第十六章 电和磁 跨学科实践 课件-2025-2026学年物理苏科版九年级下册

该初中物理课件以“制作大棚环境控制系统模型”为项目主题，整合电和磁、光学、热学等核心知识，通过实地调研环境控制因素、设计自动控制电路、制作温控与二氧化碳补充装置的学习支架，引导学生从真实问题出发建构物理观念，连接理论与实践应用。 其亮点在于跨学科实践与项目化学习深度融合，任务设计体现科学思维（如电路中开关串并联的模型建构、温控系统的科学推理）和科学探究（如立柱承重比实验、气体发生装置设计），例如湿度控制电路分析培养电路模型建构能力，温控系统设计含数据处理与优化建议。既帮助学生提升综合应用物理知识解决实际问题的能力，又为教师提供含题目、点拨、评价的完整教学案例，便于高效开展实践教学。

第十六章　电和磁 跨学科实践 1 制作大棚环境控制系统模型 　　　　　 番茄是同学们喜爱的蔬菜，在冬天也能吃到番茄主要是依靠温室大棚种植。同学们对大棚的控温系统很感兴趣，于是成立了兴趣小组，开展了制作“温室大棚模型”的项目化学习活动。 2 【任务一】调查大棚内部有哪些环境控制的要求 1. 同学们到大棚种植场所进行了实地调研，提炼了一些影响大棚内农作物品质和产量的因素，你认为这些因素中不必考虑的是(　　) A．大棚内昼夜温差变化 B．农作物每日接受光照时长 C．大棚内二氧化碳浓度波动 D．大棚外行人的日常活动轨迹 返回 D 3 2． 依据光学知识和植物光合作用原理，最适合覆盖大棚的塑料薄膜颜色是(　　) A．无色透明 B．红色 C．绿色 D．黑色 A 返回 3．冬季为实现大棚蔬菜节能保温，可采取多种科学措施： a．替换老化的薄膜，擦去薄膜的灰尘，目的是：增大薄膜________性。 b．夜间增加覆盖物、用双层薄膜，目的是：提高大棚的________性能。 c．你认为还可以采用的方法是：________________________________________。 返回 透光 保温 加温补充热量，如用火墙、暖气等(合理即可) 【任务二】设计大棚内部环境的自动控制方案 4. 小德为自家蔬菜大棚设计了一个能对蔬菜实行智能浇水的电路，整个电路的通断可以通过手动控制开关S1或手机远程控制开关S2实现，当大棚内空气湿度小到一定值时，湿度控制开关S3自动闭合，洒水机启动开始浇水，若用电动机工作模拟洒水机浇水， 以下简化电路图符合要求的是(　　) 【点拨】由题知，整个电路的通断可以通过手动控制开关S1或手机远程控制开关S2实现，说明两开关能独立工作、互不影响，则S1和S2应并联在干路上；当大棚内空气湿度小到一定值时，湿度控制开关S3自动闭合，洒水机(电动机)启动开始浇水，这表明开关S3也控制整个电路，所以开关S3应串联在干路中，由图可知，只有图A满足要求。故选A。 返回 【答案】 A 5．如图是栽种蔬菜的大棚内的温度自动报警器的简化电路，它运用了许多物理知识。 以下说法中不正确的是(　　) A．温度计中的水银是导体 B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的 C．报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应 D．若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压 【点拨】水银是金属，金属是导体，故A正确；温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的，故B正确；此原理是当温度达到一定值时，温度计内水银上升到金属丝处，控制电路工作，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，工作电路接通，电铃响，起到报警作用，所以电磁铁运用了电流的磁效应，故C正确；适当增大控制电路电源电压可增大电磁铁的磁性，但却无法提高报警的温度，故D错误。故选D。 返回 【答案】 D 6．大棚内的照明灯能根据光线亮暗情况实现自动控制，其电路原理如图所示，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。 (1)闭合开关S1，电磁铁的上端为________极。 【点拨】闭合开关S1，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极。 N (2)当开关S1闭合，光线变暗时，电磁铁的磁性________，灯泡________(填“发光”或“不发光”)。 【点拨】当开关S1闭合，光线变暗时，R2的阻值增大，控制电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，使得工作电路接通，灯泡发光。 减弱 发光 返回 【任务三】制作温室大棚模型 7. 为了在冬天能品尝到夏季的蔬菜，同学们准备为学校的劳动基地设计一个蔬菜温室，要求温度控制在20～30 ℃之间。 【任务一：设计温室结构】 温室设计为玻璃顶的长方体结构，容积为80 m3。由立柱和横梁支撑，墙体四周装有保温层。查阅资料获知，立柱的承重比γ是立柱能承受的最大质量与其质量的比值，能反映承重效率，立柱横截面的形状是影响承重比的重要因素之一，为研究它们之间的关系，利用塑料立柱模型进行实验，发现在其他条件均相同时，横截面为正三角形、正四边形、正五边形、正六边形模型的承重比关系是：γ三＜γ四＜γ五＜γ六。 【任务二：设计温控系统】 温控系统原理如图甲，控制电路的电源电压为6 V，电阻箱R0的阻值调为90 Ω，热敏电阻R1的阻值随温度的变化图像如图乙。 当控制电路中的电流达到30 mA时，衔铁被吸下；当电流降低到25 mA时，衔铁被弹回。已知工作电路中电热丝R的电阻为22 Ω，浴霸灯L标有“220 V　275 W”字样。 (1)关于设计蔬菜温室的实践活动，下列说法不正确的是________。 A．屋顶选用绿色玻璃不利于蔬菜生长 B．墙体选用隔热性能好的材料 C．图甲浴霸灯是为了降温时能平缓些 D．图甲中通电线圈上端是S极 D (2)由模型实验可知，搭建温室选用________(填“三角形”“方形”或“圆形”)立柱的承重比最大；已知模型的承重比为γ，质量为m，受力面积为S，则其上表面所能承受的最大压强p＝__________。 圆形 (3)电热丝通电5 min产生的热量使温室气温升高5.5 ℃，则空气吸收的热量为________J，电热丝对温室的加热效率为________%(结果保留至0.1%)；电磁铁线圈的电阻忽略不计，电热丝刚停止工作时，室温为________℃。[ρ空气取1.25 kg/m3，c空气取1.0×103 J/(kg·℃)] 5.5×105 83.3 20 【任务三：设计“二氧化碳补充装置”】 (4)设计气体发生装置。为更灵活地控制反应，小组成员利用大小不同的矿泉水瓶、多孔塑料板设计了如图丙装置，已知固体颗粒与液体接触时可产生大量CO2气体，其中可通过盖紧瓶盖使反应停止的是________。 D (5)设计自动报警器。为防止大棚内CO2气体浓度过高，他们设计了报警电路。当闭合开关，CO2气体浓度超过设定值时红灯亮，反之不亮。其中气敏电阻Rx的阻值随CO2气体浓度的增大而减小。 则红灯应该接在图丁中的 ________(填字母)位置。 a 【交流与评价】如下表所示是任务二的部分评价指标，根据评价表对活动进行评价。 等级 优秀 良好 合格 不合格 评价 指标 能自动控制室温在规定范围内波动，且降温较平缓 能自动控制室温升降，且降温较平缓 不能控制室温升降，降温较平缓 不能控制室温升降，也不能平缓降温 (6)根据评价表中的指标对任务二进行评价，你的评价等级为________，依据是______________________________ _________________________________________；进一步给出优化建议：________________________________ ____________________。 良好 蔬菜温室能自动控制室温升降，且 降温较平缓，但温度只能控制在13～20 ℃之间 适当调大电阻箱R0的阻值(或适当减小 控制电路的电源电压) 返回 $