22.3跨学科实践：为节约能源设计方案教案（表格式）2025-2026学年初中物理人教版九年级全一册

第3节跨学科实践:为节约能源设计方案物理观念:认识能量的转移和转化具有方向性;了解什么是材料的热导率。科学思维:培养学生观察、分析、解决问题的能力,将所学知识应用于实际生活的能力。科学探究:通过跨学科实践活动培养学生的应用能力;实践过程中不断发现问题,解决问题。科学态度与责任:理解环境保护与可持续发展的关系,提出节能减排的措施,树立节能意识;培养学生合作的意识和将所学知识应用于生活的意识。教学重点:节约能源方案的设计与实施。教学难点:实践过程中科学、工程、技术、材料等不同学科的知识整合应用。教师准备:教学课件。学生实验:纸箱、聚苯板、剪刀、美工刀、胶水、双面胶、寒暑表、玻璃片、玻璃胶等。教学环节设计意图一、项目提出提出问题:你在生活中见到了哪些浪费能源的情况?学生举例:如电资源浪费、水资源浪费、燃气资源浪费、交通资源浪费等。播放视频《节能减排绿色生活》。教师总结:能量的转移和转化具有方向性,我们要为节能和环保作出贡献,可以从优化家中能源的使用入手,制订优化家庭能源使用的方案。了解生活中浪费能源的现象,树立节能减排的意识二、项目分析1.了解家庭使用能源的具体情况。2.提出优化方案,分析它的有效性和可行性,讨论交流,对方案进行改进。明确本节课实践任务、设计思路三、项目实施1.调查家中能源的使用情况学生课前调查家庭中能源的使用情况,填写在自己设计的表格中,可以参照课本201页“表1”。部分小组上台进行展示交流,并大致说明自己家中能源的使用情况,包括能源的种类、用途,哪种能源使用的最多及大致消耗量等。2.选取优化对象与确定改进方法①根据调查结果,思考家中哪些方面的能源使用可以优化?哪些是要优先改进的?学生讨论交流:家庭用电的优化、天然气的优化、燃油车使用的优化等。②学生讨论交流:优化能源使用的方法有哪些?学生展示:节约能源;多用新能源(如太阳能、地热能等);利用技术手段提高能源利用率(如为房屋加保温层,减少能量损失;使用新能源汽车代替燃油车等)。③确定节能方法时,需要从哪些角度分析?如何分析?以新能源汽车代替燃油汽车为例进行分析。通过调查家庭中能源使用情况,确定节能优化对象和改进方法学生在讨论交流中归纳节约能源的方法学生讨论交流:①比较新能源汽车是否节约能源,是否环保,相同速度下比较“百公里耗电”和“百公里耗油”,还要考虑新能源汽车的电池使用时间。②还要考虑家庭出行需要,需要分析出行的时间,新能源汽车的续航里程,充电桩的多少、充电时间、电池在不同天气的衰减程度等。3.制订与检验设计方案教师说明:本节课我们以课本中的方案一进行研究,研究为房屋加装保温层后的节能情况。(1)明确思路、选取材料[合作学习]阅读课本201~202页“方案一”,提出以下要求:①使用保温材料的原理是什么?减少与外界的热传递。②材料的保温性能与哪些因素有关?保温材料的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积,以及外界的温度等有关。③什么是热导率?选择保温材料时,选择热导率大的材料还是热导率小的材料?课件展示热导率,是表示材料热传导能力大小的物理量。热导率越大,说明导热能力越强;越小,导热能力越弱。选择热导率小的材料,减少热传递。课件展示生活中常见的保温材料。有矿棉、岩棉、玻璃棉、挤塑板等。④除了考虑保温材料的热导率外,还要考虑哪些因素?材料的环保性、价格、耐火性、是否容易安装等。⑤分析课本202页“表2”,什么材料适合用做保温材料?从表中选择1~2种填写在课本203页表格中进行比较。小组展示“表3”,并大致说明选择的理由。材料名称热导率环保性价格耐火性易安装程度……材料1材料2材料3……学生:根据各种材料的保温性能对比,应选择热导率低的聚苯板做外墙的保温材料,窗户选择中空的双层玻璃,入户门选择铝合金、双层玻璃门,房间门选择木门。(2)确定方案小组讨论设计方案,提出以下问题:①哪些部位安装保温材料?外墙、屋顶、窗户、入户门等。②保温材料的规格、尺寸?课件展示聚苯板的常见规格:①2m×0.6m:适用于一般建筑保温需求。小组合作学习,小组成员相互协作设计方案,为项目研究做好准备了解热导率的含义,选择合适的保温材料培养学生从不同角度审视问题,寻找问题的解决路径小组讨论设计方案,学生在讨论交流中完善方案②4m×1.2m:适合大面积施工,减少接缝,提高施工效率。厚度:10mm:用于轻度保温需求,通常应用于薄层保温或隔音。20mm:适合一般保温需求,如外墙保温、地面保温等。30mm:用于墙体和屋顶的中等保温需求。50mm:适合较高保温要求的场所,如冷库、钢结构屋面等。60mm:用于需要更高保温效果的建筑部分,例如屋顶保温。75mm、100mm:用于特别需要高保温性能的场所。教师点拨:根据“家”的模型来确定保温材料的规格。③门窗应该怎样做保温处理?入户门、窗户加保温材料,做密封处理(如加密封条、打胶等)。讨论完成后把设计方案填写在课本203页“表4”中。各小组进行展示交流。(3)制作模型与测试[小组合作制作模型]小组做好分工,分工合作制作模型,教师巡视指导。①制作简易模型来模拟家,如纸箱、木箱等。②把保温材料安装在“家”的各个部位,如外墙、屋顶、窗户、入户门等。③检验保温效果,将温度计分别放在没有保温材料和有保温材料的“家”的模型内,教师提供电暖器,各小组把制作好的模型放在电暖风或电吹风旁边,经过相同的时间比较“家”中温度计的示数变化情况。通过实际操作与团队合作,提高学生的动手能力和创新思维四、展示交流1.各小组展示制作的“家”的模型,并说明制作过程,用实验数据来说明保温效果。说明制作过程中遇到的困难,以及是怎样处理的?2.归纳具体的家庭能源使用的优化方法,如果你的家庭按照设计方案优化能源的使用,每年会节约多少能源?如果全国所有家庭都采取类似的措施会节约多少能源?3.反思节约能源设计方案是否合理,课后与同学进行交流,对你的设计方案进行优化。培养学生归纳总结的意识和能力,对学生的方案做出评价22.3跨学科实践:为节约能源设计方案一、项目提出:为节约能源设计方案二、项目分析1.家庭使用能源的具体情况2.优化方案三、项目实施1.调查家中能源使用情况2.选取优化对象、确定改进方法3.制订与检验设计方案四、展示交流1.生活中常用的保温材料还有哪些?请查找资料,综合考虑多方面因素,为你的家庭选择合适的保温材料。2.阅读课本204页“方案二”为家庭用车提供建议,提出相关的建议,并形成报告,小组内交流,全班评选优秀报告进行表扬。本节跨学科实践涉及科学、工程、技术、材料等不同学科的知识整合应用,超越分学科教学局限、在真实的问题解决中培养学生的知识技能、跨学科应用能力,鼓励和促进学生在实践中充分发挥自己的个性特长与创造性,在实践的过程中不