第二十章 跨学科实践 新能源汽车发展前景和趋势的研究 课件-2025-2026学年物理沪粤版九年级下册

该初中物理课件聚焦新能源汽车物理原理，从纯电、混动等车型实例导入，分解为能量转换与动力系统、智能控制技术模块，搭建生活应用到物理知识（如电磁感应、能量守恒、电路分析）的学习支架。 其亮点在于融合物理观念（能量、电路）与科学思维（推理、建模），通过能量回收制动、充电模式对比等实例，培养学生解决实际问题能力。渗透科学态度与责任，激发环保意识，教师可借其丰富教学，落实核心素养。

跨学科实践 新能源汽车发展前景和趋势的研究 纯电动汽车利用电池储存化学能并通过电路释放电能，如某品牌汽车A采用永磁同步电机，能量转化效率高达97%。混合动力汽车是内燃机与电动机协同工作，某品牌汽车B采用系统智能分配动力，市区纯电驱动占比超80%。燃料电池汽车利用化学反应驱动电动机，生成物仅有水。纯电动汽车因高效能量转换成为主流，混合动力因“油电互补”原理适应长续航需求。锂离子电池通过材料改进提升能量密度，某电池能量密度达255 Wh/kg。快速充电是采用高电压、低电流方案减少发热，某超充桩采用900 V高压架构，实现5 min补充200 km续航。依赖超声波雷达、摄像头传感器技术及AI算法，实现L2级以上辅助驾驶。 【项目分解】 一、能量转换与动力系统的物理原理二、智能控制的技术突破 【项目实施】 一、能量转换与动力系统的物理原理 1. 随着时代的发展，新能源汽车成为未来汽车的发展方向。新能源汽车在工作时蓄电池为电动机供电，由电动机提供动力，将电能转化为机械能。下列器件在工作时，与此工作原理相同的是 ( ) A. 微波炉 B. 电风扇 C. 电热毯 D. 干电池 B 2. 电动汽车是指以电能为动力源，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，属于新能源汽车。由于其对环境影响相对传统汽车较小，因而发展前景被广泛看好。下列能说明电动汽车电动机工作原理的是 ( ) D 3. 近年来我国新能源汽车高速发展，技术处于世界领先地位，为了节省能耗都设计有能量回收制动功能，当汽车刹车时停止动力供电，内部线圈随车轮转动，切割磁感线产生感应电流，把________转化为电能进行回收，其工作原理是_________现象。有人认为“既然电能和动能之间可以互相转化，这样的电动汽车应该可以不用充电，一直行驶。”你认为此观点_______(选填“正确”或“不正确”)，理由是____________________。 机械能 电磁感应 不正确 违背了能量守恒定律 4. 小德同学的爸爸最近购买了一台新能源油电混合双动力汽车，如图所示是新能源汽车充电的图片，此时的汽车电池相当于__________(选填“用电器”或“电源”)。新能源油电混合双动力汽车除了能将内能转化为机械能外，在行驶过程中还可以实现_____能向汽车的机械能转化。新能源汽车充电桩之间的连接方式是____(选填“串联”或“并联”)。 用电器 电 并联 二、智能控制的技术突破 5. 一款新能源智能汽车，车顶覆盖薄膜式太阳能电池板，车窗采用“智能玻璃”。汽车雷达启动后发出_____(选填“超”或“次”)声波信号经周边的物体反射后，可判断车与障碍物间的距离；炎热的夏天，“智能玻璃”的单向透光性可以有效减少______(选填“红”或“紫”)外线对人体皮肤的伤害；冬天行车时，汽车“智能玻璃”的______(选填“内”或“外”)侧容易出现一层白雾，此时应将“智能玻璃”的温度调______(选填“高”或“低”)；车上的车载北斗导航系统的全景地图信号是利用_______(选填“电磁波”或“超声波”)通过卫星传递的。 超 紫 内 高 电磁波 6. 如图所示，图甲是一款油电混合动力客车，它的灯光系统的LED发光二极管主要是由_______材料制成；电池组工作电压240 V，电池组的容量约为5 A·h，主要用于加速助力及能量回收，电池组充满电时储存的能量为_____________J；图乙是混合动力客车能量回收系统工作时的能量转化示意图，其中：①是_______，②是_________。 半导体 4.32×106 电能 化学能 【项目拓展】 7. 国产新能源汽车强势崛起，以技术先进、功能丰富、性价比高等优点备受消费者青睐。小乐家因国家“汽车以旧换新补贴政策”的契机，换购了一辆“可油、可电”的新能源汽车，如图甲所示是该车的主要部件结构图。 (1)该车具有动能回收功能，在刹车或减速时，利用车身动能带动线圈切割磁感线发电，并把电能储存到蓄电池里，从而起到节能的作用。该过程中：发电原理是________________；蓄电池在电路中相当于________ (选填“电源”或“用电器”)。在某段行程中，通过该系统回收了4.6 kW·h的电能，若这些能量由汽油发动机燃烧汽油来提供，则至少需要燃烧热值为4.6×107 J/kg的汽油______kg。 电磁感应现象 用电器 0.36 (2)如图乙所示是新能源汽车充电的场景，图中显示充电线很粗，这是为了_______(选填“增大”或“减小”)导线电阻。小乐家的汽车有两种充电模式可供选择，相关信息如下表所示，现需要把蓄电池电量从30%充电到80%，从节省充电时间的角度考虑，应选择模式____ (选填“一”或“二”)，在该模式下，所需充电时间为______h。 减小 一 0.5 (3)如图丙所示，该车后视镜内部镶嵌了电热丝，使镜片具有防雾、除霜的功能。这是利用了电流的_____效应，并通过_________(选填“做功”或“热传递”)的方式来增大镜片内能、升高镜片温度，使水蒸气遇到镜片后不能_______(选填“吸收”或“放出”)热量，也就无法起雾或结霜，以保障行车安全。若通过电热丝的电流为0.5 A，电热丝阻值为24 Ω，则1 min内电流在该电热丝上产生的热量是______J。 热 热传递 放出 360 8. 阅读短文，回答问题。 新能源汽车正引领交通领域的绿色革命，目前主要有三大技术路线：纯电动汽车(锂离子电池储能，电动机直接驱动)、插电混动汽车(燃油发动机与电动机智能切换)和氢燃料电池车(通过氢氧化学反应发电)。这些车型均通过“化学能→电能→机械能”的二次能量转化，大幅减少传统燃油车“化学能→热能→机械能”转化中的能量损耗。然而，低温环境电池容量衰减、充电设施覆盖不足、氢燃料储存成本高等问题仍制约 着技术普及。我国推出“购置税减免”“双积分管理”等政策，并锚定2030年碳达峰、2060年碳中和目标，推动新能源汽车渗透率提升至50%以上。从物理视角分析，提升电动机效率需优化绕组导线电阻，开发固态电池需攻克电解质离子迁移率难题。未来，随着超级快充技术(800 V高压平台)和车网互动(V2G)的突破，新能源汽车将成为智能电网的重要储能单元，加速能源结构低碳转型。 (1)氢燃料电池中，_________能通过化学反应转化为电能，电动机运转时线圈会产生__________现象导致能量损耗。 (2)插电混动汽车减速时，车轮带动电动机发电，此时电动机作为_____________(填电路元件)，实现了______能回收。 (3)某快充桩输出电压750 V，电流200 A，给电池容量120 kW·h的汽车充电，理论上充满需________min。 化学 电磁感应 发电机/电源 机械 48 (4)传统燃油车碳排放量y(kg)与油耗x(L)满足y＝2.3x，某混动车每百千米油耗为3 L，比燃油车节油40%，其百公里减排量Δy＝______kg。 (5)某电池在－20 ℃时内阻增至25 mΩ(常温20 mΩ)，若以150 A电流放电，低温下每秒多产生热量______J。 4.6 112.5 $