初中物理九年级信息与能源专题复习教学设计

初中物理九年级信息与能源专题复习教学设计一、（一）教学基本信息【课题名称】专题二十一：信息、能源与材料（山东中考复习专用）【授课对象】初中九年级学生【授课时间】本专题共安排2课时（90分钟）【教学背景】本专题是山东中考物理的必考内容，涵盖电磁波、能源分类、新材料及能量守恒等核心概念。本设计紧扣2026年山东中考命题趋势，注重物理观念与社会热点的融合，旨在通过结构化复习帮助学生构建知识网络，提升综合应用能力。二、（二）课标要求与核心素养【课标要求】1.知道电磁波在真空中的传播速度，了解波长、频率和波速的关系。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。2.能结合实例说出能源与人类生存和社会发展的关系。尝试对能源进行分类，能列举常见的不可再生能源和可再生能源。3.知道核能、太阳能等新能源的特点和可能带来的问题。了解能量转移和转化的方向性，从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。4.能描述物质的一些物理属性（如导电性、磁性、导热性等），尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。初步了解半导体、超导体的一些特点及其对社会发展的影响。【核心素养体现】物理观念：建立电磁波是一种能量传递形式的观念，形成正确的能量观和物质观。科学思维：运用分类法对能源进行辨析，运用模型法理解电磁波的波速、波长与频率的关系，培养信息处理和科学推理能力。科学探究：通过分析山东中考真题，探究信息传递和能源利用过程中的物理原理，培养问题解决能力。科学态度与责任：认识能源消耗对环境的影响，树立节能意识和可持续发展理念，增强社会责任感。三、（三）山东中考命题趋势与备考策略【命题规律剖析】通过对近五年山东各地市（济南、青岛、潍坊、临沂等）中考物理试题的分析，本专题呈现出如下规律：【高频考点】电磁波的应用（如北斗导航、5G通信、WiFi信号）、能源的分类（特别是可再生能源与不可再生能源的辨析）、核能的利用（核裂变与核聚变）、能量转化与守恒定律的简单应用。【常见题型】主要以选择题和填空题为主，偶尔在综合应用题中结合热学或电学知识进行考查。分值占比通常为46分。【命题热点】结合最新科技新闻（如神舟飞船发射、嫦娥探月、深海探测、新能源开发等）创设情境，考查电磁波传递信息和新型能源的识别。结合山东地方特色，如沿海风力发电、海洋能开发、太阳能利用等，考查能源分类及能量转化。【复习策略导航】1.回归教材，夯实基础：重点掌握电磁波的产生与传播特性、能源的分类标准（获取方式、可否再生、是否清洁）、核能获得的两种方式及其应用。2.关注科技，联系实际：留心生活中的信息技术（手机通信、蓝牙、WiFi）和能源利用（光伏发电、风力发电、核电站），用物理原理解释这些现象。3.辨析概念，避免混淆：特别注意“一次能源与二次能源”“可再生能源与不可再生能源”“裂变与聚变”“电磁波与声波”等易混概念的辨析。4.规范计算，突破难点：掌握c=λf的基本计算，以及能量转化效率问题的简单计算（Q=cmΔt与E=mq的综合）。四、（四）核心考点精讲与典型例题【考点一】电磁波及其应用【基础】1.电磁波的产生：迅速变化的电流能在周围空间产生电磁波。当导体中的电流大小或方向发生迅速变化时，就会在空间激起电磁波。2.电磁波的传播：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，也可以在固体、液体、气体中传播。在真空中的传播速度最快，为c=3×108m/s（即光速）。【非常重要】3.波长、频率与波速的关系：波速=波长×频率，即c=λf。在真空中，电磁波的波速是定值，因此波长与频率成反比。频率越高，波长越短。4.电磁波谱及其应用：【高频考点】无线电波：用于广播、电视、移动通信、雷达、WiFi、蓝牙、GPS导航等。微波：用于微波炉加热、微波通信、卫星通信。红外线：用于红外遥控、热成像仪、红外制导、夜视仪。可见光：使人能够看见物体，用于照明、光纤通信（激光）。紫外线：用于验钞、杀菌消毒、促进维生素D合成。X射线：用于医疗透视、CT扫描、安检。γ射线：用于治疗肿瘤（放疗）、金属探伤。5.现代通信技术：【重要】卫星通信：利用通信卫星做微波通信的中继站，可以实现全球通信。光纤通信：利用激光在光导纤维中发生多次全反射来传递信息，具有容量大、损耗低、抗干扰能力强、保密性好等优点。移动通信：手机既是无线电发射台，也是无线电接收台，通过基地台进行转接。【典型例题1】（2025·山东青岛模拟）2025年5月，我国成功发射了新一代通信技术试验卫星，主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。关于卫星通信，下列说法正确的是（）A.卫星通信使用的是超声波而不是电磁波B.卫星通信使用的是微波，微波属于电磁波C.卫星通信的信号在真空中传播速度为340m/sD.卫星通信的信号频率越高，在真空中传播速度越快【解析】卫星通信利用的是微波进行信号传输，微波是电磁波的一种，故A错误、B正确。电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，340m/s是声音在空气中的传播速度，故C错误。电磁波在真空中的传播速度是定值，与频率无关，故D错误。【答案】B【典型例题2】（2024·山东济南中考）济南地铁采用了先进的通信系统，确保列车运行安全。地铁列车与控制中心之间进行信息传递使用的是（）A.超声波B.次声波C.电磁波D.可见光【解析】地铁列车与控制中心之间的通信属于移动通信范畴，需要远距离、穿透性强、能够携带大量信息的载体。超声波和次声波属于声波，传播需要介质，且衰减快，不适合远程通信。可见光易受遮挡物干扰。电磁波传播速度快，能在真空中传播，穿透能力强，是无线通信的理想载体。地铁通信系统通常采用无线电波（电磁波的一种）进行信息传递。【答案】C【考点二】能源的分类与利用【基础】1.能源的定义：能够提供能量的物质资源。2.能源的分类标准：【高频考点】按获取方式分类：一次能源：可以直接从自然界获得的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核燃料、生物质能等。二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，如电能、汽油、煤油、柴油、液化石油气、氢能等。按可否再生分类：【非常重要】可再生能源：可以在自然界中源源不断地得到的能源，如太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能、生物质能等。不可再生能源：短期内无法从自然界得到补充的能源，如煤、石油、天然气、核燃料等。按利用历史分类：常规能源：已经大规模生产和广泛使用的能源，如煤、石油、天然气、水能等。新能源：由于技术、经济等因素尚未大规模使用，或正在积极研究的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、氢能、海洋能等。按清洁程度分类：清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、风能、水能、地热能等。非清洁能源：对环境污染较大的能源，如煤、石油等。3.核能：【难点】核能的获得方式：核裂变：质量较大的原子核（如铀235）在中子轰击下分裂成两个或多个中等质量原子核，同时释放出巨大能量的过程。链式反应：裂变时同时产生新的中子，这些中子继续轰击其他原子核，使反应持续进行。核电站利用可控核裂变发电。原子弹利用不可控核裂变。核聚变：质量较小的原子核（如氘核和氚核）在超高温和高压下结合成新的原子核（如氦核），同时释放出巨大能量的过程，也称热核反应。氢弹利用核聚变。太阳能来源于太阳内部的核聚变。核电站的能量转化：核能→内能（使水变成水蒸气）→机械能（蒸汽驱动汽轮机转动）→电能（发电机发电）。【典型例题3】（2025·山东潍坊一模）2025年山东省政府工作报告指出，要大力发展海上风电、光伏等清洁能源，构建新型能源体系。下列关于能源的说法正确的是（）A.风能、太阳能、天然气都属于可再生能源B.核电站是利用核聚变原理来发电的C.电能是从自然界直接获得的一次能源D.可燃冰属于不可再生能源【解析】天然气属于化石能源，是不可再生能源，故A错误。核电站利用的是可控核裂变，核聚变目前尚未实现人工控制，故B错误。电能是通过消耗一次能源（如煤、水能、风能等）转化而来的，属于二次能源，故C错误。可燃冰是天然气水合物，属于化石能源，短期内无法再生，故D正确。【答案】D【典型例题4】（2024·山东临沂中考）2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭使用的燃料是偏二甲肼，下列说法正确的是（）A.偏二甲肼属于二次能源B.燃料燃烧时将化学能转化为内能C.火箭加速升空过程中动能转化为重力势能D.飞船与地面通过超声波传递信息【解析】偏二甲肼是从自然界中直接获取的燃料，没有经过加工转换，属于一次能源，故A错误。燃料燃烧是化学能转化为内能的过程，故B正确。火箭加速升空时，速度增大、高度增加，动能和重力势能都增大，燃料燃烧的内能转化为机械能，不是动能转化为重力势能，故C错误。飞船在太空中与地面通信依靠电磁波，因为真空不能传声，故D错误。【答案】B【考点三】能量的转化与守恒【重要】1.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。2.能量转化和转移的方向性：【难点】能量的转化和转移具有方向性，或者说不可逆性。例如：热量总是自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地反向传递。机械摩擦产生的内能，不能自动地全部转化为机械能。这一特性警示我们要节约能源，因为虽然能量总量守恒，但可利用的能量在减少。3.能量转化效率：η=有效利用的能量/总消耗的能量×100%。常见于热机效率、太阳能转化效率、电热效率等计算题中。【典型例题5】（2025·山东烟台模拟）关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（）A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化B.在能量转化过程中，能量的总量保持不变，但我们仍需节约能源C.因为能量是守恒的，所以不需要开发新能源D.能量在转化过程中，可被人类利用的能量会越来越多【解析】能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一，适用于所有能量转化和转移过程，故A错误。能量虽然守恒，但能量的转化和转移具有方向性，很多能量一旦转化为内能散失到环境中，就很难再被收集利用，导致可利用的能量减少，因此需要节约能源并开发新能源，故B正确、C错误。能量在转化过程中，总会有一部分能量转化为内能散失，可被人类利用的能量会减少，故D错误。【答案】B【考点四】材料的开发与利用【基础】1.材料的导电性分类：导体：容易导电的材料，如金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液。绝缘体：不容易导电的材料，如橡胶、塑料、陶瓷、玻璃、干木头、油。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，如硅、锗。半导体的特性：电阻随温度升高而减小、光敏特性、掺杂特性。应用：二极管（单向导电性）、三极管（放大信号）、集成电路、芯片、太阳能电池等。【重要】超导体：某些材料在温度降低到某一临界温度以下时，电阻突然变为零的现象。应用前景：超导输电（零损耗）、超导磁悬浮列车（强磁场）、核磁共振成像、超导电机等。纳米材料：尺度在1100nm之间的材料，具有特殊的光、电、磁、力等特性。应用：提高材料强度、抗菌、自清洁、高效催化等。【典型例题6】（2024·山东日照中考）芯片是电子设备的核心部件，制造芯片的主要材料是（）A.超导体B.绝缘体C.半导体D.导体【解析】芯片的核心部件是集成电路，集成电路是由大量的晶体管（二极管、三极管）等元件构成的，而这些元件都是用半导体材料（如硅）制成的。半导体具有独特的电学性能，可以通过掺杂等工艺实现不同的功能，是制造芯片的基础材料。【答案】C五、（五）山东中考真题剖析与变式训练【真题1】（2024·山东泰安中考）关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（）A.太阳能是不可再生能源B.核电站利用核聚变获得能量C.光导纤维是利用超声波来传递信息的D.半导体是制成芯片的主要材料【解析】太阳能可以从自然界源源不断地获得，属于可再生能源，故A错误。核电站利用的是可控核裂变，故B错误。光导纤维是利用激光在光纤中发生全反射来传递信息的，激光是电磁波的一种，不是超声波，故C错误。芯片主要由半导体材料制成，这是基本常识，故D正确。【答案】D【变式训练1】（原创）2025年，我国在新能源领域取得重大突破，全球首座第四代核电站投入商业运行。关于核电站，下列说法正确的是（）A.核电站利用的是核聚变释放的能量B.核反应堆中发生的链式反应是不可控的C.核电站的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能D.核燃料属于可再生能源【答案】C【真题2】（2023·山东青岛中考）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射取得圆满成功。飞船在太空中与地面控制中心通过______传递信息；飞船返回舱返回地面时与大气层剧烈摩擦，这是通过______的方式改变内能的。【解析】太空中是真空状态，声波无法传播，因此飞船与地面控制中心的通信依靠电磁波。返回舱与大气层摩擦，是机械能转化为内能的过程，这是通过做功的方式改变物体的内能。【答案】电磁波；做功【变式训练2】（原创）2025年4月24日是第十个“中国航天日”，主题为“海上生明月，九天揽星河”。我国探月工程稳步推进，“嫦娥”系列探测器与地面之间的信息传输依靠______。嫦娥探测器上的太阳能电池板将______能转化为电能，为探测器提供能源。【答案】电磁波；太阳【真题3】（2024·山东济宁中考）济宁地区大力发展风力发电，风能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。风力发电时将______能转化为电能。若某风力发电机组在一天内发电9.6×109J，这些能量相当于完全燃烧______kg的煤放出的热量（煤的热值为3×107J/kg）。【解析】风能是取之不尽用之不竭的，属于可再生能源。风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过发电机将机械能转化为电能。根据Q放=mq，可得m=Q放/q=9.6×109J/(3×107J/kg)=320kg。【答案】可再生；机械；320【变式训练3】（原创）山东省海洋资源丰富，正在积极探索海洋能发电。海洋能属于______（选填“一次”或“二次”）能源。潮汐能发电是将海水的______能转化为电能。如果某潮汐电站年发电量可达5.4×1013J，相当于完全燃烧______t天然气（天然气的热值为3.6×107J/m³，密度假设为0.8kg/m³，计算结果保留整数）【解析】海洋能直接从自然界获取，属于一次能源。潮汐发电利用涨潮落潮时海水的流动，是将海水的机械能（或潮汐能）转化为电能。年发电量5.4×1013J，需要天然气的质量：m=Q/q=5.4×1013J/(3.6×107J/kg)=1.5×106kg=1500t。【答案】一次；机械（或潮汐）；1500六、（六）易错点辨析与突破【易错点一】混淆电磁波与声波【辨析】电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，速度为3×108m/s。声波的传播需要介质（空气、液体、固体），不能在真空中传播，常温下空气中速度约为340m/s。凡是涉及航天通信、卫星导航、遥控、WiFi、蓝牙、手机信号等，都是利用电磁波。凡是涉及听到声音、回声定位、B超等，都是利用声波。【例题辨析】在“天宫课堂”太空授课中，航天员与地面学生进行实时互动，他们之间的通信依靠的是（）A.超声波B.电磁波C.次声波D.以上都可以【解析】太空处于真空环境，声音无法传播，因此只能依靠电磁波进行通信。【答案】B【易错点二】混淆能源分类标准【辨析】能源分类有多种标准，同一种能源可能属于不同类别，要具体问题具体分析。例如：太阳能：从可否再生看，是可再生能源；从获取方式看，是一次能源；从清洁程度看，是清洁能源。核能：从可否再生看，是不可再生能源（核燃料有限）；从获取方式看，是一次能源；从利用历史看，是新能源。电能：从获取方式看，是二次能源；从可否再生看，取决于发电方式（水电是可再生，火电是不可再生）。【例题辨析】下列能源中，既属于可再生能源，又属于清洁能源，还属于新能源的是（）A.煤炭B.石油C.太阳能D.天然气【解析】煤炭、石油、天然气都属于不可再生能源、常规能源，且对环境有污染。太阳能是可再生、清洁、新能源。【答案】C【易错点三】混淆核裂变与核聚变【辨析】核裂变是重核分裂，核聚变是轻核聚合。核电站、原子弹利用核裂变；氢弹、太阳利用核聚变。目前人类能够控制的是核裂变（核电站），核聚变尚无法实现人工控制。【例题辨析】2025年我国科学家在可控核聚变领域取得新突破，“人造太阳”运行时间再创新高。下列关于核聚变的说法正确的是（）A.核聚变是质量较大的原子核分裂成两个中等质量原子核的过程B.核聚变目前已在核电站中得到广泛应用C.核聚变需要在超高温条件下进行D.核聚变不会产生任何放射性废物【解析】核聚变是轻核结合成较重核的过程，故A错误。核聚变尚未实现人工控制，目前核电站使用的是核裂变，故B错误。核聚变需要极高的温度和压力才能发生，故C正确。核聚变也会产生放射性废物，虽然比裂变少，但并非完全没有，故D错误。【答案】C七、（七）跨学科实践与素养提升【热点素材一】山东海上风电基地【情境描述】山东省拥有漫长的海岸线，海上风能资源丰富。近年来，山东大力推进海上风电基地建设，实现风能资源的规模化、集约化开发。海上风电场的建设涉及多个学科领域。【物理视角】风能属于可再生能源，风力发电是将机械能转化为电能的过程。海上风电并网输电涉及电能输送、变压器原理（电磁感应）。【地理视角】海上风电场选址需要考虑海洋气象条件、海底地形、潮汐规律等因素。【生物视角】海上风电建设需要评估对海洋生态环境的影响，如鸟类迁徙、海洋生物栖息地等。【素养问题】请你结合所学知识，谈谈海上风电相比于陆地风电有哪些优势和劣势？【参考】优势：海上风能资源更丰富，风速更高且稳定；不占用陆地土地资源；靠近沿海经济发达地区，便于消纳。劣势：建设和维护成本高；受海洋环境影响（盐雾腐蚀、台风等）；输电距离远，技术难度大；对海洋生态环境有潜在影响。【热点素材二】5G/6G通信技术的普