第四节 跨学科实践：设计节能环保小屋（教学课件）物理新教材北师大版九年级全一册

该初中物理课件聚焦能源分类、清洁能源转化原理及建筑节能措施，通过水利发电站原理、能源利用历程等情境导入，衔接能量守恒等前序知识，搭建从认识能源到设计节能环保小屋的实践学习支架。 其亮点在于以跨学科任务链驱动科学探究，“选址-设计-制作-展示”环节融入热传递控制、能量转化等科学思维，模型制作与评价标准强化实践创新。助力学生提升科学态度与责任意识，为教师提供系统教学流程与可操作评价工具。

高 效 课 堂 16.4 跨学科实践：设计节能环保小屋 【九年级全一册·北师大版2024】 【第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子】 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 理解能源分类（一次 / 二次、可再生 / 不可再生），掌握节能技术的物理原理（隔热、光能利用） 物理观念 1 02 科学思维 通过小组设计，培养 “平衡节能与舒适” 的创新思维 03 科学探究 用实验测试材料保温性，综合多学科知识优化设计 04 科学态度与责任 增强环保意识，树立 “科技服务生活” 的责任感 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 教学重点 教学难点 清洁能源转化原理；建筑节能的物理措施（保温、采光） 多学科知识整合优化设计；平衡节能与居住舒适性 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 提高上游的水位增加水的势能 高水位的水快速向下流推动水轮机转动 发电机在水轮机的带动下旋转发电 人类社会的现代化，得益于自然界存在的可以为人类提供能量的自然资源。 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 1.能源： 能够提供能量的物质都被称为能源。 煤炭 风能 水能 电能 柴草 石油 各种能源的利用，极大的促进了人类文明的发展。 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 认识能源，了解能源可持续发展的途径 任务一 了解节能减排技术，结合选址地区的特点选择能源和节能措施，设计节能环保小屋 任务三 调查能源分布，为节能环保小屋选址 任务二 了解模型制作流程，制作节能环保小屋模型 任务四 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：认识能源 2.人类利用能源的历程 原始社会 柴薪能源 第一次工业革命 化石能源 第二次工业革命 电气时代 第三次工业革命 新能源时代 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：认识能源 3.能源分类 按能源的基本形态分类： 一次能源 二次能源 以天然形式存在于自然界的能源 由一次能源加工转化而来的能源 化石能源 风能 水能 电能 酒精 地热能 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：认识能源 3.能源分类 一次能源按能否在短期内再生分为： 不可再生能源 可再生能源 短期内无法从自然界得到补充 可以在自然界里源源不断地得到 化石能源 风能 水能 核能 太阳能 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：认识能源 当今世界能源结构： 以化石能源为主 当前面临的问题： 化石能源储量有限，能源消耗急剧增长，面临枯竭； 思考：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，总量保持不变，为什么还存在能源危机？ 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 任务一：认识能源 能源危机的三大核心原因： 原因1：化石能源不可再生核能 原因2：能量转化有方向性与损耗 原因 3：能源使用伴随污染 如何解决能源危机？ 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 任务一：认识能源 缓解能源危机的关键是： 核能 可再生能源 提高利用效率 开发新能源 如何选择新能源呢？ 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 任务一：认识能源 能源 应用 优点 缺点 太阳能 风能 核能 氢能 光伏发电、太阳能热水器、照明 清洁无害、资源充足、用之不竭 能流分散、受天气影响、成本较高 风力发电、风力提水 清洁低碳、资源丰富、部署灵活 依赖风力、有噪音 / 生态影响、需储能 核电站发电、船舶动力 能量密度高、低碳稳定、燃料成本低 核安全风险、核废料难处理、建设成本高 燃料电池汽车、工业炼钢 零排放、能量密度高、用途广泛 制储成本高、基础设施少、安全风险 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 任务一：认识能源 练习 【典例1】太阳是人类能源的宝库，下列说法错误的是（　　） A．太阳能是一次能源 B．太阳能是太阳内部发生聚变释放的能量 C．太阳能电池把太阳能转化为电能 D．集热器可以吸收太阳辐射并将其转化为化学能 D 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 任务一：认识能源 练习 【典例2】节约资源和保护环境是我国的基本国策。下列叙述不符合节能环保要求的是（　　） A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品 B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用次数 C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于 D．手机充完电后，不必拔下充电器 D 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 任务二：为节能环保小屋选址 我国能源特点： 总量丰富，但人均占有量不多，分布也不均匀。 我国能源分布： 水资源主要集中在西南地区；煤炭资源主要分布在西部和北部地区；西北地区太阳能丰富；沿海地区和西北地区风能丰富。 如果想靠太阳能供电，小屋选在西北还是东南？ 因地制宜开发能源和大力发展新能源 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 任务二：为节能环保小屋选址 小屋 “安家” 指南：选址的 3 大核心因素： 核心因素 1：能源可及性； 核心因素 2：气候适应性； 核心因素 3：地形与环境。 选好地址，小屋的节能措施如何设计呢？ 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 任务三：设计节能环保小屋 能源供给类 太阳能：屋顶安装太阳能热水器 太阳能：屋顶安装光伏板发电 风能：小型风力发电机（供电） 19 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：设计节能环保小屋 建筑节能类 外墙：用保温材料（减少热量流失） 门窗：装隔热玻璃（夏天隔热、冬天保温） 采光：夏天利用遮阳帘降低室温 20 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：设计节能环保小屋 建筑节能类 设计节能小屋草图——设计要求： 1.标注关键尺寸（用同一比例尺，如 1:100）； 2.明确标注节能技术与材料（如 “屋顶：太阳能板”“墙体：泡沫板”）； 3.兼顾功能需求（包含卧室、厨房、卫生间等基本空间，标注采光、通风口）。 画完设计图后，用思维导图梳理设计思路 21 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：设计节能环保小屋 练习 【典例3】如图是一种新型的风光互补景观照明灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用，下列解释正确的是（　　） A．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能 B．照明灯工作时，将风能转化为光能 C．太阳能电池板将电能转化为太阳能 D．利用风力发电时，“风扇”将风能转化为电能 D 22 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：设计节能环保小屋 练习 【典例4】人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。对于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A．现代生活离不开电，电能是一次能源 B．新能源的开发和利用技术难、成本高、无实用价值 C．风能、水能、太阳能等可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向 D．能量取之不尽，用之不竭，所以不用节约能源 C 23 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：制作节能环保小屋 设计流程： 材料建议： 纸箱（墙体）、塑料板（光伏板）、小风扇（风力发电机） 24 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：制作节能环保小屋 模型制作：保温隔热技术 1.核心目标： 减少小屋内外的热传递，保持室内温度稳定 2.技术原理： 热传递的三种方式（热传导、热对流、热辐射）及控制方法 3.制作步骤： 步骤1：选择保温材料（推荐泡沫板、棉花等） 步骤2：制作墙体（双层结构：外层硬纸板+内层泡沫板，接缝用胶水密封） 步骤 3：安装门窗（用透明塑料膜制作窗户，边缘用胶带密封，减少热对流） 4.注意事项： 材料裁剪要整齐，密封要严实，避免出现缝隙 25 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：制作节能环保小屋 模型制作：新能源转化装置 1.核心目标： 将太阳能转化为电能，为小屋提供照明 2.技术原理： 太阳能板→电能→LED 灯（能量转化路径） 4.制作步骤： 步骤1：连接电路（太阳能板正极→LED 灯正极，太阳能板负极→LED 灯负极，用胶带固定接口） 步骤2：安装太阳能板（固定在小屋屋顶，倾斜角度 30°-45°，面向光源） 步骤 3：调试（将太阳能板对准阳光或台灯，观察LED灯是否亮起） 5.备选方案： 小型风力发电机→LED 灯，安装在小屋顶部，需手动模拟风力 3.材料清单： 小型太阳能板（5V）、LED 灯、导线、电池盒（备用电源） 26 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：制作节能环保小屋 模型制作：采光与节水技术 1.核心目标： 利用光的反射与折射，增强室内自然采光，减少照明用电 3.制作步骤： 在小屋侧面安装透明塑料膜窗户，在窗户外侧下方安装铝箔反光板（倾斜 45°），将光线反射进室内 2.材料清单： 铝箔反光板、透明塑料膜（窗户） 一、采光技术 27 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：制作节能环保小屋 模型制作：采光与节水技术 1.核心目标： 收集雨水，用于浇灌小屋周围的‘绿化’（模拟） 3.制作步骤： 将塑料瓶固定在小屋屋顶边缘（作为集雨槽），用导管连接塑料瓶与小水盆，模拟雨水流下并收集 2.材料清单： 塑料瓶（裁剪底部）、导管、小水盆（收集容器） 二、节水技术 28 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：制作节能环保小屋 成果展示 1.介绍设计思路（选址、能源选择、功能布局）； 3.演示模型功能（如 LED 灯照明、雨水收集、反光采光）； 2.讲解核心技术与物理原理（重点说明保温、能源转化、采光 / 节水的物理依据）； 一、展示要求 4.分享创新点与改进方向。 29 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：制作节能环保小屋 成果展示 1.科学性（物理原理正确，技术应用合理）：4分； 3.可行性（模型制作规范，功能可实现）：2 分； 2.创新性（设计有新意，材料利用巧妙）：3分； 二、评价标准 4.表达清晰（讲解有条理，语言简洁）：1 分。 小组互评 + 教师点评 三、评价方式 30 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？ 31 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 .如图是某地区使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，下列说法正确的是（    ） A．光电池板是将太阳能转化为化学能 B．照明灯工作时，LED灯是将内能转化为电能 C．利用风力发电时，机械能转化为电能 D．蓄电池放电时，蓄电池将化学能转化为光能 C 32 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. 太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为各类太空飞行器提供能源的装置，电池板是把太阳能转化成 （填“一次”或“二次”）能源—电能；我国最新建成的“华龙一号”核电站采用的核反应方式与太阳内部的核反应是 （填“相同”或“不相同”）的，该反应用到的核原料属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站的大规模应用可显著减少温室气体排放，助力实现碳中和目标。 一次 不相同 不可再生 33 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.据统计，我省光伏发电输出创历史新高，光伏发电的核心部件是光电板。光电板吸收太阳能的多少是技术关键，它与什么因素有关？小明猜想光电板吸收太阳能的多少可能与光电板的面积、光照时间、光电板的颜色有关。根据以上猜想，小明设计实验方案，进行了实验探究，实验数据记录如表所示： 34 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.(1)该实验中光电板吸收太阳能的多少是通过 反映。 (2)由表中1、3两组数据，可初步得到的结论是 。由表中数据分析可知，制作太阳能光电板用 色较好。 (3)在安装光伏板时，需综合考虑地理位置、季节及光伏板类型等多重因素。季节变化亦需考虑，夏季可适当增大角度避免过热，冬季则可减小角度以充分吸收阳光。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题： 。 LED灯发光时间 光电板吸收太阳能的多少与光电板的面积有关 黑 光电板吸收太阳能的多少是否与光电板的角度有关 35 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 调研自己家或社区的节能设施（如 LED 灯、太阳能热水器、保温门窗）。 课后 作业 习题作业 完成课本“自我检测”剩余题目 36 物 究 其 理 物理融生活，留心皆新知 感谢聆听！ 37 $