2026八年级物理下册素养提升21跨学科实践习题课件新版北师大版

素养提升21跨学科实践1．我国的“奋斗者”号载人潜水器最大下潜深度达到10909m，同学们针对潜水艇的制作，开展项目化学习。【项目设计】项目小组利用硬质塑料瓶制作潜水艇，塑料瓶厚度不计，相邻两舱之间密封不连通，水舱与注射器通过塑料软管相连，推拉注射器活塞可以实现潜水艇的浮沉，模型如图甲。(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)【产品检测】(1)为使潜水艇上浮，小组同学的操作是______________________，从而排出水舱内的水，实现上浮。推动活塞，向水舱内打气(2)如图乙所示，潜水艇从B处缓慢上浮到A处，最终在水面保持静止(软管及注射器未画出)。请在图丙中画出潜水艇所受浮力随时间变化的大致图像。如图所示(3)若该潜水艇的总体积是650cm3，所用材料的总质量是0.5kg，则图甲中的注射器________(选填“能”或“不能”)替换成规格为100mL的注射器，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________不能要使潜水艇能在水中悬浮，则浮力应等于潜水艇的总重力，该潜水艇悬浮时受到的浮力为F浮＝ρ水gV＝1.0×103

kg/m3×10N/kg×650×10－6m3＝6.5N，材料的总质量为0.5kg，则材料的总重力为G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N，_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(假设推拉注射器活塞时，装置内气体体积的变化量与水舱内水的体积变化量相同)因该潜水艇材料的总重力小于悬浮时的浮力，所以需向水舱内注水，需注入水的重力为G水＝F浮－G＝6.5N－故图甲中的注射器不能替换成规格为100mL的(4)如下为项目小组制定的评价量表：

优秀合格待改进功能舱分区设计生活舱和水舱独立分开，生活舱不进水，且生活舱较大生活舱和水舱独立分开，生活舱不进水生活舱和水舱未独立分开浮沉情况潜水艇能顺利实现下潜、上浮、悬浮、漂浮潜水艇能下潜、上浮、悬浮、漂浮，但较困难潜水艇不能实现下潜、上浮、漂浮项目小组对某潜水艇测试时发现：注射器活塞推到最左端时，潜水艇位于水槽底部。根据测试结果，对该潜水艇的浮沉情况评价级别是________。待改进返回【点拨】注射器活塞推到最左端时，潜水艇位于水槽底部，此时重力最小，但不能上浮，故该潜水艇的浮沉情况评价级别是待改进。2．宋代《营造法式》记载对木梁的要求是“凡梁之大小，各随其广分为三分，以二分为厚”，即当矩形木梁横截面的高宽比为3

∶2时，它的承重能力最强。物理跨学科小组用图甲所示的方式测试木材的承重能力，已知实验过程中木材的形变都是弹性形变。(1)三根用同种木材制成的木梁，长度、横截面积大小均相同，按图乙所示的三种方式使用，其中承重能力最强的是________(填序号)。②(2)为提高木梁的承重能力，可以在木梁上粘贴一层抗拉伸的材料，效果最好的粘贴位置是______。A．木梁的顶面B．木梁的底面C．木梁的侧面D．效果都一样B【点拨】为提高木梁的承重能力，应在拉伸形变最大的位置粘贴一层抗拉伸的材料，由图甲可知，木梁的底面拉伸形变最大，所以应该贴在木梁的底面，故B正确，ACD不正确。故选B。一根木梁长为4m，横截面高为0.1m，宽为0.06m，所用木材的形变系数为1×1010N/m2，则该木梁的最大承重为________N。960返回3．综合实践活动——研究固定翼无人机的升力。【提出问题】无人驾驶飞机简称“无人机”，固定翼无人机升空之前，为什么要在水平跑道上加速到一定速度才能升空呢？【实地学习】小明到科技馆了解无人机的结构及升空原理。如图甲所示，无人机由机身、机翼、尾翼和起落装置、动力装置等部分组成。机头呈现出流线型，可有效减小飞行的阻力。机翼面积较大，且它的剖面呈上凸下平，起飞前，机翼前方的螺旋桨转动，驱动无人机向前加速。空气从机翼的上、下表面流过，上表面比下表面长，因此空气在机翼上表面的流动速度比下表面快。伯努利原理指出，空气流速越大，其压强就越小，流速越小，压强就越大。无人机速度达到一定值，机翼上、下表面产生的向上的压力差(升力)足以克服自身的重力时，随即升空。讲解员还介绍了升力与迎角(机翼和气流角度)的关系，如图乙所示。【实验设计】小明利用无人机模型、电子秤、电风扇等器材研究升力与速度的关系，将模型放在电子秤上，并正对电风扇，模拟无人机的加速过程，通过电子秤示数分析升力的大小，风量Q是指单位时间内从电风扇正面流出的空气的体积，电风扇的性能指标如表一。表一挡位弱中强超强风量Q/(m3·min－1)8121624风速v/(m·s－1)1.01.5____3.0【进行实验】无人机模型放在电子秤上，电子秤的示数为800g，启动电风扇，并将电风扇调节到不同挡位，读出电子秤的示数，填入表二。表二电风扇挡位弱中强超强电子秤示数/g798796790782【交流评价】小明和同学们从如何让无人机升空等方面进行了交流评价。(1)关于无人机，下列对应关系不正确的是________。A．升力的施力物体——空气B．流线型机头——减小空气阻力C．克服自身的重力——重力消失D．螺旋桨驱动——力的作用是相互的C【点拨】升力是由于无人机上、下表面的空气流速不同导致的压力差，升力的施力物体是空气，故A正确；流线型机头，通过减小受力面积，减小空气阻力，故B正确；无人机克服自身重力，但无人机始终在地球上，重力不会消失，故C错误；螺旋桨驱动，利用叶片表面与空气发生的相互作用，故D正确。(2)分析图乙可知，当迎角为0°时，升力约为_______N，当迎角逐渐增大，升力会_____________。【点拨】由图乙可得：当迎角为0°时，升力约为4N(3～4N之间均可)。随着迎角增大，升力先增大后减小。4(3～4之间均可)先增大后减小(3)分析表一可知，强风挡的风速v＝________m/s，电风扇正面出风的面积S＝________m2(保留两位小数)；进一步分析表一、表二可知：当调节至超强风挡时，电子秤受到的无人机的压力F＝________N；该无人机模型相对于空气的速度约________(选填“20”“60”或“120”)m/s时，它能升空。(g取10N/kg)2.00.137.82120所以无人机对电子秤的压力F超强＝G′＝mg＝0.782kg×10N/kg＝7.82N，无人机重力G＝m无人机g＝800×10－3kg×10N/kg＝8N，无人机相对于空气的速度v超强＝3.0m/s时，升力F4＝G无人机－F超强＝8N－7.82N＝0.18N；同理，当v弱＝1.0m/s时，升力F1＝G无人机－F弱＝8N－798×10－3kg×10N/kg＝0.02N；当v中＝1.5m/s时，升力F2＝G无人机－F中＝8N－796×10－3kg×10N/kg＝0.04N；当速度小于100m/s时，无人机的升力小于重力，无法升空，故无人机模型相对于空气的速度约120m/s时，它能升空。(4)为了让无人机升空，除提高速度以外，请你再提出两个合理的建议。