(共17张PPT)
第5篇 技术、工程与社会 工程设计与物化
模块1 技术、工程与社会
科学、技
术、工程
之间的区
别与联系
区别
工程的核心是建造科学的核心是发现技术的核心是发明
联系:科学、技术与工程是相互依赖、 相互促进的,改变了人们的生活
(2022·杭州)2021年,马延和研究团队在人工合成淀粉方面取得
重大突破性进展,国际上首次在实验室实现了从二氧化碳到淀粉的全合
成。绿色植物通过光合作用制造淀粉涉及60余步代谢反应以及复杂的生
理调控;而马延和团队的人工合成淀粉技术只需11步,其技术路线如图
所示;绿色植物(以玉米为例)光合作用和使用马延和团队的人工合成淀粉
技术合成等量淀粉的对比如表所示。回答问题:
例1
淀粉种类 玉米淀粉 人工合成淀粉
能量转化效率 2% 7%
生产条件与方式 阳光、灌溉、施肥施药、收割 全天候车间生产
生产周期 4~6个月 1~2天
占地面积 5亩地 1米3反应器
(1)马延和团队的人工合成淀粉技术可分为以下两个阶段:
阶段1:从X能→电能→氢能→甲醇;
阶段2:以甲醇为原料通过“C1→Cy→C6→淀粉”的策略,多步酶催化合
成淀粉。
据图分析,在阶段1中,X能为 能,利用氢能合成甲醇的反应物
为 ;在阶段2中,Cy为甘油酮(C3H6O3),则y的值
为 (填写数字)。
太阳
氢气和二氧化碳
3
(2)马延和团队的人工合成淀粉过程与绿色植物光合作用过程均需多
种 作为催化剂。淀粉属于糖类物质,对人体的重要作用是
。
(3)马延和团队的人工合成淀粉技术虽处于实验室阶段,但对解决粮食危
机和减少碳排放有着重大意义。据表分析,该技术相较于传统农业,在
解决粮食危机问题上的优势是
(写出2点)。
酶
为人
体提供能量
占地面积少、生产周期短(合理即可)
【指导】
1. 微观转化流程中反应物和生成物的判断:箭头进去的是反应物,出去
的是生成物。
2. 表格数据分析:对比分析对应数据,找出不同点,总结结论或规律。
如题中玉米淀粉的能量转化率为2%,人工合成淀粉的能量转化率为
7%,说明人工合成淀粉的能量转化率高。
某快递公司针对快递分拣问题,研发出了一款分拣机器人。如图
甲,分拣机器人通过扫码,读取快递的目的地信息,然后准确快速地
把快递运送并投入相应的分拣口,最后由专人打包,将快递运往全国
各地。已知分拣机器人的行驶速度为2 m/s。某次分拣作业中,分拣
机器人携带质量为2 kg的快递在水平路面上匀速行驶20 m后到达相应
的分拣口,行驶过程中分拣机器人受到的阻力为15 N,g取10 N/kg。
在该过程中,求:
例2
(1)分拣机器人载着快递匀速行驶时,以分拣机器人为参照物,快递是 的。
静止
(2)分拣机器人的牵引力做功的功率。
解:(2)因为分拣机器人在水平路面上匀速行驶,所受的牵引力大小等于
阻力大小,即F牵=f=15 N,
牵引力做功的功率
P===F牵v=15 N×2 m/s=30 W。
(3)分拣机器人到达相应的分拣口后,伸缩杆会将托盘掀起,把放置在托
盘中央位置的快递投入分拣口。把托盘看作一个以O为支点的杠杆,图乙
中,A点为快递对托盘压力的作用点,B点是伸缩杆对托盘的力的作用
点,已知AB=12 cm,OB=8 cm,忽略托盘的重力及转动时的摩擦,图
乙中伸缩杆恰好顶起快递时对托盘的作用力。
解:(3)快递所受的重力
G快递=m快递g=2 kg×10 N/kg=20 N,
托盘水平时,快递对托盘的压力
F2=G快递=20 N,
阻力臂
l2=lAO=12 cm+8 cm=20 cm=0.2 m,
动力臂l1=lOB=8 cm=0.08 m,
根据杠杆平衡条件得,题图乙中伸缩杆恰好顶起快递时对托盘的作用力
F1===50 N。
【指导】杠杆平衡条件的应用
立柱式无土栽培是一种新型农业种植方式,其装置如图所示,
相邻种植口间相距40厘米,可一定程度上缓解耕地紧张,科研人员使用
该装置进行兰花的无土栽培。请回答:
例3
(1)兰花是典型的虫媒花,由蜜蜂等昆虫将花粉传递到 (填花的结构)上完成传粉过程。
柱头
(2)在花盆中栽种的兰花幼苗生长到一定程度时,就可以移栽到立柱式无
土栽培装置中,科研人员选择在傍晚移栽,并剪掉兰花的部分叶片,目
的是
。
降低兰花的蒸腾作用,避免兰花因蒸腾作用散失过多的水分,从
而提高移栽兰花的成活率(合理即可)
(3)使用该装置栽培兰花时,应选用高度不超过40厘米的兰花品种,请根
据装置图,利用植物生理作用的相关知识解释其原因:
。
该装置种植口
上下有序分布,相邻种植口之间相距40厘米,选择生长高度不超过40厘
米的兰花品种可以避免叶片之间相互遮挡,使兰花得到充足的光照,以
增强兰花的光合作用,使其合成更多的有机物,能够更好地生长(合理即
可)
【指导】植物生理作用原理在农业生产上的应用
生理作用 原理 应用
蒸腾 作用 降低植物的蒸腾作用,提高移栽植株的成活率 傍晚移栽树木;移栽树
木时,剪去部分枝叶
光合 作用 提高植物的光合作用,增加有机物积累量,提高产量 合理密植、间作套种、适当增加光照强度和二氧化碳浓度、施有机肥等
呼吸 作用 降低呼吸作用,减少有机物消
耗 低温低氧环境储存果
蔬、干燥环境储存粮食
种子等
保证植物根的呼吸作用 遇到洪涝时及时排涝