第12章 第6节 设计恒温电热杯-【木牍中考●名师教案】2025-2026学年新教材九年级上册物理（北师大版2024）

第六节　设计恒温电热杯

◇教学目标◇

1.能阐述热敏电阻等敏感元件特性，知晓其种类及应用。

2.熟练运用串联电路知识推导电压与电阻关系，设计温度显示系统。

3.制作电子测温装置，明确电表与温度关系以及校准装置。

4.掌握电子测温装置的制作流程，设计恒温电热杯控温工作流程。

5.通过任务实践，提升学生知识应用、问题解决及实践操作能力。增强团队沟通、合作及方案优化能力。激发物理学习兴趣与跨学科实践热情，培养创新精神。

◇教学重难点◇

教学重点

热敏电阻特性，温度显示系统、电子测温装置设计与制作。

教学难点

电表与温度关系确定及电子测温装置参数选择、校准。

◇教学过程◇

一、新课导入

恒温电热杯既能给水加热，又能把水温保持在设定温度范围内，它的工作原理是什么呢？

二、教学步骤

探究点1　认识敏感元件

［阅读课本］P99~100“认识敏感元件”

［思考］设计恒温电热杯需关注哪些关键系统？敏感元件在恒温电热杯温度检测系统中有何作用？

［提示］设计恒温电热杯关键在于构建加热装置、温度检测系统和温度控制系统。加热装置实现对水的加热；温度检测系统精确感知水温，常用热敏电阻等敏感元件；温度控制系统依据检测温度与设定温度对比，控制加热装置启停，维持水温稳定。敏感元件能敏锐捕捉物理、化学信息并转化为电信号。在恒温电热杯温度检测系统里，热敏电阻是典型敏感元件，依温度变化改变自身电阻值，通过电路将电阻变化转化为电信号，进而反映温度变化，为温度显示和控制提供关键依据。高质量热敏电阻感知温度范围大、灵敏度高、变化线性好，可精确检测水温。

［思考］热敏电阻按电阻随温度变化特点可分几类？特性如何？热敏电阻按材料不同又可如何分类？

［提示］按电阻随温度变化特点，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。PTC特性是温度越高，电阻值越大；NTC特性是温度越高，电阻值越小。按材料不同，热敏电阻分为半导体热敏电阻、金属热敏电阻和合金热敏电阻。

探究点2　设计恒温电热杯的温度显示系统

［阅读课本］P101“设计恒温电热杯的温度显示系统”

［思考］设计恒温电热杯的温度显示系统可利用什么原理？如何将热敏电阻应用于温度显示系统设计？

［提示］设计恒温电热杯温度显示系统可利用热敏电阻特性。热敏电阻能将温度变化转化为电阻值变化，而电阻变化会引起电路中电压或电流变化，通过电表（电压表或电流表）显示这种变化，就能反映温度变化情况。如图12.6⁃3，将热敏电阻与定值电阻串联，电源电压不变时，热敏电阻阻值随温度改变，其两端电压也会改变。依据串联电路电压分配规律，推导电压表示数与热敏电阻阻值关系，进而建立与温度的对应关系，实现用电压表示数显示温度。