第十三章 简单电路《跨学科实践：调查电池的发展并制作水果电池》课时教案---2025-2026学年苏科版物理九年级上学期

该教案聚焦电池发展史、能量转化及水果电池原理，通过“未来能源侦探”角色情境，结合伽伐尼-伏打历史故事与伏打电堆模型，连接生活认知与科学原理，搭建从现象到本质的学习支架。 特色为跨学科融合与科学探究结合，以时间轴梳理电池发展体现科学思维，分组实验（控制变量探究电压影响）培养科学探究能力，中国新能源成就视频强化科学态度与责任。助力学生提升动手与跨学科思维，为教师提供结构化跨学科教学方案。

第十三章 简单电路《跨学科实践：调查电池的发展并制作水果电池》课时教案 学科 初中物理 年级册别 九年级上册 共1课时 教材 苏科版九年级上册 授课类型 跨学科实践课 第1课时 教材分析 教材分析 本课内容选自苏科版九年级上册第十三章“简单电路”中的跨学科实践活动，以“调查电池的发展并制作水果电池”为主线，将物理知识与历史、化学、工程学等多学科融合。教材通过讲述伏打电堆的发明历程，引导学生理解电池作为电源在现代生活中的广泛应用，同时设置动手实验任务，要求学生利用日常材料自制水果电池，并探究其电压变化规律。这一设计不仅深化了学生对电源、电流、电压等核心概念的理解，还培养了科学探究能力与创新意识。 学情分析 九年级学生已掌握电路的基本组成（电源、用电器、导线、开关）、电流与电压的测量方法，具备使用电压表和电流表的基础技能。他们对生活中常见的干电池、锂电池有直观认知，但对电池的原理和发展史缺乏系统了解。部分学生动手能力强，乐于参与实验探究；但也有学生对跨学科任务感到陌生，存在畏难情绪。因此，在教学中需通过真实情境激发兴趣，采用任务驱动法降低认知门槛，借助小组合作与教师示范突破操作难点，引导学生从“做中学”走向“思中悟”。 课时教学目标 物理观念 1. 能结合电池发展史说明电源的本质是将其他形式能转化为电能的装置，理解电池工作过程中能量转化关系。 2. 能解释水果电池的工作原理，明确金属片插入水果后形成电势差，从而产生微弱电流。 科学思维 1. 能通过对比不同水果、金属片组合的电压数据，归纳影响水果电池输出电压的因素，发展归纳推理能力。 2. 能设计实验方案验证“金属片间距、深度是否影响电压”，提升控制变量的科学思维水平。 科学探究 1. 能根据提示自主完成水果电池的组装，并用电压表或发光二极管判断是否有电，发展实验操作能力。 2. 能记录实验数据，绘制简单的表格，进行初步的数据分析与结论表达。 科学态度与责任 1. 能主动查阅资料，了解我国在新型电池研发领域的成就，增强民族自豪感与科技责任感。 2. 能在小组合作中合理分工，尊重他人意见，养成严谨求实的科学态度。 教学重点、难点 重点 1. 水果电池的制作过程及基本工作原理，理解金属与电解质溶液间发生氧化还原反应产生电压。 2. 使用电压表正确测量水果电池两端电压，判断正负极。 难点 1. 如何引导学生从“现象观察”上升到“原理理解”，建立“化学能→电能”的能量转化模型。 2. 在实验中有效控制变量（如金属片间距、插入深度），准确比较不同组合下的电压差异。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 PPT课件、伏打电堆模型、苹果/橙子若干、铜片、铁片、导线、电压表、发光二极管、记录单 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，激发探索欲望 【5分钟】 一、创设“未来能源侦探”角色情境 （一）、播放一段短视频：城市夜晚灯火通明，无人机飞行，手机充电不断 1. 教师提问：“同学们，你们知道这些设备靠什么持续运行吗？” 2. 引导学生回答：“电池！” 3. 进一步追问：“那你们知道最早的电池是谁发明的？它长什么样？” 4. 屏幕弹出文字：“1780年，意大利科学家伽伐尼发现青蛙腿抽搐，引发了一场关于‘生物电’的争论。” 5. 教师继续讲解：“后来，物理学家伏打通过反复实验，发现只要把两种不同的金属片夹在酸性物质中间，就能持续发电——这就是世界上第一种电池：伏打电堆。” 6. 展示实物模型或图片：两块锌片与一块铜片交替叠放，中间夹着浸过盐水的布条，连接导线后可点亮小灯泡。 7. 提问：“为什么这个装置能发电？它的能量来自哪里？” 8. 预设学生回答：“化学反应产生的能量。” 9. 小结：“没错！伏打电堆首次实现了化学能向电能的转化，开启了人类用电的新纪元。” 二、引出任务挑战：变身小小能源工程师 （一）、发布“跨学科实践任务卡” 1. 教师手持一张“任务卡”道具，大声宣布：“现在，请全体同学加入‘未来能源侦探团’，完成三项任务： ① 探秘电池发展历程； ② 调查生活中使用的各类电池； ③ 自制一个水果电池，测试它能否点亮LED灯！” 2. 强调：“你们不是普通实验员，而是未来的新能源科学家！每一个数据都可能改变世界。” 3. 出示课题板书：“《跨学科实践：调查电池的发展并制作水果电池》” 4. 介绍本节课流程：先了解电池史，再学习制作方法，最后动手实验、交流成果。 1. 观看视频，思考问题，积极举手回答。 2. 聚焦教师讲解，关注伏打电堆的构造与原理。 3. 以小组为单位，领取“任务卡”，明确本节课目标。 4. 激发好奇心，进入“侦探”角色，期待动手实验。 评价任务 任务理解：☆☆☆ 角色代入：☆☆☆ 兴趣激发：☆☆☆ 设计意图 通过真实历史事件引入，构建“科学发现—技术革新”的逻辑链条，增强学生的科学使命感；创设“侦探”角色情境，激活学习动机，使抽象的电池发展史变得生动有趣，为后续探究奠定情感基础。 知识建构，理解电池本质 【10分钟】 一、梳理电池发展脉络，理解科学进步的累积性 （一）、展示时间轴图示：从伽伐尼到现代锂电池 1. 教师展示动态时间轴PPT： - 1780年：伽伐尼发现“动物电” - 1800年：伏打发明伏打电堆（世界首个电池） - 1859年：普兰特发明铅酸蓄电池（可充电） - 1910年：碱性电池问世，寿命更长 - 1991年：索尼推出锂离子电池，开启移动时代 - 2020年至今：固态电池、钠离子电池等新技术涌现 2. 每个节点点击后出现简要说明与图片： - 伏打电堆：由锌、铜片与电解液构成，电压约0.7V - 铅酸电池：常用于汽车启动，可循环使用 - 锂电池：轻便高效，广泛应用于手机、电动车 3. 提问：“从伏打电堆到锂电池，有哪些共同点？又有哪些进步？” 4. 引导学生发现：所有电池都是将某种能量转化为电能，且效率越来越高，体积越来越小。 5. 小结：“电池的发展，本质上是人类对能量转换效率追求的结果。” 二、揭示电池的核心功能：能量转化装置 （一）、对比分析：不同电池的能量来源 1. 教师提问：“伏打电堆用的是什么材料？它们之间发生了什么？” 2. 学生回答：“锌和铜片，还有盐水。” 3. 教师演示：将铜片和铁片插入水中，连接电压表，显示微弱读数。 4. 解释：“当两种金属放入电解质溶液（如水果汁）中，会发生化学反应，一种金属失去电子成为阳极，另一种金属获得电子成为阴极，从而形成电势差——这就是电压的来源。” 5. 板书关键词： - 氧化反应（失电子） → 阳极（负极） - 还原反应（得电子） → 阴极（正极） 6. 强调：“这不仅是物理现象，更是化学反应的结果，体现了跨学科融合的魅力。” 1. 观察时间轴，倾听教师讲解，记下关键节点。 2. 小组讨论：找出电池发展的共同特征与演变趋势。 3. 思考问题，尝试回答“能量如何转化”。 4. 关注实验现象，理解“化学能→电能”的转化机制。 评价任务 概念理解：☆☆☆ 归纳能力：☆☆☆ 跨学科意识：☆☆☆ 设计意图 借助时间轴可视化呈现电池发展史，帮助学生建立纵向知识结构；通过对比分析不同电池类型，强化“电源=能量转换装置”的核心概念；结合实验演示，实现“理论—现象—原理”三者联动，促进学生从感性认知走向理性理解。 动手实践，探究水果电池奥秘 【15分钟】 一、分组实验：制作并检测水果电池 （一）、分发实验材料包，明确步骤与安全事项 1. 教师展示材料包：苹果1个、铜片2片、铁片2片、导线4根、电压表1台、发光二极管1个、记录表1张。 2. 强调操作规范： - 金属片不能接触，否则短路； - 插入深度保持一致（约1.5cm）； - 电压表红表笔接铜片，黑表笔接铁片。 3. 指导学生阅读“制作指南”卡片： - 步骤1：将铜片和铁片插入苹果两侧，距离约3cm。 - 步骤2：用导线连接铜片与电压表正极，铁片与负极。 - 步骤3：观察电压表读数，记录数值。 - 步骤4：尝试更换为橙子、柠檬，重复实验。 4. 提醒：“如果电压太低（小于0.5V），可用多个水果电池串联提高电压。” 二、探究影响电压的因素 （一）、设计对比实验，控制变量 1. 教师提问：“如果我把两个金属片插得更近一点，电压会变大吗？” 2. 引导学生设计实验方案： - 保持水果种类、金属片材质不变； - 改变金属片间距（3cm、2cm、1cm）； - 每次测量电压并记录。 3. 教师巡视指导，纠正错误连接方式，提醒注意读数精度。 4. 鼓励学生提出新问题： - “如果只换金属片呢？” - “插得深一点会不会更好？” 5. 教师总结：“科学研究的关键在于控制变量，才能得出可靠结论。” 三、验证电流路径：用LED灯检验发电效果 （一）、尝试点亮发光二极管 1. 教师演示：将水果电池与LED灯连接，观察是否发光。 2. 提问：“为什么有的组没亮？可能是什么原因？” 3. 学生讨论后回答： - 电压太低； - 接线错误； - 金属片氧化导致接触不良。 4. 教师补充：“LED灯需要一定电压才能点亮，通常需0.8V以上，所以单个水果电池很难成功，建议串联多个电池。” 5. 指导学生将两个水果电池串联：第一个的铜片连第二个的铁片，其余端口接电压表或LED。 1. 小组分工明确，一人负责插片，一人负责接线，一人负责读数，一人记录。 2. 按照步骤组装水果电池，认真测量并记录数据。 3. 改变金属片间距，重复实验，比较电压变化。 4. 尝试用LED灯检测，失败后分析原因，调整策略。 评价任务 操作规范：☆☆☆ 数据记录：☆☆☆ 问题解决：☆☆☆ 设计意图 通过真实实验任务，让学生亲历“发现问题—设计方案—动手验证—反思改进”的完整探究过程；强调控制变量法的应用，培养严谨的科学态度；鼓励失败后的反思与调整，体现“试错即成长”的教育理念，真正落实“做中学”。 交流展示，提升表达与评价能力 【10分钟】 一、小组汇报实验成果 （一）、每组派代表上台展示实验成果 1. 教师邀请3个小组上台展示： - 小组A：用苹果+铜铁片，测得电压0.6V - 小组B：用柠檬+铜锌片，测得电压0.9V - 小组C：用两个水果电池串联，成功点亮LED灯 2. 每组需说明： - 使用的水果与金属片 - 测得的电压值 - 是否成功点亮LED灯 - 实验中遇到的问题及解决办法 3. 其他同学认真倾听，做好笔记，准备提问。 二、开展互评与教师点评 （一）、组织学生进行“星级评价” 1. 教师发放“评价卡”： - 实验设计合理性：☆☆☆ - 数据真实性：☆☆☆ - 创新性与实用性：☆☆☆ 2. 学生根据发言内容打星，教师汇总反馈。 3. 教师点评： - 表扬小组C的创造性连接方式； - 指出个别组数据记录不清晰的问题； - 强调“证据支持结论”的重要性。 4. 总结：“今天的每一组都像真正的科学家，你们的数据、图表、发言，都在书写科学故事。” 1. 每组派代表上台展示实验成果。 2. 其他同学认真倾听，记录亮点与疑问。 3. 根据评价标准，给各组打星评分。 4. 提出质疑或补充观点，参与互动交流。 评价任务 表达清晰：☆☆☆ 逻辑严谨：☆☆☆ 互动积极：☆☆☆ 设计意图 通过“展示—互评—反馈”闭环，提升学生的语言表达与批判性思维能力；鼓励多元表达，尊重个体差异；通过星级评价工具，实现过程性评价与结果性评价相结合，培养学生自我反思与团队协作意识。 总结升华，展望未来能源 一、回归主题，拓展社会责任 （一）、播放中国新能源电池产业宣传片片段 1. 教师播放30秒短视频： - 宁德时代工厂自动化生产锂电池 - 中国电动车出口量全球第一 - 太阳能+储能电站项目落地西部 2. 提问：“我国在电池领域取得了哪些领先成就？” 3. 学生回答：“锂电池产量世界第一”“比亚迪、宁德时代引领全球”“推动绿色出行” 4. 教师总结：“从伏打电堆到中国智造，我们见证了科技进步的力量。而你们今天做的水果电池，正是未来新能源探索的起点！” 二、布置课后延伸任务 （一）、发布“未来能源计划书”作业 1. 要求学生以“我眼中的未来电池”为主题，写一篇不少于300字的小短文： - 描述你想象的一种新型电池（如：氢燃料电池、核聚变电池、植物电池） - 说明它的优点与应用场景 - 表达你希望为环保事业做出怎样的贡献 2. 鼓励学生图文并茂，可附草图或思维导图。 3. 明确下节课将进行“最佳创意奖”评选。 1. 观看视频，感受国家科技实力，产生民族自豪感。 2. 思考未来能源发展方向，畅想科技创新。 3. 领取“未来能源计划书”任务单，开始构思写作内容。 评价任务 情感共鸣：☆☆☆ 社会责任：☆☆☆ 创意表达：☆☆☆ 设计意图 将课堂知识与国家战略、生态文明建设相联系，厚植家国情怀；通过开放性写作任务，延续探究热情，激发学生对未来科技的想象与责任感，实现从“知识学习”到“价值塑造”的跨越。 作业设计 一、基础巩固题 1. 请写出伏打电堆的发明者及其主要贡献。 2. 电池是一种将______能转化为______能的装置。 3. 水果电池中，铜片通常是______极，铁片通常是______极。 4. 为什么单个水果电池很难点亮LED灯？请从电压角度解释。 5. 请列举三种生活中常见的电池类型，并写出它们的主要用途。 二、拓展应用题 6. 小明想用三个苹果制作一个能点亮LED灯的电池组，请你帮他设计连接方式，并画出电路图。 7. 为了研究“金属片插入深度对电压的影响”，请设计一个实验方案，包括实验器材、步骤、变量控制和预期结果。 8. 你认为未来最有可能取代锂电池的电池类型是什么？为什么？请结合环保、成本、效率等方面说明理由。 9. 请你为“青少年新能源科普展”设计一句宣传口号，要求简洁有力，体现科学精神与环保理念。 【答案解析】 一、基础巩固题 1. 发明者：亚历山德罗·伏打；贡献：发明了世界上第一个电池——伏打电堆，首次实现了持续发电。 2. 化学能；电能。 3. 正；负。 4. 因为单个水果电池产生的电压一般低于0.5V，而LED灯通常需要0.8V以上才能发光，所以无法点亮。 5. 示例：干电池（用于遥控器）、锂电池（用于手机）、铅酸蓄电池（用于电动车）。 二、拓展应用题 6. 将三个水果电池串联：第一个的铜片连接第二个的铁片，第二个的铜片连接第三个的铁片，最后用第三个的铜片和第一个的铁片接LED灯。 电路图示意： [苹果]—[Cu]—[Fe]—[苹果]—[Cu]—[Fe]—[苹果]—[Cu]—[LED]—[Fe] 7. 实验方案： - 器材：苹果、铜片、铁片、电压表、刻度尺、导线 - 步骤：① 保持水果种类、金属片材质、间距相同；② 分别将金属片插入深度为1cm、1.5cm、2cm，测量电压；③ 重复三次取平均值 - 控制变量：水果、金属片、间距 - 预期结果：插入深度越深，电压可能略有升高，但存在饱和点 8. 答案开放，合理即可。例如：氢燃料电池，因氢能燃烧产物仅为水，无污染，且能量密度高，适合长途运输。 9. 示例：点亮未来，从一颗果子开始！ 板书设计 跨学科实践：调查电池的发展并制作水果电池 一、电池发展史 1780年 伽伐尼→生物电争议 1800年 伏打→伏打电堆（化学能→电能） 1991年 锂电池→移动时代来临 2020年 固态电池→未来方向 二、水果电池原理 金属片 + 水果汁 → 氧化还原反应 → 产生电压 铜片：正极（得电子） 铁片：负极（失电子） 三、实验要点 ▶ 控制变量：间距、深度、水果种类 ▶ 串联增压：多电池连接提高电压 ▶ 安全提示：勿触碰金属片，防止短路 教学反思 成功之处 1. 以“未来能源侦探”角色贯穿全程，极大提升了学生参与度与学习主动性。 2. 实验设计贴近生活，材料易得，学生动手体验充分，真正实现了“做中学”。 3. 注重跨学科融合，将物理、化学、历史知识有机整合，拓宽了学生视野。 不足之处 1. 部分小组因金属片氧化严重导致实验失败，需提前准备备用材料。 2. 个别学生在控制变量方面仍显混乱，需加强实验设计训练。 3. 时间分配略紧，部分小组未能完成所有对比实验，下次可适当延长实践时间。 学科网（北京）股份有限公司 $