资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 九年级 学期 秋季
课题 第4节　跨学科实践：制作简易热机模型
教学背景
1．教学内容分析 从教学内容上看，本节是九年级《内能的利用》一章的跨学科实践活动，是热机知识的实际应用。热机是人们获得动力的重要机械，它在生产生活中非常重要。学习简易汽轮机模型的原理以及如何设计、制作，能培养学生分析问题和工程设计的能力。从科学思维上看，本节通过设计热机的过程，培养学生建构物理模型的抽象思维。在制作热机模型的过程中，学生分析综合能力得到了提升。学生在已有经验的基础上，合理设计方案，制作并验证方案的合理性，有效提升学生推理论证和质疑创新能力。从科学探究的角度看，学生在设计和制作过程中发现问题、提出问题并解决问题。学生通过动手实践，交流评估等方式收集信息和处理信息，形成获取证据并作出解释的能力。 2．学情分析 从知识上看，学生已经学习了物态变化、内能及热机的相关概念。理解并学习过汽油机的四个冲程及能量转化等物理问题，对本节蒸汽轮机中水蒸气内能转化为物体机械能有一定的认识。通过热机的学习，学生也关注了“工程技术的一些目的是如何实现的”等相关问题。能从“热机对社会发展所产生的影响”的角度，体会科技进步对人类和社会发展的推动作用。从思维发展维度来看，初三学生已具备一定的抽象概括与科学推理能力。他们能够透过物理现象提炼本质规律，运用逻辑思维进行科学推理，在分析和解决问题的过程中初步掌握了构建物理模型的基本方法。在学习实践中，通过小组合作探究这一有效形式，学生的科学探究能力、动手操作能力和语言表达能力得以协同发展。他们在团队协作中共同设计实验方案、操作实验仪器、记录分析数据，并清晰准确地阐述研究成果。而在对物理模型进行反思与改进的过程中，学生敢于质疑既有认知，积极探索优化路径，这一过程充分激发了他们的创新思维，使其在科学思维的深度与广度上都得到进一步提升。
教学目标
物理观念 了解简易热机模型的主要结构，知道其工作的基本原理，进一步发展能量观念。 科学思维 通过对简易热机模型进行设计并对制作方法和过程提出改进建议，发展科学推理能力，培养质疑和创新意识。 科学探究 经历制作简易热机模型的实践过程，能根据实验方案进行规范、安全的实验操作，提高分析、解决问题的能力及动手操作能力。在成果展示与分享的过程中，能自我反思和听取他人意见，具有与他人交流的能力。 科学态度与责任 在制作简易热机模型的过程中，严谨认真，实事求是，善于与他人分享与合作，体会物理学对热机技术发展的促进作用。
教学内容
教学重点 了解简易汽轮机模型的基本原理；设计并制作简易汽轮机模型。 教学难点 设计并制作简易汽轮机模型。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
项目提出 （1）提出项目问题：什么是热机？热机的种类有哪些？ （2）播放介绍辽宁舰动力系统视频和介绍汽轮机视频。 （3）提出项目问题：汽轮机工作时，能量转化过程是什么？用什么物质提供动力？实验室用什么作热源？汽轮机的主要构造是什么？ 学生回顾已学知识并回答问题。 学生观看视频。 学生思考并回答问题。 工作时，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。水蒸气提供动力，实验室用酒精灯作为热源。主要构造是汽缸、喷嘴和叶轮。 通过复习热机相关概念，知道汽轮机是热机。 通过观看介绍辽宁舰动力系统的视频，体会汽轮机在国防发展中的研究价值。通过了解汽轮机动力系统的优势，激发制作简易汽轮机的兴趣，激发学生的民族自豪感，增强民族自信，提升社会责任感。通过观看介绍汽轮机的视频，了解汽轮机的构造和工作原理，为设计汽轮机模型奠定基础。
项目分析 设计汽轮机模型 1．布置任务 根据所给材料和工具：易拉罐、笔杆、叶轮、齿轮轴、轴套、空心圆管、木条、酒精灯、火柴、橡皮泥、热熔胶枪、支架和适量水。尝试设计汽轮机模型并制定实验方案。 2．提出问题：用什么制作汽缸、喷嘴和叶轮？ 3．提示安全注意事项。如酒精灯的正确使用方法及注意事项。 根据所给材料和工具，思考并设计汽轮机模型。 思考并进行讨论。 进行设计分享。 用易拉罐做汽缸，笔杆做喷嘴，用橡皮泥进行密封。将汽缸平放在支架上。用齿轮轴、轴套、空心圆管和木条组装叶轮。 明确实验操作的注意事项。 利用所给材料和工具，通过设置问题启发学生设计实验方案，培养实验设计能力。 引导学生设计模型。 增强学生安全操作意识，为后续的制作环节做好铺垫。
项目实施 一、前期准备 小组分工。 二、制作简易汽轮机模型 布置任务并进行指导。 1．根据实验设计方案，制作汽轮机的“动力装置”。汽缸和喷嘴，准备热源。 材料：易拉罐、笔杆、橡皮泥、支架和适量水。 步骤： （1）向易拉罐内装入适量水（50 mL左右）。 （2）将笔杆插入易拉罐孔中，用橡皮泥密封罐口。 （3）将易拉罐平放在支架上。 2．提示注意事项： （（1）摆放易拉罐时，喷嘴不要朝向人。 （2）操作过程中，皮肤不要接触高温易拉罐和高温蒸汽。 三、组装汽轮机的“叶轮” 1．根据所给材料和工具组装叶轮。 材料：叶轮、轮轴、轴套、空心管、木条和热熔胶枪。 步骤： （1）轮轴与叶轮连接，空心管插入轮轴，轴套固定于轮轴外端。 （2）用胶将木条固定在空心管上。 2．提示注意事项： （1）尽量避免木条与“叶轮”接触，让叶轮转动更顺畅。 （2）使用热熔胶枪时，请勿触碰金属部位，以免烫伤。 四、进行实验并调试汽轮机模型 指导学生进行分组实验。提示学生规范并安全操作。 分工合作。 小组合作组装汽缸、喷嘴。 提示实验注意事项。 小组合作组装叶轮，准备好酒精灯。 小组合作进行实验：点燃酒精灯加热汽缸，观察喷嘴处的蒸汽量。调试叶轮与喷嘴间距离，使叶轮转动。 引导学生能根据实验方案进行操作，提高学生观察、分析和解决实际问题的能力，培养动手操作能力，提升团队合作意识，再次增强实验安全意识。 引导学生关注实验安全。 提升学生实验操作与观察能力，同时培养学生团队协作与沟通能力。
展示交流 总结反思 指导学生填写交流表格，如遇到的问题、解决方案，及待解决问题等。 填写交流表格进行反思。分析问题及原因，总结得失。 各组就项目完成情况进行总结发言。 通过小组展示与交流，发展学生合作与交流的能力。 鼓励学生进行反思，总结实践经验，提出改进措施。引导学生克服困难，分析失败原因，并体验战胜困难、解决问题的喜悦。
板书设计
14.4　跨学科实践：制作简易热机模型 一、设计模型 二、制作“动力装置” 三、组装“叶轮” 四、调试装置 注意：不要触碰高温蒸汽
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