22.3 跨学科实践：为节约能源设计方案-【绿卡初中创新题】2025-2026学年九年级下册物理同步教案(人教版·新教材)河北专版

该初中物理教学设计聚焦能量转移转化的方向性及材料热导率，通过列举生活中能源浪费现象导入，联系能量知识，引导学生以设计家庭节能方案为项目支架展开学习。 此跨学科实践课整合科学、工程、材料知识，学生调查家庭能源使用、设计保温方案并制作模型测试（如用纸箱模拟房屋，聚苯板做保温材料比较温度变化），培养科学探究与科学态度，提升解决实际问题能力，为教师提供可操作的实践教学范例。

课题 第二十二章 第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案 1课时 授课教师 授课类型 新授课 教学目标 1.认识能量的转移和转化具有方向性。 2.了解什么是材料的热导率。 3.培养学生观察、分析、解决问题的能力,将所学知识应用于实际生活的能力。 重点难点 重点：节约能源方案的设计与实施。 难点：实践过程中科学、工程、技术、材料等不同学科的知识整合应用。 教学方法 了解生活中浪费能源的现象,树立节能减排的意识。通过调查家庭中能源使用情况,确定节能优化对象和改进方法，学生在讨论交流中归纳节约能源的方法。 教学准备 课件、纸箱、聚苯板、剪刀、美工刀、胶水、双面胶、寒暑表、玻璃片、玻璃胶等。 教学过程 一、项目提出 提出问题:你在生活中见到了哪些浪费能源的情况? 学生举例:如电资源浪费、水资源浪费、燃气资源浪费、交通资源浪费等。 教师总结:能量的转移和转化具有方向性,我们要为节能和环保作出贡献,可以从优化家中能源的使用入手,制订优化家庭能源使用的方案。 二、项目分析 1.了解家庭使用能源的具体情况。 2.提出优化方案,分析它的有效性和可行性,讨论交流,对方案进行改进。 三、项目实施 1.调查家中能源的使用情况 学生课前调查家庭中能源的使用情况,填写在自己设计的表格中,可以参照课本“表1”。 部分小组上台进行展示交流,并大致说明自己家中能源的使用情况,包括能源的种类、用途,哪种能源使用的最多及大致消耗量等。 2.选取优化对象与确定改进方法 ①根据调查结果,思考家中哪些方面的能源使用可以优化?哪些是要优先改进的? 学生讨论交流:家庭用电的优化、天然气的优化、燃油车使用的优化等。 ②学生讨论交流:优化能源使用的方法有哪些? 学生展示:节约能源;多用新能源(如太阳能、地热能等);利用技术手段提高能源利用率(如为房屋加保温层,减少能量损失;使用新能源汽车代替燃油车等)。 ③确定节能方法时,需要从哪些角度分析?如何分析? 以新能源汽车代替燃油汽车为例进行分析。 学生讨论交流: ①比较新能源汽车是否节约能源,是否环保,相同速度下比较“百公里耗电”和“百公里耗油”,还要考虑新能源汽车的电池使用时间。 ②还要考虑家庭出行需要,需要分析出行的时间,新能源汽车的续航里程,充电桩的多少、充电时间、电池在不同天气的衰减程度等。 2.制订与检验设计方案 教师说明:本节课我们以课本中的方案一进行研究,研究为房屋加装保温层后的节能情况。 (1)明确思路、选取材料 [合作学习] 阅读课本“方案一”,提出以下要求: ①使用保温材料的原理是什么? 减少与外界的热传递。 ②材料的保温性能与哪些因素有关? 保温材料的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积,以及外界的温度等有关。 ③什么是热导率?选择保温材料时,选择热导率大的材料还是热导率小的材料? 课件展示热导率,是表示材料热传导能力大小的物理量。热导率越大,说明导热能力越强;越小,导热能力越弱。选择热导率小的材料,减少热传递。课件展示生活中常见的保温材料。有矿棉、岩棉、玻璃棉、挤塑板等。 ④除了考虑保温材料的热导率外,还要考虑哪些因素? 材料的环保性、价格、耐火性、是否容易安装等。 ⑤分析课本“表2”,什么材料适合用做保温材料? 从表中选择1~2种填写在课本表格中进行比较。 小组展示“表3”,并大致说明选择的理由。 材料名称 热导率 环保性 价格 耐火性 易安装程度 …… 材料1 材料2 材料3 …… 学生:根据各种材料的保温性能对比,应选择热导率低的聚苯板做外墙的保温材料,窗户选择中空的双层玻璃,入户门选择铝合金、双层玻璃门,房间门选择木门。 (2)确定方案 小组讨论设计方案,提出以下问题: ①哪些部位安装保温材料? 外墙、屋顶、窗户、入户门等。 ②保温材料的规格、尺寸? 课件展示聚苯板的常见规格: ①2 m×0.6 m:适用于一般建筑保温需求。 ②4 m×1.2 m:适合大面积施工,减少接缝,提高施工效率。 厚度: 10 mm:用于轻度保温需求,通常应用于薄层保温或隔音。 20 mm:适合一般保温需求,如外墙保温、地面保温等。 30 mm:用于墙体和屋顶的中等保温需求。 50 mm:适合较高保温要求的场所,如冷库、钢结构屋面等。 60 mm:用于需要更高保温效果的建筑部分,例如屋顶保温。 75 mm、100 mm:用于特别需要高保温性能的场所。 教师点拨:根据“家”的模型来确定保温材料的规格。 ③门窗应该怎样做保温处理? 入户门、窗户加保温材料,做密封处理(如加密封条、打胶等)。 讨论完成后把设计方案填写在课本“表4”中。各小组进行展示交流。 (3)制作模型与测试 [小组合作制作模型] 小组做好分工,分工合作制作模型,教师巡视指导。 ①制作简易模型来模拟家,如纸箱、木箱等。 ②把保温材料安装在“家”的各个部位,如外墙、屋顶、窗户、入户门等。 ③检验保温效果,将温度计分别放在没有保温材料和有保温材料的“家”的模型内,教师提供电暖器,各小组把制作好的模型放在电暖风或电吹风旁边,经过相同的时间比较“家”中温度计的示数变化情况。 四、展示交流 1.各小组展示制作的“家”的模型,并说明制作过程,用实验数据来说明保温效果。说明制作过程中遇到的困难,以及是怎样处理的? 2.归纳具体的家庭能源使用的优化方法,如果你的家庭按照设计方案优化能源的使用,每年会节约多少能源?如果全国所有家庭都采取类似的措施会节约多少能源? 3.反思节约能源设计方案是否合理,课后与同学进行交流,对你的设计方案进行优化。 三、课堂小结 请结合本节学习过程，总结自己对本节课学习的收获，以思维导图的形式进行展示。 四、板书设计 一、项目提出:为节约能源设计方案 二、项目分析 1.家庭使用能源的具体情况 2.优化方案 三、项目实施 1.调查家中能源使用情况 2.选取优化对象、确定改进方法 3.制订与检验设计方案 四、展示交流 教学设计反思 本节跨学科实践涉及科学、工程、技术、材料等不同学科的知识整合应用,超越分学科教学局限、在真实的问题解决中培养学生的知识技能、跨学科应用能力,鼓励和促进学生在实践中充分发挥自己的个性特长与创造性,在实践的过程中不断发现问题、解决问题。在教法上,采用讲解、演示、小组讨论、实践操作等方法充分调动学生的学习积极性,充分发挥学生的主体学习地位,放手让学生去实践、探索。在学法上,让学生通过自学、自己动手,体会在合作交流中感受探究的乐趣,提高课堂学习效率。同时通过实际操作与团队合作,提高学生的动手能力和创新思维。 学科网（北京）股份有限公司 $