第7章跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作导学案--2025-2026学年九年级化学沪教版下册

该初中化学导学案围绕“发热袋的模拟制作”展开，核心知识点为铁粉缓慢氧化的放热原理，课前预习回顾氧化反应、能量变化等教材内容，课中通过实验探究活性炭吸附、氯化钠催化等材料作用及配比优化，结合物理热传递知识形成“原理—材料—应用”学习支架，配套实验操作视频。 特色在于采用项目式探究与分层任务设计，通过对比实验、数据分析培养科学思维，自主制作与优化提升科学探究与实践能力，强调安全环保与跨学科融合落实科学态度与责任，习题贴合教材重难点且兼具启发性，助力学生构建知识关联与实践能力。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 九年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据义务教育化学新课标要求，本次跨学科实践活动立足溶液能量变化核心知识，引导学生探究化学放热反应原理，掌握简易发热袋的制作方法。融合物理热传递、工程设计等跨学科知识，培养学生实验操作、方案设计与问题优化能力。让学生体会化学技术在生活中的应用，树立安全实验、绿色环保、学以致用的科学理念，落实实践育人核心目标。 学习目标 化学观念：认识物质溶解、化学反应的能量变化，掌握发热袋放热的微观原理。 科学思维：通过对比实验、数据分析，推理材料作用与放热规律，建立模型认知。 科学探究与实践：自主完成发热袋设计、制作与优化，提升动手与创新能力。 科学态度与责任：感受化学服务生活的价值，强化安全、环保意识，培养团队协作与精益求精的探究精神。 重难点 重点：掌握发热袋核心放热原理，理解铁粉氧化、活性炭吸附、氯化钠催化的协同作用；熟练掌握简易发热袋的制作流程与操作规范。 难点：区分缓慢氧化与剧烈氧化的差异，精准分析实验材料配比对发热温度、时长的影响；结合跨学科知识优化发热袋性能，解决实验发热不均、时长不足等实际问题。 资源与 建议 教学资源：实验器材（铁粉、活性炭、氯化钠、蒸馏水、密封袋、温度计、烧杯、玻璃棒）、生活成品发热袋、实验操作视频、跨学科知识拓展资料、实验数据记录表。依托沪教版新教材溶液、氧化反应相关内容，衔接物理热传递、工程设计知识。教学建议：采用项目式探究教学，以生活问题为驱动，分层设计探究任务。课前引导学生自主预习原理，课中聚焦实验探究与方案优化，课后开展创新拓展。严格落实安全实验规范，强调防烫伤、防粉末洒落，鼓励小组合作探究，引导学生结合配比数据优化实验方案，落实跨学科融合育人目标。 学习过程 （一）课前预习案 本次预习案紧扣沪教版九年级下册新教材内容，聚焦发热袋制作的前置知识、生活认知、基础猜想，帮助学生搭建知识框架，为课中实验探究筑牢基础，所有习题均贴合教材重难点，兼顾基础性与启发性。 预习目标 1. 回顾教材中氧化反应、缓慢氧化、物质能量变化的核心知识点，区分放热反应与吸热反应。2. 了解生活中一次性发热袋的用途、使用特点，初步猜想其发热原理。3. 熟悉实验所需药品与器材，预判实验操作注意事项与安全风险。4. 初步建立跨学科思维，关联物理热量传递相关知识，为实验优化铺垫基础。 预习填空题 1. 物质发生化学反应时，常常伴随________变化，分为放热反应和吸热反应，生活中常见的放热氧化反应有________。 2. 缓慢氧化是进行得很缓慢、不易被察觉的氧化反应，该过程________（填“会”或“不会”）放出热量，铁生锈属于典型的________。 3. 沪教版教材指出，发热袋的核心发热原理是铁粉在________、________的共同作用下发生缓慢氧化，释放热量。 4. 发热袋中活性炭的主要作用是________，能够吸附氧气和水分，加快反应速率；氯化钠的作用是________，进一步加速铁的氧化反应。 5. 从物理角度分析，发热袋产生的热量通过________方式传递给人体，实现取暖、热敷的效果。 预习选择题 1. 下列关于铁的缓慢氧化说法正确的是（ ） A. 反应速率极慢，不释放热量 B. 属于化学变化，伴随能量释放 C. 与铁丝燃烧反应原理不同 D. 反应后固体质量不变 2. 发热袋中添加氯化钠的主要目的是（ ） A. 增加发热袋重量 B. 吸收空气中的水分 C. 加快铁粉氧化速率 D. 提高发热温度 3. 下列不属于发热袋制作所需实验器材的是（ ） A. 密封塑料袋 B. 温度计 C. 酒精灯 D. 玻璃棒 预习简答题 1. 结合教材知识，简述一次性发热袋开封后才会发热的原因。 2. 观察生活中的发热袋，说说使用过程中有哪些注意事项，结合化学知识分析原因。 预习思考探究题 1. 结合跨学科知识，思考为什么发热袋需要密封保存？开封后持续发热一段时间后会逐渐降温失效？ 2. 猜想：改变铁粉、活性炭、氯化钠的配比，是否会影响发热袋的发热温度和发热时长？请简要说明猜想依据。 预习总结 通过课前预习，学生可系统回顾教材核心知识，建立生活现象与化学原理的关联，明确本次实践活动的探究核心。同时自主发现疑问，带着问题进入课堂，提升课中探究的针对性与高效性，初步形成“原理—材料—应用”的认知逻辑。 （二）课中探究案 课中探究案以新教材跨学科实践要求为核心，采用“问题驱动—合作探究—实验验证—总结优化”的流程，设置分层探究任务，融合化学、物理、工程设计知识，全面落实核心素养培养目标，全程以学生自主探究、小组合作为主。 探究主题：模拟制作简易发热袋，探究发热原理与最优配比 探究目标 1. 精准掌握发热袋放热的化学原理，厘清各实验材料的作用。2. 熟练完成简易发热袋的组装、测试实验，规范实验操作流程。3. 通过对比实验，探究药品配比对发热效果的影响，学会优化实验方案。4. 整合跨学科知识，分析发热袋的使用优势与不足，提出创新改进思路。 探究任务一：原理深度探究（基础层） 结合沪教版九年级下册氧化反应、缓慢氧化知识点，小组讨论完成以下问题，夯实理论基础。 1. 铁发生缓慢氧化的反应物是什么？生成物主要是什么？请写出核心反应的文字表达式。 2. 对比铁丝在氧气中剧烈燃烧与铁生锈的缓慢氧化，分析两个反应的相同点和不同点。 3. 结合教材内容，完整阐述活性炭、氯化钠、蒸馏水在发热袋中的协同作用，说明三者缺一不可的原因。 4. 从能量转化角度分析，发热袋工作时实现了什么能量向什么能量的转化？ 小组讨论总结：发热袋的核心工作机制为：密封状态下隔绝氧气和水分，铁粉不发生反应；开封后空气进入，在氯化钠催化、活性炭吸附、水分参与的条件下，铁粉快速发生缓慢氧化，持续释放热量，实现持续发热。 探究任务二：实验方案设计与操作（进阶层） 结合教材实验要求，小组自主设计实验方案，明确实验步骤、变量控制、数据记录方式，规范完成实验操作。 实验药品：还原铁粉、活性炭粉末、氯化钠固体、蒸馏水 实验器材：一次性密封保鲜袋、温度计、烧杯、玻璃棒、电子天平、药匙、滤纸 实验步骤： 1. 称量药品：用电子天平分别称量固定质量的铁粉、活性炭、氯化钠，记录药品质量。 2. 药品混合：将三种固体药品倒入烧杯中，用玻璃棒充分搅拌均匀，保证药品混合均匀。 3. 添加水分：向混合粉末中滴加适量蒸馏水，轻微搅拌，使粉末微微湿润（无积水）。 4. 密封测温：将混合药品快速装入密封袋，挤出袋内多余空气并密封，插入温度计，静置观察。 5. 数据记录：每隔固定时间记录一次温度计示数，观察发热温度变化、发热持续时长，记录实验现象。 6. 重复实验：更换不同药品配比，重复上述操作，完成多组对比实验。 实验变量设置：控制铁粉质量不变，分别改变活性炭、氯化钠的用量，探究配比对发热效果的影响。 实验注意事项：严格遵守安全规范，避免粉末洒落；实验过程中避免长时间紧贴皮肤，防止烫伤；实验结束后统一回收废弃物，绿色环保处理。 探究任务三：实验数据分析与结论总结（提升层） 各小组整理实验数据，对比不同配比下的最高发热温度、发热启动时间、持续发热时长，完成以下探究问题。 1. 对比多组实验数据，分析活性炭用量过多或过少，对发热效果分别有什么影响？ 2. 氯化钠用量不足时，发热袋发热速度变慢、温度偏低的原因是什么？ 3. 水分过多或过少会导致实验失败，请分别分析两种情况的实验弊端。 4. 根据实验数据，总结出简易发热袋的最优药品配比范围，说明配比依据。 小组实验结论汇总：适量的活性炭可充分吸附氧气与水分，加快反应启动；适量氯化钠可高效催化氧化反应，提升发热效率；水分是反应发生的必要条件，过量会稀释药品、降低温度，过少则反应无法顺利启动。合理配比可实现发热启动快、温度适宜、时长持久的效果。 探究任务四：跨学科拓展与方案优化（创新层） 结合物理热传递、工程设计、生活应用等跨学科知识，结合新教材拓展内容，开展创新探究，解决实际问题。 1. 物理融合探究：为什么密封厚度、材质不同的发热袋，发热时长存在差异？如何通过改变密封袋材质延长发热时间？ 2. 生活应用探究：医用热敷发热袋、冬季取暖发热袋的发热温度要求不同，请结合实验原理，说明如何调整配比适配不同使用场景。 3. 创新优化设计：本次制作的简易发热袋为一次性产品，请结合所学知识，设计可重复使用的发热袋简易方案，说明设计原理。 4. 安全与环保探究：分析自制发热袋可能存在的安全隐患，提出对应的改进措施；说明实验废弃物的环保处理方式。 课中当堂检测 1. 发热袋发热过程中发生的变化是________（填“物理变化”或“化学变化”），理由是________。 2. 发热袋能持续发热的核心原因是铁粉发生________，持续释放热量。 3. 简述优化发热袋发热效果的两种具体方法：________、________。 板书设计 跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 1. 核心原理 铁粉缓慢氧化放热（化学变化） 能量转化：化学能→热能 2. 药品作用 铁粉：核心反应物（放热主体） 活性炭：吸附O₂、H₂O，加快反应 氯化钠：催化加速氧化反应 蒸馏水：参与反应，提供反应环境 3. 制作核心流程 称量→混合→润湿→密封→测温→优化 4. 跨学科优化 物理：热传递、密封保温 工程：配比优化、安全设计 生活：适配场景、绿色环保 5. 重难点总结 重点：原理、制作流程、材料作用 难点：配比优化、跨学科综合应用 参考答案 （一）课前预习案答案 预习填空题 1. 能量；铁生锈、食物腐烂（合理即可） 2. 会；缓慢氧化 3. 氧气；水分 4. 吸附氧气和水分，加快反应速率；作催化剂，加速铁的氧化 5. 热传导 预习选择题 1. B 2. C 3. C 预习简答题 1. 发热袋密封保存时隔绝氧气和水分，铁粉无法发生氧化反应，无热量释放；开封后空气和水分进入袋内，铁粉发生缓慢氧化，持续放热。 2. 避免直接贴身高温使用，防止烫伤；不可破损漏粉，铁粉、活性炭粉末会污染皮肤、衣物；不可放入高温环境，会加速反应、缩短使用时长。 预习思考探究题 1. 密封保存可隔绝氧气和水分，防止铁粉提前氧化失效；开封后铁粉持续消耗，氧气、水分逐渐减少，氧化反应停止，热量不再释放，因此逐渐降温失效。 2. 会影响。药品配比不同，会改变氧化反应速率与反应程度，进而改变发热启动速度、最高温度和持续时长，配比合理发热效果更佳。 （二）课中探究案答案 探究任务一 1. 反应物：铁、氧气、水；生成物：铁锈（主要成分为氧化铁水合物）；文字表达式：铁+氧气+水→铁锈 2. 相同点：均为氧化反应、均放热、均生成氧化物；不同点：铁丝燃烧反应剧烈、速率快、发光放热明显；铁生锈反应缓慢、无发光现象、放热温和。 3. 铁粉是放热核心反应物；活性炭吸附氧气和水分，为反应提供充足反应物；氯化钠催化加快反应速率；水分是反应发生的必要条件，四者协同保障持续稳定放热。 4. 化学能转化为热能。 探究任务三 1. 活性炭过少，吸附的氧气、水分不足，反应启动慢、发热弱；活性炭过多，稀释铁粉浓度，降低整体发热温度与时长。 2. 氯化钠为反应催化剂，用量不足时催化效果弱，铁粉氧化速率缓慢，发热速度慢、温度低。 3. 水分过多：粉末积水，隔绝氧气，阻碍反应进行，发热效果差；水分过少：反应缺少介质，无法顺利启动，无明显发热现象。 4. 最优配比：铁粉为主，活性炭、氯化钠适量搭配，水分微微湿润无积水，该配比可保障反应快速启动、温度适宜、时长持久。 探究任务四 1. 密封袋材质越厚、密封性越好，热量散失越慢，发热时长越长；薄材质散热快，发热时长较短。可选用加厚密封袋、多层包裹的方式延长发热时间。 2. 医用热敷需温和恒温，可减少氯化钠用量、适当降低活性炭配比，减缓反应速率；冬季取暖需高温长效，可适当增加活性炭和氯化钠用量，提升反应效率。 3. 可采用过饱和醋酸钠溶液体系，利用结晶放热、溶解吸热的可逆原理，实现重复发热；通过加热溶解、冷却结晶循环使用。 4. 安全隐患：温度过高易烫伤、粉末泄漏污染；改进措施：控制药品配比、加装透气缓冲层；废弃物统一回收，分类处理，避免环境污染。 课中当堂检测 1. 化学变化；有新物质铁锈生成 2. 缓慢氧化反应 3. 优化药品配比、选用加厚密封袋、控制适量水分（任意两点即可） ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $