09 跨学科实践主题活动建议和学业要求以及教学提示（解析版）

学而优教有方年新版物理课标下18个二级主题全攻略（中考全程复习全国通用）第五个一级主题跨学科实践附件9.跨学科实践主题活动建议和学业要求以及教学提示一级主题“跨学科实践”包含“物理学与日常生活”“物理学与工程实践““物理学与社会发展“三个二级主题。“跨学科实践”主题的内容具有跨学科性和实践性特点，与日常生活、工程实践及社会热点问题密切相关。这部分内容的设计旨在发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手操作的实践能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。活动1建议：（1）通过资料查阅、商店咨询和实物考察，分析自行车中涉及的不同学科知识，选择感兴趣的主题撰写一篇小论文。（2）通过资料查阅和实物考察，探索家庭用电的安全问题，从跨学科视角撰写简单的调查报告。（3）通过资料查阅和实物考察，了解机动车的尾气排放情况，撰写关于城市空气污染和汽车尾气排放的调查报告。活动2建议：（1）制作一台小型风力发电机，从跨学科视角与同学交流制作过程与作品。（2）查阅资料，了解物理学对信息技术发展的贡献。（3）查阅资料，了解量子计算机相关信息，与同学交流对计算机未来发展的畅想。活动3建议：（1）查阅资料，了解深海、太空等的开发与利用对人类社会发展的意义，撰写一篇小论文。（2）查阅资料，了解环境污染治理比较成功的案例，撰写一篇调查报告。（3）查阅资料，了解手机改进历程中的典型案例，体会通信技术的进步对社会发展的影响。【学业要求】（1）能在跨学科实践中综合认识所涉及的知识；能用物理及其他学科知识解释与健康、安全等有关的日常生活问题，探索一些简单的工程与技术问题，分析与能源、环境等有关的社会热点问题，初步具有运用跨学科知识解决简单问题的能力。（2）能在跨学科实践中尝试找出影响活动成效的主要因素，能运用简单模型解决问题；能利用归纳或演绎的方法对跨学科问题进行推理，获得结论；能基于证据说明操作的合理性；能在操作中独立思考，提出自己的见解。（3）能在真实、综合的情境中发现问题，提出假设；能设计简单的跨学科实践方案，能通过调查等方式收集信息，提出证据；能对跨学科实践活动方案、实施过程及结果进行解释；能与他人共同实施方案，合作交流，并撰写简单的活动报告。（4）为我国古代科技发明感到自豪，能体会物理学对人类生活、工程实践和社会发展的影响；乐于思考与实践，敢于探索，勇于创新，进一步增强安全意识，践行健康生活；具有节能环保、促进可持续发展的责任感。【教学提示】(1)教学策略建议跨学科实践要紧密结合物理教学内容，体现综合性和实践性，注重激发学生的求知欲和学习热情，促进学生学以致用，养成良好学习习惯，提升团队意识和协作能力。A.选择具有综合性、实践性的课题。结合当地特点，围绕现实生活和社会发展的热点问题，从多学科角度观察、思考和分析问题，挖掘、选取有教育意义的素材，将其改造成跨学科实践的问题或任务。B.合理制订跨学科实践方案。以问题的解决过程为线索设计方案，将跨学科实践的课题分解为若干驱动性任务，以观察、实验、设计、制作、调查等方式设计活动，将跨学科实践的课题转化为可操作的教学设计和实施方案。C.科学引导、循序渐进实施跨学科实践。布置适当的预习任务,引导学生提前了解活动的流程和要求，以及所需知识、方法和设备等；进行合理分组，使学生能相互取长补短、共同完成活动。引导学生主动学习、独立思考、大胆设计、敢于创新，在学生遇到困难时给予适当的指导和帮助。D.重视活动成果的呈现和交流。注重活动总结，以设计作品、制作模型、撰写报告等多种形式呈现成果。根据物化形式的特点，组织开展成果展览、报告会、研讨会等多种方式的交流活动。(2)情境素材建议“跨学科实践”主题的情境素材很丰富，如与日常生活议题、实践操作、社会发展热点等有关的素材均可选择。下面侧重提出与日常生活、工程实践、社会发展相关的情境素材建议。A.与日常生活相关的素材：观察和体验人在活动或劳动过程中的杠杆模型，从具体事例分析省力杠杆和省距离杠杆，尝试综合运用多学科知识解释生活现象；举办“自行车中的科学知识挑战赛”，以自行车为研究对象，确定挑战赛规则，通过趣味比赛引导学生理论联系实际，综合解决问题。B.与工程实践相关的素材：举办关于我国古代科技发明的作品展览；举办“简易滑翔机制作比赛”，让学生利用所学知识分析原理、绘制设计图、选用材料、制作样机，进行比赛；了解水火箭的原理、结构、材料等，小组合作设计并制作简单的水火箭。与社会发展相关的素材：设计一个节能环保小屋，思考如何在保护和改善环境的前提下利用太阳能、地热能、风能等能源，从地理位置、气候、成本等方面讨论每种能源利用的可行性，尝试制作节能环保小屋模型；举办“新材料研制与应用报告会”，小组合作收集和整理相关资料，在课堂上进行成果展示与答辩。【例题1】（2022甘肃金昌）2021年4月29日，中国空间站“天和核心舱”发射升空。核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体，采用了氮化硼陶瓷基复合材料，该材料具备耐热耐蚀性、低密度、高强度、易加工、绝缘性能好等优点。关于该材料的应用，下列说法不正确的是（）A.该材料可以用来制作发电机线圈内芯 B.该材料可减轻卫星的质量，降低发射成本C.该材料可用于制作宇宙飞船的外壳 D.该材料可用于制造飞机的零部件【答案】A【解析】A．发电机线圈内芯需要是良好的导体，而该材料缘性能好，故A错误，符合题意；B．该材料低密度，根据可得，相同体积，使用该材料质量更小，所以该材料可减轻卫星的质量，降低发射成本，故B正确，不符合题意；C．该材料耐热耐蚀性和高强度，所以可用于制作宇宙飞船的外壳，故C正确，不符合题意；D．该材料低密度、高强度，所以可用于制造飞机的零部件，故D正确，不符合题意。故选A。【例题2】（2022江苏常州）2022年1月，海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺，为实施人道主义救援，中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后，停泊于码头旁并通过管道向陆地输送550t淡水。如图所示，输水过程中，五指山舰（）A.舰体略上浮受到浮力不变B.舰体略上浮受到浮力变小C.舰体略下沉受到浮力不变D.舰体略下沉受到浮力变大【答案】B【解析】输水过程中，五指山舰的重力减小，但五指山舰始终漂浮在海面上，所以受到的浮力大小等于重力大小，重力减小，所以浮力减小，根据F浮=ρgV排可知，排开液体的体积变小，所以五指山舰上浮，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。【例题3】（2022北京）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A.第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800NB.第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000PaC.第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%D.第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W【答案】ABC【解析】A．工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也在用200N的力竖直向下拉工人，所以工人对水平台面的压力为故A正确；B．由于滑轮组上承担重量的绳子股数n=3，每股绳子受到的拉力为200N，所以货物和动滑轮受到绳子的拉力为由于动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为货物与地面的接触面积为，所以货物对地面的压强为故B正确；C．第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为滑轮组的机械效率为故C正确；D．货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为工人拉力的功率为故D错误。故选ABC。【例题4】（2022齐齐哈尔）以下情景中，符合安全用电原则的是（）A.用湿手将电饭煲插头拔下来B.电动机的金属机壳没有接地C.发现有人触电立刻断开电源D.一个插线板上同时使用多个大功率用电器【答案】C【解析】A．生活中的水是导体，用湿手将插头拔下来容易发生触电事故，故A不符合题意；B．为了防止因漏电而发生触电事故，有金属外壳的家用电器，外壳一定要接地，故B不符合题意；C．发现有人触电时，首先要切断电源，再采取救人措施，故C符合题意；D．在同一插座上使用较多的用电器，会使导线中的电流过大，可能会引发火灾，故D不符合题意。【例题5】（2022江苏连云港）2022年北京冬奥会上智能设备广泛应用，一款智能送餐机器人的重力是，如果机器人在水平路面上以的速度沿直线匀速运动，它所受到的阻力为。机器人的重力做功______J，牵引力对机器人做功______J。【答案】03000【解析】重力方向是竖直向下的，机器人在水平路面上运动，没有在重力的方向上通过一定的距离，重力没有做功，即重力做功为零。机器人匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡条件得到牵引力F=f=60N牵引力对机器人做功W=Fs=60N×50m=3000J【例题6】（2022湖北恩施州）汽车在冰雪路面上行驶，轮子上安装防滑链，这是通过增大接触面______的方法来增大与路面的摩擦力。如图所示，汽车起重机通过液压装置推动吊臂时，吊臂属于______（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。【答案】粗糙程度费力【解析】在冰雪路面上行驶时，汽车轮胎上装防滑链，是为了在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。由图可见，吊臂OAB是杠杆，O是支点，动力作用在A点，阻力作用在B点，则动力臂小于阻力臂，故吊臂是费力杠杆。【例题7】（2022湖北十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向______；斜面的机械效率为______。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用______的方法可以提高斜面的机械效率。【答案】下80%减小木板粗糙程度【解析】货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。如图所示，斜面的长度为l，其高度斜面的机械效率斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。【例题8】（2022黑龙江龙东）中国茶文化源远流长，一杯冲好的茶水香气四溢，这属于______现象；拿茶杯的手感觉很热，这是通过______方式增加了手的内能。【答案】扩散热传递【解析】茶水香气四溢，这是因为分子在不停做无规则运动，属于扩散现象。拿茶杯的手感觉很热，手从碗上吸收了热量，是通过热传递方式增加了手的内能。【例题9】（2022湖北宜昌）如图甲所示，我国自行研制的ZBD-05两栖步兵战车，是世界上水上行驶最快的战车。它具有独特的前部防浪板和尾部滑行板，水中航行时，两者配合可以降低阻力，提高速度，有力增强了我军抢滩登陆的能力，它的部分参数如下表。已知ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。则：战车质量26t水上最大速度25km/h履带着地总面积4m2发动机功率1100kW（1）尾部滑行板设计成如图乙所示的水翼形状，使其在水中行驶时获得向上的抬升力，它依据的物理学原理是______；（2）战车在离岸10km的距离以最快速度冲击，可以多长时间到达岸边？______（3）战车在抢滩登陆接近水平岸滩时，收起尾部滑行板，履带已着地，但仍有4m3的车体浸在水中，如图丙所示，此时地面对履带的压强是多少？______【答案】（1）流体中流速越大的位置，压强越小（2）0.4h（3）【解析】（1）尾部滑行板做成上凸下平的形状，当流体经过滑行板时，滑行板上方流速快压强小，滑行板下方流速慢压强大，使得滑行板受到一个向上的压强差，从而产生向上的升力，则滑行板设计所依据的物理原理是流体中流速越大的位置，压强越小。（2）战车的最大速度v=25km/h，战车以最快速度到达岸边的时间（3）战车的重力战车受到的浮力F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m3=4×104N履带对水平岸滩地面的压力F=G-F浮=2.6×105N-4×104N=2.2×105N履带对地面的压力和地面对履带的压力是一对相互作用力，这两个力的大小相等，则战车履带受到地面的压强【例题10】（2022湖北孝感）由我国自主研制、体现中国力量与中国速度的大国重器，世界首台千吨级运、架一体机“昆仑号”，可为高铁、道路桥梁的建设高效铺设箱梁。某次架桥时，要将一段重为1.0×107N的箱梁运到铺设位置。（1）当箱梁静止在水平桥面时，箱梁与桥面的接触面积为200m2，求箱梁对桥面的压强；（2）工作时，“昆仑号”将箱梁自桥面竖直向上提升0.6m，固定好后，载着箱梁水平向前运动了30m。求此过程中克服