16.4 设计节能环保小屋 教案-2025-2026学年物理北师大版（2024）九年级全一册

第四节　设计节能环保小屋 1．物理观念： (1)理解能量转化与守恒定律，掌握热传递、光能利用、电路设计等物理知识。 (2)学会分析建筑中的节能技术(如隔热、采光、可再生能源利用)。 (3)学会选择节能材料(如保温材料、节水装置、LED照明)，分析其物理特性。 2．科学思维： 通过小组合作设计模型，培养动手能力和创新思维。 3．科学探究： (1)通过小组合作设计小屋方案，综合运用热学、电学、力学知识解决实际问题。 (2)运用实验探究不同材料的保温、导热性能。展开“材料保温性能测试”“太阳能板发电效率实验”等探究活动，培养科学实验能力。 (3)利用3D建模或手工模型呈现设计成果，提升跨学科实践能力。 4．科学态度与责任： 增强节能环保意识，树立“科技服务生活”的责任感。感受物理知识在建筑领域的应用价值，激发创新设计兴趣。培养团队协作精神，体验解决实际问题的成就感。 1．教学重点： 清洁能源(太阳能、风能)的转化原理与装置设计。建筑节能的物理措施(保温隔热、自然采光、节水系统)。 2．教学难点： 综合运用多学科知识(如热传导公式、电功率计算)优化设计方案。平衡“节能环保”与“居住舒适性”的需求(如采光与隔热的矛盾)。 纸板、泡沫板、铝箔、透明塑料膜、小灯泡(模拟太阳能)、温度计、风扇(模拟风力发电)、剪刀、胶水、尺子、电路元件(电池、导线、开关)、多媒体课件等。 提问：如果让你建造一座小屋，如何减少电力和燃料的消耗？ 展示全球能源消耗数据，引发学生对节能的思考。 视频案例：播放一段节能建筑(如丹麦的“零碳住宅”)的短片。 　　任务一　认识能源 1．提问：能源的种类有哪些？什么叫作一次能源？什么叫作二次能源？ 同学们交流、讨论后回答：以天然形式存在于自然界的能源叫作一次能源，如煤、石油、天然气等化石能源，以及风能、水能、地热能和太阳能等。由一次能源加工转化而来的能源产品叫作二次能源，如电能、酒精、各种石油制品等。 2．提问：什么叫作可再生能源？什么叫作不可再生能源？ 同学们交流、讨论后回答：一次能源可分为可再生能源和不可再生能源。如风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源，煤、石油、天然气和核能等是不可再生能源。 3．能源危机。 交流讨论：(1)能量守恒定律告诉我们，能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，能量的总量保持不变。既然总能量保持不变，那为什么还会存在能源危机呢？ (2)化石能源的枯竭及其所引起的环境问题有哪些？解决能源危机需要大力发展哪些新能源？人类在新能源的开发与利用方面作出了哪些探索和努力？ 　　任务二　为节能环保小屋选址 分组讨论：调查不同能源在我国不同地区的主要分布情况，将调查的结果标注在地图上，形成简单的能源分布图。为你的节能环保小屋选址，请小组代表说出本组节能环保小屋所选地址的大致位置，并说明选址的理由及该地理位置的能源特征。 　　任务三　设计节能环保小屋 分组讨论：根据选址地区的气候条件和环境特点，因地制宜地为节能环保小屋选择主要能源和保温材料，开始节能环保小屋的设计，绘制节能环保小屋的结构设计图。(可以从不同视角画出多张图纸，或者借助3D绘图软件绘制立体设计图) 教师提醒，绘制设计图时注意以下问题： (1)你标注的长度是否与实际情况相符？ (2)图中的长度是否使用了相同的比例尺？ (3)你的设计能否满足日常生活的基本需求？ 将小组绘制的节能环保小屋设计图在班级进行展示，与同学一起进行分析和论证，并改进小组绘制的设计方案。 　　任务四　制作节能环保小屋模型 1．对设计图进行进一步细化和任务分工。 画出设计草图并标注物理原理。 每组设计一个“节能小屋”模型，需包含以下4项技术： (1)隔热：减少热传导(泡沫、空气层)。 (2)采光：反射(铝箔)、透射(透明材料)。 (3)能源：太阳能→电能，风能→电能。 (4)节水：重力→水压→收集利用。 2．小组分工合作制作和组装小屋模型。 用材料制作简易模型，能演示至少一种节能功能。 3．小组展示。 每组讲解设计亮点和物理原理。 4．互评标准。 科学性(物理原理是否正确)；创新性(如利用废旧材料)；可行性(是否能在现实中简化应用)。 5．教师总结。 强调：“节能＝减少不必要的能量损耗＋高效利用可再生能源”。 第四节　设计节能环保小屋 任务一　认识能源 任务二　为节能环保小屋选址 任务三　设计节能环保小屋 任务四　制作节能环保小屋模型 在教学过程中，学生对制作节能环保小屋表现出了浓厚的兴趣和积极性，通过动手实践，学生更好地理解了节能环保，提高了动手能力和解决实际问题的能力。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。在制作过程中，部分学生遇到了一些问题，如材料选择不当、隔热性不好等，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。成功之处：通过“实验＋设计＋建模”融合，让抽象物理知识落地，学生能直观感受知识的应用价值。改进方向：可引入“能耗计算”量化分析(如计算小屋年用电量)，增强科学性；对农村、城市不同场景的设计需求进行区分指导。 学科网（北京）股份有限公司 $$