14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 教学设计-2025-2026学年物理人教版九年级全一册

第4节　跨学科实践:制作简易热机模型 物理观念:通过制作简易热机模型,进一步加强对热机做功、内能转化为机械能的理解。 科学思维:尝试应用科学规律解释具体问题,获得初步的分析概括能力。 科学探究:经历简易热机模型的制作过程,提升科学探究能力。 科学态度与责任:培养学生动手,发现问题、解决问题的能力;通过了解物理知识在实际生活中的应用,进一步提高学生学习物理知识的兴趣和能力。 教学重点:热机模型原理及设计。 教学难点:在制作过程中能主动发现问题并采取有效方法解决问题。 教师演示:教学课件。 学生实验:空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇发动机、酒精灯、铁架台、蜡烛、热熔胶、热熔枪、小剪刀、美工刀、20 cm×20 cm的薄木板(或硬塑板)、带轮小车、铁丝、细线、水等。 教学环节 设计意图 一、项目提出 1.教师提问:热机的工作原理是什么?播放视频《瓦特发明蒸汽机的故事》,请学生谈一谈有什么感想? 2.课件展示热机的种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 教师:同学们,今天我们将重温科学家的发明过程,本节课我们也来做科学家,设计制作简易热机模型。 利用科学家的发明过程引入新课,激发学习兴趣 二、项目分析 [过渡] 前面我们所学习的汽油机属于哪种热机?热源是什么? 学生:内燃机,热源是在气缸内的空气和汽油的混合物。 教师:那么蒸汽机的燃烧室是在汽缸外,我们称为外燃机,蒸汽机的工作物质是水蒸气。那么我们要制作一台热机模型,需要考虑哪些问题? 小组讨论,然后交流。 1.热源是什么? 热源可以是酒精灯、蜡烛、燃气、煤气等。 2.工作物质是什么? 水沸腾后产生的水蒸气。 3.工作物质在什么容器中工作? 比较坚固的金属容器中,例如易拉罐、铁罐等。 4.如何将内能转化为机械能?通过什么装置实现? 在容器外插一细管,使水蒸气通过细管喷出,然后使细管口对着汽轮机,推动汽轮机转动。 5.如何获得更多的机械能? 容器的容积要大一些,热源的热值也要大一些等。 教师:制作采用燃烧燃料加热水产生水蒸气来推动做功的外燃机,比制作在封闭缸体中燃烧燃料来做功的内燃机,更加安全,而且材料比较容易获得,所以我们今天制作的是外燃机(蒸汽机)。 明确本节课实践任务,为顺利制作热机模型作准备 三、项目实施 1.课件展示不同类型的蒸汽机及早期蒸汽机的结构图。 2.[小组合作学习] 学生根据桌上的实验器材,讨论设计方案,并画出草图,限时5分钟,教师巡视并进行拍照。 [小组交流展示] 教师找几个设计方案不同的小组上台进行展示,并简单进行介绍。 方案一　方案二　方案三　方案四 其他小组对方案进行评价,提出意见或建议,然后教师进行简单评价。 3.设计制作,限时20分钟。 [小组合作] 各小组按设计方案,制作简易热机模型,小组之间相互合作,教师巡视指导,并拍照。教师提示:如果没有其他设计方案,按照课本的设计方案进行。 通过展示各种热机模型图,使学生对制作过程有大致认识 展示制作方案,为学生提供展示交流的舞台,并优化设计方案 小组合作制作热机模型,培养学生团队合作精神和科学探究能力 四、展示交流 1.各小组展示交流制作的热机模型,看哪一个小组设计的作品运行更加流畅,制作精细,更有创意。全班同学打分,分别评出优秀作品。 2.展示交流制作过程中遇到的困难,是怎样处理的?还可以怎样优化设计。 3.简单热机的缺点是怎样的? 4.自制简单热机和真实热机有啥区别? 对制作过程及制作成果及时进行反思,不断改进,培养分析概括能力 14.4　跨学科实践:制作简易热机模型 一、项目提出:制作简易热机模型 工作原理:内能转化为机械能 二、项目分析: 1.热源 2.工作物质 3.容器 4.如何实现能量转化 三、项目实施 四、展示交流 1.调查了解蒸汽机的发明及发展历程,写一篇科学小论文。 2.对本节课制作的热机模型进行优化设计,完善、优化作品,完成后与其他同学或小组进行交流展示。 　　“跨学科实践”主题的内容具有跨学科性和实践性特点,与日常生活、工程实践及社会热点问题密切相关。本节课学生能够根据热机的工作原理来制作简易热机模型,在制作活动过程中培养他们的观察、实验设计和数据分析能力。通过小组合作和反思,提高团队合作和沟通能力。学生在动手操作过程中整合所学知识、发现问题、解决问题,培养了学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。 学科网（北京）股份有限公司 $$