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(共30张PPT)
技术、工程与社会
【课标要求】
1.认识现代技术与工程的系统性和复杂性。
2.根据特定问题或需求，尝试分析并阐明发明方案。
3.知道跨学科(科学、技术、工程、数学等)解决实际问题的方法，并尝试解决实际问题。
4.举例说明重大的技术发明会给人类社会发展带来深远影响(如工业革命、信息技术革命)；知道技术的开发和应用需要考虑伦理问题，关注并讨论一些有伦理争议的技术与工程问题。
5.列举科学原理转换为实用技术的案例，尝试制作把科学原理转化为技术的简单展示模型。
6.知道科学对技术与工程具有指导意义；初步认识现代科学、技术与工程越来越密不可分，高度融合。
类型一　技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造
[2025·山海联盟模拟]如图甲所示，传统工艺品“走马灯”上方平放叶轮，当下方蜡烛点燃时，叶轮旋转并带动轮轴上的剪纸转动，纸影映在纸筒上，从而产生“走马”的效果，走马灯的简易结构模型如图乙所示。
(1)点燃蜡烛后纸筒上出现“走马”的效果，其利用的光学原理是________________________________。
(2)移除蜡烛后，叶轮还能继续转动是由于叶轮具有_______。
光在同种均匀介质中沿直线传播
惯性
跟踪训练1 [2025·浙江多校联考]碳中和是指在一定时间内排放的碳总量与吸收的碳总量相互抵消，实现碳“零排放”。改变能源生产和消费结构、逐步降低煤炭在能源结构中的比重是实现碳中和的必由之路。氢能是一种清洁高效的能源，实现碳中和需要促进制氢技术发展和提升氢能利用率。如图所示为我国科学家研发的循环制氢和贮存氢气的新工艺反应流程图。很多城市垃圾转运站把部分垃圾运送到垃圾发电厂，不仅能大大缓解城市垃圾过多带来的问题，还能减少碳排放。
请回答下列问题。
(1)在“循环制氢”中需要不断补充加入的物质是_______(填化学式)。
H2O
(2)以氢气作为燃料的某氢能源汽车的发动机效率约为60%，若该车在道路上行驶时，获得的平均牵引力为8.4×102N，则行驶100km的路程消耗的氢气大约是_____kg(q氢气=1.4× 108J/kg)。
(3)研究表明，每燃烧1t生活垃圾可以发电200kW·h，发电的同时还可以处理生活垃圾，某垃圾发电厂有1台功率为6.0×103 kW的发电机，若它每天工作10h，则一天可以处理_______t生活垃圾。
1
300
(4)厨余垃圾难以进行焚烧发电，但它含有的淀粉可被淀粉乳酸杆菌分解为乳酸，乳酸可用于生产可降解塑料。淀粉乳酸杆菌分解淀粉产生乳酸的大致过程如下：淀粉乳酸杆菌向细胞外分泌一些酶，将淀粉分解为__________，该物质进入细胞后，可进一步被分解为乳酸，并释放出能量用于各项生命活动。
葡萄糖
【解析】 (1)由图中“循环制氢”的流程可知，反应1为ZnFe2O4在有太阳能参与的条件下发生分解反应生成O2、ZnO和Fe3O4，反应2是ZnO、Fe3O4和H2O在有太阳能参与的条件下发生反应生成ZnFe2O4和H2，故“循环制氢”中需要不断补充加入的物质是H2O。(2)该车行驶100km的路程牵引力所做的功W=F牵s=8.4× 102N×100×103m=8.4×107J，因以氢气作为燃料的该氢能源汽车的发动机效率约为60%，则有η=，故消耗氢气的
质量m氢气== =1kg，则该氢能源汽车行驶100km的路程消耗的氢气大约是1kg。(3)发电机一天的发电量W电=Pt=6.0×103kW×10h=6.0×104kW·h，则一天处理垃圾的质量m==300t。(4)淀粉可被淀粉乳酸杆菌分泌的酶先分解为葡萄糖，葡萄糖进入细胞后，可进一步被分解为乳酸，并释放出能量用于各项生命活动。
类型二　技术与工程改变了人们的生产和生活
[2025·山海联盟模拟]随着“双碳”政策实施，绿色能源快速发展，新能源汽车迅速进入人们的生活。电池是新能源汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，能量密度指电池储存的电能与质量之比，用ρ表示。电池容量(通常以kW·h为单位，表示电池能够储存的能量大小)的大小很大程度上影响新能源汽车的续航里程，即从充满电开始到标准规定的试验结束时行驶的最大路程。某品牌新能源汽车部分参数如表所示。
(1)与上述描述的能量密度概念最相似的物理量是_____(填字母)。
A.密度　　B.压强　　C.热值　　D.功率
汽车总质量 2000kg 电池类型 三元锂电池
电池能量密度 200W·h/kg 电池质量 310kg
最高时速 200km/h 车轮与地面 总接触面积 1860cm2
C
(2)三元锂电池是指正极材料主要由镍、钴、锰三种元素按一定比例混合而成的锂离子电池。钴酸锂(LiCoO2)是其中一种材料，已知其中锂元素化合价为＋1价，则Co元素的化合价为_______价。
(3)若该车所载人员和货物的总质量为 232kg，在一次充满电后，以某一速度匀速行驶时，阻力恒为车重的 0.02倍，求该车理论上的续航里程(假设电能全部转化为汽车运动所需的能量)。
(4)目前已研发出500W·h/kg的新型固态电池，如果将该车的电池换成此新型固态电池，若电池容量不变，求该车换上新型固态电池后，静止时对地面压强的变化量。
＋3
【答案】(3)f阻=0.02G总=0.02×(2000kg＋232kg)×10N/kg=446.4N
由匀速运动可得F动=f阻.
即F动·s=f阻·s=ρ·m电，
故该车理论上的续航里程
s===500km。
(4)因电池容量不变，故200W·h/kg×310kg=500W·h/kg ×m'电，解得：m'电=124kg，
则Δp== ==1×104Pa。
跟踪训练2－1 [2024·杭州临平区一模]光刻机常用于制造半导体芯片。在制造芯片时，需要使用光刻机将电路图案“镀”在芯片表面上，以便进行后续的加工工艺，其工作原理如图所示。
(1)光刻机利用光源将掩膜内容经过缩图透镜后在硅晶圆表面的光刻胶上刻出缩小的电路图案。若想将晶圆上的电路图案变小，掩膜需________(选填“靠近”或“远离”)透镜。
(2)为防止芯片工作时温度过高，常用散热片将热量散失到环境中，这是通过__________(选填“做功”或“热传递”)的方式改变芯片的内能。
远离
热传递
跟踪训练2－2 [2023·杭州]如图甲所示为家用扫地机器人，其底部安装有滚刷，内置集尘器。机器人在除尘时先“脱灰”(滚刷将灰尘从地面上脱离附着)，后“吸灰”(将脱附的灰尘转移进集尘器)。
甲 乙
小金对影响滚刷在地毯上“脱灰”效果的因素开展探究。
小金认为：在“吸灰”效果一定时，“脱灰”效果可以用“除尘能力C”来表示，其测量和表达如下。
第一步：选取长、宽一定的干净地毯，均匀撒上质量为m的灰。
第二步：测出干净集尘器的质量m1，将被测机器人放在地毯上直线运行清扫10次，完成后测出集尘器质量m2。
用C=×100%表示除尘能力。
小金提出：滚刷在地毯上的“脱灰”效果与滚刷的滚速、刷毛的粗细和刷毛与地毯的间距三个因素有关。
小金在保持“吸灰”效果一定的情况下，对滚刷的滚速这个因素进行了实验，得到如图乙所示的结果。
(1)除尘能力C的数值越大，表示除尘能力越______(选填“强”或“弱”)。
强
(2)在研究滚刷“脱灰”效果与滚刷的滚速关系时，实验中需要控制刷毛的粗细和____________________保持不变，改变滚刷的滚速，测定除尘能力C。
(3)根据图乙可得出的结论是_____________________________ __________________________________________________________________________________________________________。
刷毛与地毯的间距
在“吸灰”效果一定时，在刷毛的粗细和刷毛与地毯的间距不变的情况下，滚刷的滚速在1200r/min~1500r/min之内，滚刷的滚速越大，除尘能力越强
【解析】 (1)m2－m1表示机器人除去的灰尘质量，除尘能力C表示机器人除去的灰尘质量与地毯上的灰尘质量的比值，则C的数值越大，表示除尘能力越强。(2)根据小金提出的假设可知，滚刷在地毯上的“脱灰”效果与滚刷的滚速、刷毛的粗细和刷毛与地毯的间距三个因素有关，当要研究“脱灰”效果与滚刷的滚速关系时，需控制其他变量不变，即控制刷毛的粗细和刷毛与地毯的间距不变。
类型三　科学、技术、工程的相互影响与促进
[2023·嘉兴]福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意图如图甲所示，其科学原理如图乙所示。
(1)航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生____________，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有________而保持原来的运动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。
(2)电磁弹射的原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3s内提供1.2×108J的电能，将几十吨的飞机加速到几百米每秒，该系统的功率至少达__________W。
力的作用
惯性
4×107
【解析】 (1)由图乙装置可知，开关闭合时，通电导体ab在磁场中会受到力的作用；一切物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质即惯性。(2)根据功率计算公式可知，该系统的功率最小为P===4×107W。
跟踪训练3 [2025·浙江多校联考]2025年蛇年春晚上，穿花袄、转手绢、扭秧歌的《秧BOT》节目引发了大众对人形机器人的热议。近年来，随着技术的发展，人形机器人已经出现在我们生活中的许多领域，为人们的生活带来新的体验与变化。
(1)“人形机器人”是非生物，因为它们不能________________ ______________________________(写出一点)。
繁殖(或新陈代谢，或遗传变异等，合理即可)
(2)“人形机器人”通常配备先进的机器视觉系统，其智能处理芯片的核心材料是高纯度的硅。工业制硅的反应之一是2H2＋SiCl4Si＋4HCl。欲制取56kg高纯度的硅，至少需要消耗氢气多少千克？
(3)功能越强大的机器人，其零部件也会更多，质量也会更大，这样在利用机器人向高处搬运货物的过程中会大大增加其能耗，导致效率不高，请你从能量转化的角度分析机器人能量利用效率不高的两个原因，并提出相应的解决方法。
【答案】(2)设至少需要消耗氢气的质量为x，
2H2＋SiCl4Si＋4HCl
4　　　　　 　 28
x　 　　　　 56kg
=，解得x=8kg。
则至少需要消耗氢气8kg。
(3)①机器人能量利用效率不高的原因：机器人质量比较大，要克服自身重力做功较多，导致能量利用效率不高。
合理的解决方法：选用密度小的合金材料来制作机器人的各个部件，减少机器人在搬运货物过程中克服自身重力所做的功，从而提高机器人的能量利用效率。
②机器人能量利用效率不高的原因：机器人零部件之间克服摩擦力做功较多，导致能量利用效率不高。
合理的解决方法：在机器人各部件涂抹润滑油，减少因克服摩擦做功而损失的能量，从而提高机器人的能量利用效率。

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