初中物理实践 探究红外测温仪表格教案设计

这是一份初中物理实践 探究红外测温仪表格教案设计，共3页。教案主要包含了15分钟，10分钟，答案解析等内容，欢迎下载使用。
学科
初中物理
年级册别
九年级全一册
共1课时
教材
沪科版《物理》九年级全一册
授课类型
实践探究课
第1课时
教材分析
教材分析
本课节选自沪科版九年级物理“第二十章 电磁波与信息时代”中的实践活动内容，聚焦于红外测温仪的工作原理与应用。教材通过真实生活情境——疫情防控期间体温筛查，引导学生从科学问题出发，开展跨学科探究活动。该内容将电磁波知识（特别是红外线）与现代技术融合，体现物理与社会生活的紧密联系，有助于培养学生科学思维、探究实践和科学态度与责任。同时，本节以“问题缘起—活动方案—交流评价—拓展研究”为主线，构建完整的探究闭环，是落实新课标中“科学探究”核心素养的重要载体。
学情分析
九年级学生已掌握光的传播、电磁波的基本概念及红外线的初步知识，具备一定的实验操作能力和数据分析能力。在疫情背景下，学生对红外测温仪有直观接触，但对其工作原理缺乏深入理解，存在“红外线有害”的误解。部分学生可能因缺乏传感器知识而难以建立“热辐射→信号转换→温度显示”的逻辑链条。针对此，教师需借助可视化图像、对比实验与真实数据，帮助学生突破认知障碍，激发探究兴趣。教学中应注重引导学生自主查阅资料、设计对比实验、形成证据链，培养批判性思维和科学表达能力。
课时教学目标
物理观念
1. 能说出红外测温仪利用红外线传递热量信息的基本原理，理解物体辐射红外线与其温度的关系。
2. 能解释红外测温仪通过接收人体发出的红外辐射并转化为电信号实现非接触测温的过程。
科学思维
1. 能基于观察现象提出“红外测温仪是否产生有害电磁波？”的可探究问题，并设计对比实验验证假设。
2. 能通过比较液体温度计与红外测温仪的测量结果，分析不同测温工具的适用场景与优劣。
科学探究
1. 能独立或合作完成“使用液体温度计与红外测温仪测量同一物体温度”的实验操作流程。
2. 能记录实验数据并绘制温度变化趋势图，进行合理归因与结论推导。
科学态度与责任
1. 能基于实证判断“红外测温仪不会对人体造成伤害”，纠正错误认知，树立科学理性态度。
2. 能在小组交流中清晰表达观点，尊重他人意见，主动参与社会议题讨论。
教学重点、难点
重点
1. 红外测温仪的工作原理：物体辐射红外线，仪器接收并转化为温度读数。
2. 通过对比实验验证红外测温仪的安全性与准确性。
难点
1. 理解红外线属于不可见光，其能量较低，不会破坏生物组织。
2. 建立“温度差异→红外辐射强度差异→仪器响应差异”的因果逻辑链，克服“所有电磁波都有害”的刻板印象。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
红外测温仪（手持式）、液体温度计、热水杯、冰水混合物、支架、秒表、投影仪、PPT课件、实验记录单
教学环节
教师活动
学生活动
情境导入，引发质疑
【5分钟】
一、创设真实情境，引出核心问题
（一）、播放视频片段：
播放一段机场或医院入口处工作人员用红外测温仪快速检测旅客体温的短视频，背景音为“请保持距离，体温正常，请通行”。
1. 提问引导：同学们，在疫情期间我们常看到这种设备，它能快速测出人的体温，而且不需要接触皮肤。这背后有什么科学原理？
2. 引导思考：有人担心，这种仪器会不会像X光一样，对人体产生辐射伤害？你们有没有听过类似的说法？
3. 板书课题：“探究红外测温仪——它是‘隐形杀手’还是‘健康卫士’？”
二、展示实物，激活前知
（一）、展示实物模型：
教师手持一台标准手持式红外测温仪，向学生展示其外观结构：顶部有测温探头（黑色小孔），底部有显示屏，侧面有电源开关和发射按钮。
1. 请学生观察并描述：这个仪器有哪些部件？你觉得哪个部分最可能与“测温”有关？
2. 指导学生用手电筒照射测温探头，发现光线无法进入内部，说明其具有封闭性，排除可见光干扰。
3. 引入关键概念：红外测温仪不是靠“发光”来测温，而是靠“收光”——接收人体会自然散发的红外线。
（二）、提出驱动性问题：
“如果红外测温仪只接收红外线，那它会不会像微波炉那样加热人体？或者像紫外线那样损伤皮肤？为什么？”
4. 鼓励学生大胆猜测，写下自己的想法，作为后续实验验证的基础。
1. 观看视频，感受现实应用场景。
2. 思考并回答教师提问，分享个人经验。
3. 描述仪器外观特征，提出初步猜想。
4. 记录问题，准备参与实验探究。
评价任务
问题提出：☆☆☆
观察描述：☆☆☆
猜想表达：☆☆☆
设计意图
通过真实生活情境导入，唤起学生已有经验，激发探究欲望；借助实物观察与提问，建立“红外线≠有害辐射”的初步认知，为后续实验铺垫心理基础，体现“从生活走向物理”的教学理念。
探究实验，验证假设
【15分钟】
一、任务分解：分组实施对比实验
（一）、明确实验任务：
将全班分为6个小组，每组配备一套实验器材：红外测温仪1台、玻璃液体温度计1支、热水杯（约50℃）、冰水混合物（约0℃）、支架、秒表。
1. 任务要求：在同一时间点，分别用液体温度计和红外测温仪测量同一物体（热水杯外壁）的温度，记录数据并比较结果。
2. 指导操作规范：使用液体温度计时，必须将感温泡完全浸入水中，静置30秒后再读数；使用红外测温仪时，需将探头垂直对准被测表面，距离保持5cm，按下测量键后等待3秒读取数值。
3. 强调安全事项：禁止将红外测温仪对准眼睛，避免长时间直视高温物体。
二、实验过程指导与数据采集
（一）、第一轮测量：热水杯（约50℃）
1. 教师示范：先用液体温度计测量热水杯内水温，记录为48.5℃；再用红外测温仪对准杯壁，读数为49.2℃。
2. 学生分组操作：各组轮流进行测量，每组重复3次，每次间隔1分钟，确保数据稳定。
3. 教师巡视指导：检查测量距离是否一致、是否正对表面、是否等待足够时间读数。
4. 引导学生记录数据表格：
测量次数
液体温度计（℃）
红外测温仪（℃）
差值（℃）
1
48.5
49.2
+0.7
2
48.7
48.9
+0.2
3
48.6
49.0
+0.4
5. 提问：两次测量结果相近吗？误差范围是多少？说明什么？
（二）、第二轮测量：冰水混合物（约0℃）
1. 将热水倒掉，倒入冰水混合物，待温度稳定后进行测量。
2. 指导学生注意：由于低温环境，红外测温仪可能出现短暂漂移，建议多次测量取平均值。
3. 数据示例：
测量次数
液体温度计（℃）
红外测温仪（℃）
差值（℃）
1
0.3
0.5
+0.2
2
0.2
0.4
+0.2
3
0.1
0.3
+0.2
4. 提问：在低温环境下，红外测温仪是否还能准确工作？
5. 小结：无论高温还是低温，红外测温仪都能给出相对稳定的读数，证明其可靠性。
1. 分组领取实验器材，明确分工。
2. 按照操作规程进行测量，记录原始数据。
3. 重复实验三次，提高数据可信度。
4. 讨论实验结果，分析误差来源。
评价任务
操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
合作有序：☆☆☆
设计意图
通过“双工具对比实验”构建证据链，让学生在动手实践中亲历科学探究全过程。设置高低温两组测试，增强实验的全面性与说服力，帮助学生建立“红外测温仪安全可靠”的实证认知，突破“电磁波=危险”的误区。
原理讲解，深化认知
【10分钟】
一、揭示工作原理，构建知识模型
（一）、图文结合讲解红外线特性 1. 展示PPT图片：图20-21（a）音频、视频和射频信号波形图，强调红外线位于电磁波谱中，频率低于可见光，波长较长。 2. 引导学生观察：红外线是热辐射的主要形式，所有高于绝对零度的物体都会持续向外辐射红外线。 3. 播放动画短片：展示人体皮肤不断释放红外线，红外测温仪探头接收这些辐射，并将其转换为电信号，再由芯片处理后显示为温度值。 4. 关键公式提示： - 温度越高 → 红外辐射越强 → 仪器接收到的信号越强 → 显示温度越高。 - 公式： I∝T4 （斯特藩-玻尔兹曼定律简化表达）
二、辨析误解，强化科学态度
（一）、对比三种常见电磁波
1. 列表对比：
电磁波类型
|是否可见
是否有能量
是否可穿透
是否有害
红外线
否
有
可穿透衣物
无（低能）
紫外线
否
有
部分穿透
有（过量有害）
X射线
否
有
强穿透
有（高能）
2. 提问：为什么红外线不会伤害人体？因为它能量低，不足以破坏DNA分子结构。
3. 强调：只有高频、高能的电磁波（如X射线、伽马射线）才具有电离能力，红外线不具备。
4. 总结：红外测温仪是被动接收器，不主动发射任何强辐射，因此安全无害。
1. 观看动画，理解红外线接收与转化过程。
2. 对比表格，识别红外线与其他电磁波的区别。
3. 记忆关键概念：红外线是热辐射，能量低，不具电离性。
4. 提出疑问，参与师生问答。
评价任务
理解原理：☆☆☆
辨析概念：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
设计意图
借助多媒体资源与对比图表，将抽象的物理机制形象化、可视化，帮助学生跨越“看不见的辐射”这一认知鸿沟。通过与紫外线、X射线的对比，澄清常见误解，强化“科学分类、理性判断”的科学态度。
交流总结，迁移应用
【10分钟】
一、小组汇报，集体评议
（一）、组织成果展示
1. 每组派代表上台展示实验数据表，简要说明测量过程与结果。
2. 提问互动：其他小组是否有相同发现？有没有出现异常数据？如何解释？
3. 教师引导提炼共识：红外测温仪测温准确，且不产生有害辐射。
二、拓展延伸，链接社会
（一）、情境迁移练习
1. 出示问题卡：
“某商场入口处安装了固定式红外测温仪（底部带支架，顶部有显示屏和测温探头），顾客经过时自动报警。若有人体温超过37.3℃，系统会发出警报。请问：该系统主要依靠哪种电磁波工作？为什么它能在不接触的情况下完成测温？”
2. 学生抢答：
- 主要依靠红外线。
- 因为人体持续辐射红外线，仪器接收后即可计算温度。
3. 教师补充：这类设备还常用于工业生产线上的设备过热监测、森林火灾预警等场景。
三、布置课后任务
（一）、撰写调研报告
1. 任务要求：查阅资料，了解“5G + 北斗”系统的功能，完成一篇关于“信息技术如何改变人们生产生活”的科学猜想报告。
2. 报告格式：标题+摘要+正文（含案例分析）+结论+参考文献。
3. 鼓励学生结合本节课所学，思考未来科技对社会的影响。
1. 上台汇报实验结果，接受同学提问。
2. 参与讨论，修正自身认知。
3. 回答迁移问题，巩固知识应用。
4. 记录课后任务，准备资料收集。
评价任务
汇报表达：☆☆☆
应用迁移：☆☆☆
任务完成：☆☆☆
设计意图
通过“汇报—互评—迁移”三步走，实现从实验到理论再到社会应用的跃迁。鼓励学生将课堂所学应用于真实世界，培养社会责任感与未来视野，呼应新课标中“科学·技术·社会·环境”维度的要求。
作业设计
基础巩固 1. 红外测温仪是利用__________来测量温度的，它不会对人体造成伤害，因为红外线的能量__________（填“高”或“低”），不能使细胞发生癌变。 2. 下列关于红外测温仪的说法正确的是（ ）。 A. 它主动发射红外线来探测温度 B. 它只能测量液体温度 C. 它通过接收物体辐射的红外线实现测温 D. 它测量时必须接触被测物体 3. 请写出两个红外测温仪在日常生活中的应用实例：______________________、______________________。
综合提升 4. 请根据以下信息回答问题： - 电磁波在真空中的传播速度为 3×108m/s 。 - 一辆汽车导航仪与通信卫星之间的距离为 3.6×107m 。 （1）信号从地面传至卫星再返回地面所需的时间是多少秒？ （2）由此推算，卫星通信的延迟时间约为多少秒？ （3）结合本节课内容，解释为何红外测温仪的响应时间极短，而卫星通信存在明显延迟？
三、拓展探究 5. 查阅资料，了解量子计算机的基本原理及其在信息安全领域的潜在应用。写一段不少于150字的文字，描述你对未来信息通信技术发展的畅想，并与同学分享。
【答案解析】
基础巩固 1. 红外线；低 2. C 3. 医院体温筛查、工厂设备温度监控（答案合理即可）
综合提升 （1） t=2sv=2×3.6×1073×108=0.24s（2）约0.24秒 （3）红外测温仪接收的是物体自身辐射的红外线，传播速度等于光速，几乎瞬间完成；而卫星通信需经地面站→卫星→另一地面站，路径远、节点多，故存在延迟。
三、拓展探究 （开放题，言之有理即可）示例：未来量子计算机能以指数级速度破解现有加密体系，也将推动新型量子加密技术发展，实现真正意义上的“绝对安全通信”。这将彻底改变网络安全格局，让远程医疗、智慧交通、无人系统更加高效、可靠。
板书设计
课题：探究红外测温仪
一、核心问题：
红外测温仪会伤害人体吗？
二、工作原理：
物体→辐射红外线→仪器接收→转换电信号→显示温度
↑
温度越高 → 辐射越强
三、实验验证：
对比测量：液体温度计 vs 红外测温仪
结果：误差小，一致性高
四、科学辨析：
红外线：不可见，能量低，不具电离性
≠ 紫外线、X射线
五、社会应用：
医院筛查、工业监控、智能安防
六、未来展望：
5G+北斗 → 智慧城市 → 万物互联
教学反思
成功之处
1. 情境真实，学生代入感强，学习兴趣高涨。
2. 实验设计巧妙，双工具对比有效化解认知冲突。
3. 多媒体辅助教学，动画与图表结合，突破抽象难点。
不足之处
1. 部分学生对“红外线是热辐射”理解仍显模糊，需加强类比教学。
2. 实验时间略紧，个别小组未能完成三次测量，影响数据完整性。
3. 课后拓展任务层次不够分明，应提供分层指导建议。