换 充满电的电池（合理即可）(4)无污染(5)补充能量慢，可 行驶路程短（合理即可） 本章总结 1.B2.可再生太阳10 3.裂变100太阳能集热器（合理即可） 4.可再生太阳电5.不可再生核裂变热机 6.(1)内能(2)核能是一种相对较为清洁的能源，而且用料省 运输方便.核泄漏造成的核辐射会使周边环境严重污染，因此 核能利用与核电安全是人类应同时关注和研究的课题（合理 即可) 7.D8.内1.68×100.42 9.(1)不可再生化学(2)125 10.(1)不可再生汽化(2)机械能 (3)1.8×108 (4)5×109 中考新考向 1.(竖排)会不会电流达不到空气开关的额定电流 相同不会会不会电流达不到空气开关的额定电流 不相同会 2.B3.C 4.(1)分子做无规则运动 (2)2×10-34.2×10520 5.(1)串165.6(2)80陶瓷(3)①电路中最大电流小于电 流表的分度值②2断开开关，调节电阻箱的阻值，闭合开 关，记录电压表⑦、⑦的示数，由串联电路分压规律求出 R,的值，用同样的方法，测量三次R的值，求R,的平均值 (5)电阻丝应加外绝缘层，以免人接触触电；直接把电阻丝 缠绕在陶瓷管上，相当于电阻丝长度变小，横截面积变大，电 阻很小，通电后电流过高，且电阻丝接触不够紧密，很容易烧 断电阻丝或引起火灾，更不能分得相应的电压 6.(1)高(2)4200(3)三孔变大(4)能(5)60 (6)如图所示. 相线 中性线 R2 S S2 解析：(5)水柱的电阻跟它的长度1成正比，跟它的横裁面积 S成反比，则电阻与长度和横截面积的关系为R=为S,横裁 面为1cm2、长度为10cm的自来水水柱的电阻为13kn,代 入到R=友S中得，13kn=×10cm, 1cm,解得= 1.3k2·cm,防电墙内部容积为10cm3,防电墙电阻为 468k0,代入R=k号中得，468k0=1.3k0·cmX 0cm3' 1 解得l′=60cm. 7.B8.电磁波并联9.B10.C 11.(1)N(2)排斥右(3)半导体电源 12.(1)①机械能②电能(2)顺时针 (3)36(4)4(5)1084.3 13.S电磁感应14.C15.B 16.(合理即可)(1)移动电话靠无线电波传递信息 (2)通信卫星利用微波进行通信 (3)医学诊断中的透视检查 17.(1)转移(2)做功(3)弹性势能 18.(1)如图所示. 自来水 (2)B(3)自来水的阻值太大（或连接电压表和R,右端的 导线断路)(4)2.4 19.(1)为了避免触电事故扩大，当发现有人触电时，应首先断开 电源，然后进行救援，或使用绝缘的木棍等挑开电线进行 救援. (2)在家庭电路中，大功率用电器连接细电线时，电线的横截 P 面积较小，电阻较大，且根据I=元可知，家庭电路电压一 定，使用大功率用电器，电路中电流较大，由Q=IRt可知， 细电线中电流产生的热量较多，往往比别处更容易发热，引 起火灾 限时训练 限时训练1温度、内能和热量 1.C2.C3.温度（或温度高）内能热量 4.不等于大于大于5.温度热传递增大6.②③⑨⑩ 限时训练2比热容的理解和应用 1.B2.D3.大等于铅 4.(1)秒表(2)加热时间(3)质量升高的温度(4)B66 (5)水 限时训练3比热容的相关计算 1.1.26×1051.26×103 2.解：(1)由题图知，10kg水经过6min加热，水温由20℃升高到 80℃，则水所吸收的热量Q吸=cm(t一t。)=4.2X 103J/(kg·℃)×10kg×(80℃-20℃)=2.52×10J. (2)由Q级=m得，水升高的温度△=Q' cm 1.26×106J =30℃. 4.2×10J/(kg·℃)×10kg 此时水的末温为t=80℃十30℃=110℃，因为在标准大气 压下，水的沸点为100℃，所以水的实际末温为100℃，即温 度升高到100℃. 3.解：物体A放入甲杯水中后，△t水=4℃，则它们的共同温度 为50℃一4℃=46℃，物体A的温度由10℃升高到46℃， 则△LA=46℃-10℃=36℃.水放出的热量Q放=c水m*· △L水，A吸收的热量Q吸=cAmA△tA.根据热平衡方程Q被一 Q吸可知，C水m水△t水=CAmA△A,即c水m水X4℃=CAmAX 36℃，解得A=号×m本.物体B放入乙杯水中后， 771； △t水'=8℃，它们的共同温度为50℃一8℃=42℃，B的温 度由10℃升高到42℃，则△1B=42℃-10℃=32℃.水放 出的热量Q微'三c水m水△t水'，B吸收的热量 Q吸'=cBmB△tB.根据热平衡方程Q放=Q吸可知，c水m水· △t水′=cBmB△tB,即c水m水X8℃=camg X32℃，解 得CB= X*m本因为A、B两物体质量相等，即mA mB m所以=号：号 1 =4：9. CB 限时训练4内燃机四个冲程的辨析与计算 1.C2.D3.压缩内304.做功25 5.解：(1)乙、丁、甲、丙 (2)①活塞的面积S=120cm2=0.012m2, 由p=S得，做功冲程中燃气对活塞的平均压力F=S= 5×105Pa×0.012m2=6000N. ②燃气对活塞做的功W=Fs=6000NX0.3m=1800J. 限时训练5热值和热量的综合计算 1.解：(1)由题知，1g的水温度升高1℃所吸收的热量为1卡， 则1卡=Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×1×103kg× 1℃=4.2J. (2)水升高的温度为△1′=100℃一20℃=80℃，则水吸收的 热量为Q殿’=cm′△t′=4.2×103J/(kg·℃)×4kgX 80℃=1.344×10J,无烟煤完全燃烧需要放出的热量为 里'=1.344X10J=2.688×10J. Q效= 50% 无烟煤的热值为q碟=8000大卡/千克=3.36×10'J/kg.