12.6 设计恒温电热杯 教案-2025-2026学年物理北师大版（2024）九年级全一册

第六节　设计恒温电热杯 1．物理观念： (1)认识敏感元件，知道敏感元件的种类、特性与用途。 (2)知道可以利用电路中电压或电流的变化来显示电路中的温度变化情况。 2．科学思维： (1)在制作过程中，尝试进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。 (2)通过程序流程图的应用来厘清电路工作的逻辑，锻炼逻辑思维能力。 3．科学探究： 通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。 4．科学态度与责任： (1)通过团队合作共同设计工作电路，培养严谨认真的科学态度和团队合作精神。 (2)通过生产、生活中的小制作来培养运用物理知识解决实际问题的责任感。 1．教学重点： 将自动温度控制系统的结构和功能与电学设计结合，设计出带有温度检测与温度控制系统的电路。 2．教学难点： (1)设计电路过程中将电学知识与实际元件结合。 (2)设计出符合实际要求的电路。 多媒体课件等。 教师展示多媒体课件，某款恒温电热杯能使装在杯中的水始终保持设定的温度，这是怎么做到的？分别涉及哪些原理？引发学生讨论。 　　任务一　认识敏感元件 在影响导体电阻的因素中，温度也是影响因素之一，引发学生思考是否可以通过导体所处的温度直接判断导体的电阻大小。 1．敏感元件的概念。 敏感元件能敏锐地检测到某种物理、化学信息，通过一定的电路将其转变为电信号。在电子设备中采用敏感元件来感知外界的信息，可以达到比人类感觉器官更加准确、迅速的效果，从而为实现自动控制提供依据。 2．敏感元件的类型。 敏感元件通常以其可检测的物理量来命名，如热敏、光敏、压敏、磁敏、气敏、湿敏元件等。能检测到温度变化的电阻便是热敏电阻。 3．查阅资料，了解常见敏感元件的性质，设计表格总结它们的特点与应用示例。 名称 特点 应用实例 压敏电阻 光敏电阻 磁敏电阻 …… 　　任务二　设计恒温电热杯的温度显示系统 教师提问：热敏电阻检测到温度的变化后自身的阻值会发生变化，但从外观看却没有明显的现象，应该如何将温度的变化显示出来呢？ 学生回答：可以将热敏电阻接入电路中，通过电路中电流表或电压表的示数来显示热敏电阻阻值的变化，从而显示出温度的变化。 教师提问：那应该如何设计电路图呢？如何通过电流表或电压表的示数来确定当下的温度呢？ 学生回答：电路图如下，将热敏电阻置于温度已知的环境下，读出此时电压表的示数，将温度与电压表的示数一一对应，便可以通过电压表的示数知道热敏电阻感知到的温度了。 让学生阅读教材P100的“科学窗”，并提问：若选用PTC类型的热敏电阻器，当环境温度升高时，上述电路图中热敏电阻的阻值如何变化？电压表的示数如何变化？ 学生回答：若选用PTC类型的热敏电阻器，当环境温度升高时，热敏电阻的阻值增大，电压表的示数增大。 　　任务三　制作恒温电热杯的电子测温装置 教师引导学生：设计电路时应根据水温的变化范围、所选用热敏电阻的参数、以及电表的量程等条件，确定电源和其他电路元件的参数，以实现对水温的测量。 交流讨论：将电子测温装置的测量值和标准温度计的测量结果进行对照，评估测量的精度，和同学一起讨论如何进一步提高测量精度。 　　任务四　设计恒温电热杯的控温工作流程 教师提问：电热杯实现“控温”的工作逻辑是什么？ 学生回答：温度低于设定值，对杯中水进行加热；温度达到设定值，加热停止。 让学生阅读教材P102～103“科学窗”，并画出恒温电热杯的工作程序流程图。小组交流讨论，设计的程序流程图是否存在瑕疵？应如何改进？ 引导学生按照程序流程图设计相应的电路。 　　任务五　收集材料并制作恒温电热杯 学生收集材料并展示制作的恒温电热杯，讨论能否实现控温功能。 第六节　设计恒温电热杯 任务一　认识敏感元件 任务二　设计恒温电热杯的温度显示系统 任务三　制作恒温电热杯的电子测温装置 任务四　设计恒温电热杯的控温工作流程 任务五　收集材料并制作恒温电热杯 在教学过程中，学生对制作恒温电热杯表现出了浓厚的兴趣和积极性，通过动手实践，学生更好地理解了电路与欧姆定律。小组合作的方式培养了学生的团队合作精神和沟通能力，同时也让学生学会了分享和交流制作经验。在制作和使用过程中，部分学生遇到了一些问题，如不清楚如何对应电表示数与温度，设计的工作程序流程图错误等，教师需要及时给予指导和帮助，引导学生分析问题并解决问题。在教学中，可以进一步拓展学生的思维，引导学生思考如何将物理知识应用到更多的实际生活中，培养学生的创新意识和实践能力。 学科网（北京）股份有限公司 $$