第六节 跨学科实践：设计恒温电热杯（教学课件）物理北师大版2024九年级全一册

该初中物理课件聚焦“设计恒温电热杯”跨学科实践，核心涵盖热敏电阻特性、温度-电信号转换、电路设计及控温流程逻辑。通过生活中恒温需求情境导入，衔接欧姆定律与电路知识，以“认识敏感元件-设计显示系统-制作测温装置-设计控温流程”为任务支架，构建知识应用脉络。 其亮点在于任务驱动的科学探究与跨学科融合，结合热敏电阻实验演示、电子测温装置制作（含校准与参数匹配）及控温流程图设计，培养科学探究（实验操作与数据处理）、科学思维（模型建构与逻辑推理）及科学态度与责任（工匠精神）。学生提升实践与问题解决能力，教师可直接采用完整实践方案，高效落实核心素养教学。

高 效 课 堂 12.6 跨学科实践：设计恒温电热杯 【九年级全一册·北师大版2024】 【第十二章 欧姆定律】 千图网千图网 目录 1 【 学习目标】 2 【 任务实践】 3 【 课堂小结】 4 【 提升训练】 5 【课后作业】 2 学习目标 学习目标 任务实践 课堂小结 提升训练 1 课后作业 01 理解热敏电阻特性，应用欧姆定律分析温度-电信号转换 物理观念 02 科学思维 设计温度显示电路与控温流程图，逻辑推导自动控温过程 03 科学探究 制作电子测温装置，经历“设计-实验-校准-评估”完整流程 04 科学态度与责任 认识技术应用价值，培养工程思维与协作能力 学习目标 学习目标 任务实践 课堂小结 提升训练 1 课后作业 热敏电阻特性、温度显示电路设计、控温流程逻辑 教学重点 电子测温装置的参数匹配与校准、控温流程图的条件判断 教学难点 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 情境导入 生活中的恒温需求 如何让水温自动稳定在舒适范围？ 冬天接热水 冲奶粉 恒温电热杯 5 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 情境导入 生活中的恒温需求 恒温电热杯不仅有加热装置，还包括温度检测系统和温度控制系统。 恒温电热杯 检测、显示温度 启动或停止加热 温度检测系统 温度控制系统 连接 6 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 跨学科实践任务总览 跨学科实践 认识敏感元件 任务一 制作电子测温 装置 任务三 设计温度显示 系统 任务二 设计控温工作 流程 标题文字添加 7 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务一：认识敏感元件 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。 定义： 光 温度 敏感元件是电子设备的“感官”——热敏、光敏、压敏、磁敏、气敏、湿敏元件等 8 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务一：认识敏感元件 常见敏感元件对比 名称 感知物理量 电阻变化特点 应用示例 压敏电阻 光敏电阻 热敏电阻 注：PTC指正温度系数热敏电阻；NTC指负温度系数热敏电阻 压力 压力↑→电阻↓ 触摸开关 光照 光照↑→电阻↓ 自动路灯 温度 PTC：温度↑→电阻↑ 电子温度计 NTC：温度↑→电阻↓ 恒温电热杯的核心 9 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务一：认识敏感元件 热敏电阻 特点： 对温度敏感（高质量的热敏电阻感知温度范围大、灵敏度高、变化线性好等） 分类： （1）按电阻随温度变化特点分 PTC 和 NTC （2）按材料分 半导体热敏电阻、金属热敏电阻、合金热敏电阻 热敏电阻及其应用 10 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务一：认识敏感元件 热敏电阻特性 课堂演示： 用万用表+热敏电阻演示：手捏热敏电阻（加热），观察电阻变化 实验记录： 观察实验现象，绘制简易变化曲线 如何把温度变化变成电表的示数？ 11 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务二：设计恒温电热杯的温度显示系统 1.电信号转换流程： 温度变化 热敏电阻阻值变化 电压或电流变化 2.恒温电热杯设计要求： 电压表显示电路：温度越高，电压表示数越大 电流表显示电路：温度越高，电流表示数越大 12 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务二：设计恒温电热杯的温度显示系统 3.电压表显示电路：以PTC为例 温度↑ 热敏电阻R↑ 总电阻↑ 电流↓ UR↓ 或 Ut↑ 电压表并在热敏电阻两端 13 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务二：设计恒温电热杯的温度显示系统 4.电流表显示电路：以NTC为例 温度↑ 热敏电阻R↓ 总电阻↓ 电流↑ 用电流表显示电路，需用NTC 14 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务三 制作恒温电热杯的电子测温装置 实际电子测温装置功能： 温度检测、温度数字化显示，语音提示、复位等功能 集成电路 简易电子测温系统： 利用电压表示数显示所测量的温度值 流程设计： 明确需求，画电路图 选择电学元件，了解元件的功能和参数 确定各元件的连接方式，连接电路 确定电表的示数与温度的关系 用标准温度计进行校准、划分刻度 15 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务三 制作恒温电热杯的电子测温装置 （1）明确需求，画电路图： （2）选择电学元件 电源(3V)、开关、滑动变阻器（R1)、NTC热敏电阻Rt、灵敏毫安表(0-10mA) 16 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务三 制作恒温电热杯的电子测温装置 （3）设计如图甲所示电路，测量热敏电阻阻值随温度变化的关系： ①先将单刀双掷开关掷向1，调节热敏电阻 所处的温度，记下电流表的相应示数 ； ②然后将单刀双掷开关掷向2，调节电阻箱 使电流表的示数为I0，记下电阻箱相应的示数； ③逐步升高温度，在不同温度下重复步骤①和②； ④根据实验数据，作出热敏电阻的阻值随温度 变化的图像如图乙所示。 Rt=3t+100 17 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务三 制作恒温电热杯的电子测温装置 （4）确定电表的示数与温度的关系 设计测温范围为 的电子测温装置，设计电路如图所示，并进行了如下操作： ①调节热敏电阻所处温度为，调节滑动变阻器 ，使毫安表满偏，然后保持 滑片位置不变； ②写出毫安表的电流值和温度 的关系式： 。 18 任务实践 2 任务实践 学习目标 课堂小结 提升训练 课后作业 任务四：设计恒温电热杯的控温工作流程 设计恒温电热杯控温工作程序流程，要求在 能自动保温，如图所示。 （1）根据实验要求，将流程图补充完整： ①______；②______；③____；④____。 （2）由流程图可知，当测温系统所测的温度__________时，若加热电路仍在工作，则电路报警。 低于 高于 否 是 高于50℃ 19 课堂小结 课堂小结 任务实践 核心素养 提升训练 3 课后作业 本节课你学到了什么？ 敏感元件 温度显示 测温装置 热敏电阻（PTC/NTC） 设计恒温 电热杯 电路设计（串联、电表选择） 控温流程 信号转换（温度→电阻→电压/电流） 设计电路图→选择元件，确定参数→连接电路→确定电表示数与温度的关系→校准、划分刻度 流程图（符号、逻辑） 需求分析（温度区间40-45℃） 光敏、压敏、热敏、气敏、湿敏电阻 设计要求：温度越高，电表示数越大 热敏电阻及其应用 20 提升训练 提升训练 任务实践 学习目标 课堂小结 4 课后作业 1 .传感器在日常生活中有广泛应用，有一种开关在有声音并且光照强度低时就自动闭合，这种开关里有 传感器和 传感器，这种开关经常用来控制楼道里灯的亮灭。 声音 光 21 提升训练 提升训练 任务实践 学习目标 课堂小结 4 课后作业 2. 在如图甲所示电路中，电源电压保持不变，R为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，为定值电阻。闭合开关S后，当温度降低时（    ） A．热敏电阻的阻值变小 B．电压表示数减小 C．电流表示数增大 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变大 B 22 提升训练 提升训练 任务实践 学习目标 课堂小结 4 课后作业 3.如图甲所示是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图，其中电源电压且保持不变，电压表量程为，定值电阻，是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．电路中的最大电流为0.015A B．电压表示数越小，环境温度越高 C．环境温度为40℃时，电压表的示数为2.7V D．此电路允许的最高环境温度为100℃ C 23 4.物理兴趣小组的同学们发现，有的电阻会随温度、压力等外界因素的改变而发生变化，那么热敏电阻的阻值大小与温度有什么关系呢？为此他们从实验室找来如图甲所示的热敏电阻进行探究。 提升训练 提升训练 任务实践 学习目标 课堂小结 4 课后作业 温度T/℃ 10 20 30 40 50 60 电流I/A 0.13 0.16 0.21 0.27 0.34 0.43 24 提升训练 提升训练 任务实践 学习目标 课堂小结 4 课后作业 4 .（1）热敏电阻是由 （选填“导体”“超导体”或“半导体”）材料制成的。经过讨论，同学们组装了如图乙所示的装置进行实验，实验中应保证电源电压 ； （2）点燃酒精灯，闭合开关进行实验，记录的数据如表丙所示，分析实验数据可知该热敏电阻的阻值随温度升高而 （选填“增大”或“减小”），所以 （选填“能”或“不能”）用该热敏电阻开展“探究电流与电压关系”的实验。 （3）为了得到这个热敏电阻在不同温度下的具体阻值，实验还需要增加的器材是 。 半导体 不变 减小 不能 电压表 25 提升训练 提升训练 任务实践 学习目标 课堂小结 4 课后作业 4 .（4）实验结束后，大家一起动手用这个热敏电阻和一个电压表改装成了一个指针式温度计，设计的电路如图丁所示，若要使电压表示数随温度升高而增大，则应将电压表并联在 （选填“ab”“bc”或“ac”）两端。 （5）实验中用“水浴”加热而不用酒精灯直接加热，请结合物理知识做出合理的解释： 。（写出一条即可） ab “水浴”加热可使热敏电阻受热均匀 26 课后作业 课后作业 任务实践 学习目标 课堂小结 5 提升训练 拓展作业 调研家电的温控元件，手绘“工作原理图” 课后 作业 习题作业 完成课本“自我检测”剩余题目 实践作业 改进电子测温装置 27 物 究 其 理 物理融生活，留心皆新知 感谢聆听！ 28 $$