2.3 交通与运输工程（教学课件）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学课件围绕交通与运输工程，系统涵盖交通工具发展四阶段、汽车结构与两类汽车对比、铁路轨道演变、中国高铁核心优势及气压小车实验操作与变量控制等核心知识点。通过知识回顾中热机、内燃机等旧知导入，结合“人类改善出行方式的探索历程”提问，搭建新旧知识联系的学习支架。 其亮点在于以气压小车实验为核心，通过组装、多变量探究（打气次数、车身重力、地面粗糙程度）及迭代改进（解决漏气、跑偏等问题），培养学生探究实践与科学思维能力。结合中国高铁案例渗透科学观念，辅以例题与课堂小结巩固知识。学生能提升动手与分析能力，教师可依托结构化资源实施探究式教学。

交通与运输工程 第 3 节 第2章 机械与动力工程 浙教版 九年级下册 交通工具发展四个阶段；汽车结构与两类汽车对比。 01 知 识 目 标 02 铁路轨道演变、中国高铁核心优势；气压小车实验操作、变量控制与实验结论。 02 重点 重点 难点 01 科学观念 梳理人类交通工具完整发展脉络；区分燃油车、电动车动力系统差异。掌握汽车基础结构、各部件功能；清楚纯电动、混动、燃料电池三类电动车动力来源，对比燃油车与电动车优缺点。 02 科学思维 结合动力机械知识，分析每一代交通工具迭代的动力革新逻辑。利用控制变量法分析气压小车滑行距离的影响因素，自主设计对照实验、分析实验数据得出结论。 03 科学探究 独立完成气压超跑动力小车组装实验，掌握完整组装步骤，规范操作打气、调向等流程。采用控制变量法分组探究三大变量：打气次数、车身重力、地面粗糙程度对小车滑行距离的影响，记录数据总结规律。 04 态度与责任 体会机械、动力、材料科学共同推动交通工程发展，培养严谨动手、迭代优化的工程思维。 素 养 目 标 知识回顾 1.早期水力动力机械：水车，依靠水流冲击叶片转动，功率低，现已很少大规模使用。 2.热机定义：消耗燃料，将燃料化学能先转化为内能，再转化为机械能的动力机械。 3.热机分类：燃料在汽缸外燃烧为外燃机（蒸汽机）；燃料在汽缸内部燃烧为内燃机（汽油机、柴油机）。 4.汽油机四个冲程依次：吸气、压缩、做功、排气；其中只有做功冲程将内能转化为机械能。 5.喷气发动机分两类：空气喷气（依靠空气中氧气，用于飞机）；火箭喷气自带燃料与氧化剂，可在水下、水下工作。 交通与运输工程的发展 探究新知 PART 1 新知讲授 马车、汽车、火车和轮船，不仅给人们带来了便利，也拓展了人们生活、工作的空间。高铁更是给人们的出行带来了极大的便利。那么,你是否了解人类改善出行方式的探索历程? 新知讲授 随着科学技术的进步，人们以机械动力代替人力、畜力，交通工具得到飞速发展。陆地上的汽车和火车，水上的轮船，空中的飞机，给人们的生活带来了极大的方便。火箭和航天飞机的发明，使人类走向太空，到达另一个星球的梦想成为现实。 一、交通工具 1.古代运输工具： 陆地靠车、水上靠船 古代的车用人力或畜力作动力，而船借风力或靠人力作动力。 京杭大运河 新知讲授 一、交通工具 2.马车 马车的历史几乎与人类的文明史一样漫长， 到19世纪，马车仍然是十分重要的交通工具。 高车 安车 它的主要材料是青铜，所以叫铜车马，是秦代典型的单辕双轮马车，显示出我国古代高超的制作技艺。 新知讲授 陆路的主要交通工具是汽车和火车。 一、交通工具 3.现代交通工具 1769年，瓦特改进了蒸汽机，人类交通工具的发展开始进入快速发展阶段。 新知讲授 现代汽车有坚固的车体结构、精密的控制系统，还有空调、音响、安全带与安全气囊等配套设备。 汽车上安装了控制汽车前进、转向与刹车等的控制系统，便于精准操控汽车。 例如，常见的防抱死刹车系统(简称ABS),能防止刹车时车轮被抱死，避免车辆失控。 二、现代汽车 汽车的动力来自热机，经过变速箱变换成适当的转速，通过传动轴将动力传给轮轴并带动车轮转动，使汽车前进或后退。 1.燃油车 组成 传动轴：将动力传到车轮 车厢：供人员乘坐 挡位与变速箱：变换引擎与传动轴的转速比 方向盘：控制行车方向 连震器：减缓行车震动 刹车装置：减缓汽车速度 引擎：汽车动力(汽油机或柴油机) 新知讲授 电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。 电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的显著特点。 电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。 电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。 二、现代汽车 2.电动车 分类：纯电动汽车、油电混合动力汽车、燃料电池汽车。 纯电动汽车是由电动机驱动的汽车， 油电混合动力汽车是结合电力与汽油机作为动力的汽车， 燃料电池汽车是以燃料电池作为动力来源的汽车。 优势：节能、环保、安静、高效。 新知讲授 试就电动汽车与一般燃油汽车的优缺点，上网搜寻资料并进行比较与分析。 新知讲授 汽车的发展 内燃机的问世带动了陆路运输的革命。德国工程师本茨和戴姆勒为汽车发展打下了基础。他们认识到汽油发动机作为道路交通工具动力的潜力，分别造出了第一辆三轮汽车和四轮汽车。英国工程师邓普发明了充气轮胎，解决了汽车的颠簸问题。法国工程师潘哈德和勒瓦瑟造出了有底盘的汽车。该汽车配有前置的汽油机驱动后轮，车上装有转向器、变速箱、离合器等现代汽车才有的部件。之后，本茨生产出性能更加稳定的四轮汽车，成立了自己的汽车公司。20世纪初，美国实业家福特采用流水线生产的大规模高效模式。当汽车底盘沿着组装线缓缓移动时，工人们把发动机、变速箱、车轮逐一安装上去，最后装上车身，生产出福特T形车。 科学·技术·工程 新知讲授 二、现代汽车 新知讲授 二、现代汽车 新知讲授 中国高铁 中国高铁形式多样，种类丰富，经历了探索试验阶段，已进入发展成熟阶段。 中国高铁通过以桥代路、桥隧结合方式铺设轨道线路，采用无缝钢轨，架设空中接触网为列车供电，实现了控制路基沉降、节约土地资源和保护生态环境。 高铁营运列车均使用动力分散式电力动车组，分和谐号系列动车组(CRH)和复兴号系列动车组(CR)。“和谐号”寓意“建设和谐铁路、打造和谐之旅、构建社会主义和谐社会”。“复兴号”寓意“承载着中华民族伟大复兴中国梦”。 我国制造的CIT500型高铁，车头外形如“宝剑出鞘”,它的实验速度高605km/h。列车车头形状的设计灵感来源于古代的兵器“剑”,车尾则是“火箭”造型。 在祖国广袤的大地上，铁路密布、高铁飞驰。高铁改变了中国，改变了我们的生活。 新知讲授 【目标】 制作以压缩空气为动力、具有真实发动机汽缸的汽车模型。 【器材】如图2.3-9所示。 【过程】 1.气压超跑动力小车的组装 (1)清点材料与工具，认识各组件的结构，猜测其具有的功能，以及可能的安装位置。 (2)将后轮套入后车轴中，用螺丝固定。将尾翼安装在动力组件上。 (3)将防漏垫片放在动力组件的瓶盖内，把三角指示器放入瓶中，再将瓶子拧紧到动力组件的瓶盖上。 (4)将前轮套入前车轴中并用螺丝固定，将瓶箍扣入瓶底凹槽处，套上车头部，与瓶箍对准后，用螺丝固定。装好后，车头可以沿着凹槽围绕瓶体旋转。 气压超跑动力小车的组装与探究 新知讲授 气压超跑动力小车的组装与探究 (5)拧开车头的旋钮，调整小车的行驶方向。 (6)将打气筒与小车的充气口相连，给小车瓶内打气。尝试打气10下、15下、20下，观察不同的气压下小车能够运动的距离。 新知讲授 气压超跑动力小车的组装与探究 2.探究影响气压超跑动力小车运动距离的因素 给汽车加油后，我们总希望汽车能行驶更远的距离。同样，给气压超跑动力小车充气后，我们也希望它能运动更远的距离。那么.气压超跑动力小车运动距离与哪些因素有关呢? (1)探究气压超跑动力小车运动距离与打气筒打气次数的关系。 在这个探究中，主要变量是 ,要控制不变的量是__________。将实验结果记录在表2.3-1中。 车身重量、地面材质、 车头直行角度、储气瓶大小 打气次数 新知讲授 气压超跑动力小车的组装与探究 探究结果表明: 表2.3-1 气压超跑动力小车运动距离与打气次数的关系 保持小车重力、地面等条件不变时，打气次数越多，瓶内压缩空气压强越大，气体喷出产生的反冲推力更大，小车滑行距离更远；打气次数增加到一定程度后，气压上升变缓，行驶距离的增长幅度明显变小。 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 打气次数/次 4 8 12 16 20 24 28 运动距离/m 1.6 3.5 5.4 7.6 9.5 10.9 11.7 探究结果表明: 新知讲授 气压超跑动力小车的组装与探究 表2.3-2 气压超跑动力小车运动距离与车身重力的关系 (2)探究气压超跑动力小车运动距离与车身重力的关系。 在这个探究中,主要变量是 ,要控制不变的量是 。 打气次数、地面粗糙程度、车头转向角度、车轮。 车身重力 打气次数、地面条件完全相同时，车身重力越大，小车对地面压力越大，摩擦力越大，相同空气推力下小车滑行距离越短；车身越轻，滑行距离越远。 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 车身重力/N 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 运动距离/m 10.8 9.4 7.9 6.3 4.8 3.3 1.7 (3)探究气压超跑动力小车运动距离与地面粗糙程度的关系。 在这个探究中,主要变量是 ,要控制不变的量是 。请依据你所具备的条件设计实验方案,开展实验活动,将实验结果、实验结论记录于下框中。 气压超跑动力小车的组装与探究 新知讲授 地面粗糙程度 打气次数、车身重力、车头直行角度、车轮 【实验方案】 给小车添加固定配重，统一打气 20 次，车头调至正向直行位置； 分别在光滑瓷砖、平整实木地板、铺粗砂纸的粗糙地面三组路面开展实验； 每种地面重复实验 3 次，记录每次滑行距离，取平均值； 对比三组平均距离，分析粗糙程度对运动距离的影响。 打气次数、小车重量不变时，地面越粗糙，小车受到的滑动摩擦力越大，滑行距离越短；地面越光滑，摩擦力越小，小车能滑行更远。 【实验数据】 【实验结论】 地面类型 光滑瓷砖 平整木板 砂纸粗糙地面 平均运动距离/m 9.6 7.1 3.8 3.迭代改进 依据气压超跑动力小车的组装实践与科学探究，描述发现的问题，提出改进设想，说明改进的科学原理。 新知讲授 改进2：解决气瓶漏气、动力不足问题 问题：瓶口密封不严，容易漏气，导致动力不足。 改进设想：增加橡胶密封圈，提高储气瓶气密性。 科学原理：减少空气提前外泄，保证压缩空气集中喷出，增强反冲动力。 改进1：解决小车跑偏问题 问题：车头容易晃动，小车行驶跑偏，缩短滑行距离。 改进设想：紧固车头螺丝，加装限位结构，固定前轮方向。 科学原理：减小侧向阻力与动力损耗，保证小车直线行驶，提升滑行距离。 改进3：解决车身过重、摩擦过大问题 问题：车身偏重，摩擦力大，小车滑行距离较短。 改进设想：拆除多余配件，减轻车身整体重量。 科学原理：减小车身对地压力，降低滑动摩擦力，使小车滑行更远。 课堂小结 【详解】 人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。综合实践活动中，同学们对能源的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是（    ） A．目前，核电站利用核聚变释放的核能发电 B．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放 C．太阳能电池可以将太阳能转化为电能 D．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源 【例1】 A．目前核电站是利用可控的核裂变释放的核能发电，故A错误； B．燃油汽车燃烧化石燃料会排放大量二氧化碳，电动汽车消耗电能，若电能来自清洁能源则能减少碳排放，因此电动汽车替代燃油汽车会减少碳的排放，故B错误； C．太阳能电池工作时，消耗太阳能，获得电能，将太阳能转化为电能，故C正确； D．煤、石油、天然气在短期内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源，地热能可以源源不断从自然界获取，属于可再生能源，故D错误。 C 新知讲授 【详解】 家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，关于汽油机下列说法正确的是（　　） A．效率能达到100% B．燃烧汽油不会造成环境污染 C．吸气冲程中吸入汽油与空气 D．一个工作循环中，燃气对外做功4次 【例2】 A．由于摩擦等因素的存在，汽油机在工作时不可避免的要做额外功，所以汽油机的效率不可能达到100%，故A错误 ；     B．汽油机燃烧汽油时排放的尾气含有有害气体，会造成环境污染，故B错误； C．汽油机的吸气冲程中吸入汽油与空气，柴油机的吸气冲程中只吸入空气，故C正确； D．一个工作循环中，只有做功冲程对外做功，则燃气对外做功1次，故D错误。 C 新知讲授 【详解】 如图所示为一款电动汽车液冷闪充枪，内部配有导线和冷却管。电车充电时导线中电流高达1000A，能在短时间完成充电。冷却管内的冷却液可将充电时导线中产生的大量热量带走，确保充电安全，这主要是利用了冷却液具有较大的（     ） A．比热容 B．温度 C．热量 D．内能 【例3】 比热容是物质的吸热特性，相同质量的不同物质，升高相同温度时，比热容越大，吸收的热量越多，冷却效果越好。闪充充电时导线会产生大量热量，需要冷却液吸收带走热量，因此选用比热容较大的冷却液，故选A。 A 新知讲授 教 寄 师 语 细究材料性质，巧造万物便利生活 浙教版 九年级下册 $