第五章 跨学科实践 1.浓黑涂层大量吸收电磁波的实验研究 课时教案（表格式）2025--2026年沪粤版八年级上学期物理

《1.浓黑涂层大量吸收电磁波的实验研究》课时教案
学科 初中物理 年级册别 八年级上册 共1课时
教材 沪粤版《物理》八年级上册 授课类型 跨学科实践课 第1课时
教材分析
教材分析
本课是沪粤版八年级上册“跨学科实践”模块中的核心内容，聚焦于“浓黑涂层吸收电磁波”这一真实科学现象，将物理知识与材料科学、工程实践深度融合。教材以探究性实验为载体，引导学生通过动手操作验证黑色物质对热辐射的强吸收特性，从而理解电磁波能量转化原理。该内容不仅呼应了新课标中“科学探究”与“科学态度与责任”的要求，还为后续学习光的反射、热传递等知识奠定基础。同时，实验设计具有可操作性，便于学生在真实情境中体验从问题提出到成果展示的完整科研流程。
学情分析
八年级学生已具备基本的电学知识和实验操作能力，对“光与热”“颜色与吸热”已有初步感知，但对电磁波的本质及其与物质相互作用的理解仍较模糊。部分学生可能存在动手能力不足或团队协作意识薄弱的问题。针对此，教师需通过任务驱动、小组合作、实物演示等方式激发兴趣，强化过程指导。同时，借助生活化情境（如太阳能热水器、深色衣服保暖）建立认知联结，帮助学生突破抽象概念障碍，实现从感性经验向理性思维的跃迁。
课时教学目标
物理观念
1. 能够解释黑色物体对电磁波（尤其是红外线）具有较强吸收能力的物理本质，理解能量转化的基本规律。
2. 掌握通过控制变量法设计对比实验，明确实验中温度变化与涂层颜色之间的因果关系。
科学思维
1. 能够基于观察现象提出“颜色是否影响吸热效率”的假设，并设计可行的验证方案。
2. 在实验数据记录与分析过程中，能运用比较、归纳等方法得出合理结论，发展逻辑推理能力。
科学探究
1. 能独立完成实验器材组装，规范使用温度计、电源、开关等工具，确保实验安全。
2. 在小组合作中，分工明确，记录准确，能够根据实验结果反思改进方案，提升实践能力。
科学态度与责任
1. 在实验过程中养成严谨求实的态度，遵守用电安全规则，培养良好的实验习惯。
2. 通过成果展示环节，增强表达交流能力，树立创新意识与社会责任感，关注新材料在节能环保中的应用价值。
教学重点、难点
重点
1. 设计并实施“浓黑涂层吸收电磁波”的对比实验，掌握控制变量法的应用。
2. 观察并分析两瓶温度变化差异，理解黑色表面吸热能力强的原因。
难点
1. 如何在实验中有效控制无关变量（如光照时间、环境温度、瓶子材质一致性）。
2. 将实验现象与电磁波能量吸收理论联系起来，形成科学解释，避免停留在“颜色深就热得快”的表层认知。
教学方法与准备
教学方法
议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
墨汁、盐水瓶两个、温度计、白炽灯、导线、开关、电池盒、小灯泡、记号笔、实验记录表
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：揭开“黑瓶发热之谜”【5分钟】 一、创设真实情境，引发探究兴趣 （一）、展示生活实例，提出驱动性问题
1. 教师手持两个外观相同的透明塑料盐水瓶，分别贴上标签：“普通瓶”与“浓墨涂覆瓶”。提问：如果把这两个瓶子放在阳光下，哪个会更快变热？为什么？
2. 播放一段短视频：一个深色太阳能热水器在烈日下迅速升温，而浅色容器则反应缓慢；随后切换至城市街头行人穿着深色外套抵御寒冷的画面。
3. 引导思考：这些现象背后隐藏着怎样的物理原理？是不是所有深色物体都更容易吸热？我们能否用实验来验证这个猜想？
4. 出示课题标题：“浓黑涂层大量吸收电磁波的实验研究”，并板书课题，强调关键词：“浓黑涂层”“电磁波”“实验研究”。
5. 提出核心问题：为什么黑色涂层能显著提升物体的吸热效率？这与电磁波的能量传递有什么关系？
6. 进一步追问：如果我们用同样的光源照射两个瓶子，其中一个涂满墨汁，另一个保持原样，它们的温度变化会一样吗？如何测量？
7. 明确本次实践活动的目标：通过亲手设计实验，探究浓黑涂层对电磁波的吸收能力，最终撰写一份完整的实验报告并在班级举行“新材料成果报告会”。
二、明确任务要求，组建探究小组 （一）、讲解活动背景与意义
1. 教师说明：本实验模拟的是实际工程中使用的纳米吸波涂层技术，广泛应用于雷达隐身、电子设备屏蔽等领域。
2. 强调实验的安全注意事项：严禁直接触摸高温白炽灯泡，防止烫伤；连接电路时必须断开电源；使用墨汁后及时清洗手部，注意个人卫生。
3. 分发《实验任务卡》，包含任务目标、流程图、记录表格模板，要求每组组长领取并分发给组员。
4. 组织学生按4人一组进行分组，每组指定一名组长、记录员、操作员、汇报员，职责清晰，确保人人参与。
5. 指导各组命名自己的研究团队，例如“光能先锋队”“黑魔探测组”等，营造积极氛围。
6. 提醒学生：实验过程中要详细记录每一步的操作步骤与观察结果，为后续报告撰写积累素材。
7. 鼓励学生大胆设想：除了墨汁，还有哪些黑色材料可能也具有类似效果？未来可以拓展研究方向。 1. 观察两个瓶子，猜测哪个更热，说出理由。
2. 观看视频，联系生活经验，思考颜色与温度的关系。
3. 围绕“颜色影响吸热”展开讨论，提出初步假设。
4. 明确实验目的与任务，了解小组分工安排。
5. 记录关键信息，准备进入实验阶段。
评价任务 猜想合理：☆☆☆
参与积极：☆☆☆
分工明确：☆☆☆
设计意图 通过贴近生活的案例引入，激发学生的探究欲望，建立“颜色—吸热—能量转化”的初步认知链条；借助小组合作机制，培养学生团队协作意识与责任担当，为后续实验探究奠定情感与组织基础。
方案设计：绘制你的实验蓝图【10分钟】 一、引导制定实验方案，培养科学思维 （一）、小组讨论，确定实验变量
1. 教师提问：在这个实验中，我们要比较的是什么？有哪些因素会影响实验结果？
2. 引导学生列出可能的影响因素：光源强度、照射时间、瓶子材质、初始温度、环境温度、墨汁厚度、是否密封等。
3. 引导学生识别自变量（是否涂墨）、因变量（温度变化值）、控制变量（其他条件保持一致）。
4. 指出：若不控制变量，实验结果将不可靠，无法得出有效结论。
5. 要求各组在任务卡上用不同颜色笔标出自变量、因变量与控制变量，并写明理由。
6. 教师巡视各组，适时介入指导，纠正错误认知，如“只要灯亮就行”“不用管环境温度”等。
7. 鼓励学生提出创新点：比如是否可以用红外测温仪替代温度计？是否可以增加重复实验次数提高可信度？
二、绘制实验装置图，完善操作流程 （一）、绘制实验装置草图
1. 要求每组在A4纸上绘制实验装置图，包括：白炽灯、两个盐水瓶、温度计插入瓶内、导线连接电源、开关位置等。
2. 图中标注清楚：哪一个是涂墨瓶？温度计应插入何处？灯与瓶的距离是多少？
3. 教师提供标准示意图作为参考，但鼓励创造性表达，允许添加装饰元素。
4. 指导学生标注关键步骤：①准备材料；②涂墨并晾干；③放入温度计；④固定灯距；⑤开始计时；⑥每隔1分钟记录一次温度。
5. 强调：实验前必须检查电路是否完好，避免短路或断路。
6. 教师随机抽取两组展示图纸，组织全班点评，表扬亮点，指出不足。
7. 提醒学生：实验记录表需提前打印好，填写时要规范、清晰、连续。
三、提交方案审核，获得实验许可 （一）、提交实验计划书
1. 各组将设计方案（含图表、文字说明）交由教师审核。
2. 教师逐项检查：变量是否明确？操作是否安全？流程是否可行？
3. 对存在风险或漏洞的方案提出修改建议，如“灯距离太近易烧坏瓶子”“未考虑环境温差影响”等。
4. 审核通过后，发放实验材料包（含墨汁、盐水瓶、温度计、电池、开关等）。
5. 重申实验纪律：实验期间不得擅自移动设备，禁止嬉戏打闹。
6. 鼓励学生在实验前预演一遍流程，熟悉每个环节。
7. 安排两名安全监督员协助教师维持秩序，保障实验顺利进行。 1. 小组讨论，识别实验变量，明确各自角色职责。
2. 绘制实验装置图，标注关键信息，完善操作流程。
3. 提交方案，接受教师反馈，修改优化。
4. 领取实验材料，准备正式实验。
评价任务 变量清晰：☆☆☆
设计合理：☆☆☆
流程完整：☆☆☆
设计意图 通过“变量识别—方案设计—图纸绘制—审核确认”的闭环流程，训练学生科学探究的核心素养；让学生亲历科学研究的完整路径，提升系统思维与工程设计能力，真正实现“做中学”。
动手实验：点燃你的探索之火【15分钟】 一、动手操作，实施实验方案 （一）、涂墨处理与准备阶段
1. 教师示范：取适量墨汁于砚台中，用毛笔蘸取，均匀涂抹于一个盐水瓶外壁，注意不要滴落至瓶口或底部。
2. 指导学生：涂完后静置5分钟，让墨汁自然干燥，避免用手触碰涂层区域。
3. 强调：必须保证另一瓶完全无涂层，作为对照组，否则实验无效。
4. 指导学生用记号笔在瓶身标记“涂墨”与“未涂墨”，防止混淆。
5. 检查每个瓶子是否干净、透明、无裂痕，如有破损立即更换。
6. 教师巡视，提醒学生注意墨汁用量适中，过厚可能导致局部受热不均。
7. 对个别操作困难的学生进行一对一指导，确保公平参与。
二、电路连接与装置搭建 （一）、连接电路，测试通断
1. 教师演示如何正确连接电池、开关、导线与白炽灯，强调正负极对应。
2. 要求学生按照电路图连接，先不接灯泡，闭合开关测试是否有电流声或指示灯亮起。
3. 指导学生将灯固定在支架上，调节高度使光线垂直照射瓶身中心。
4. 确保灯与瓶之间的距离统一为30厘米，用尺子测量并标记。
5. 教师检查各组电路连接情况，排除短路隐患。
6. 提醒学生：实验开始前，关闭所有开关，待一切就绪再启动。
7. 安排安全监督员负责监控电路状态，发现异常立即报告。
三、数据采集与过程记录 （一）、开始实验，定时记录
1. 教师宣布：“实验开始！请各组同步启动计时器。”
2. 指导学生每间隔1分钟读取一次两瓶中的温度计数值，并如实填入记录表。
3. 要求记录员使用不同颜色笔区分两组数据，避免混写。
4. 教师巡回指导，提示学生视线应与液柱平齐，防止读数误差。
5. 观察学生是否出现“只看一个瓶”的倾向，及时提醒全面观测。
6. 鼓励学生在记录表下方备注观察到的现象，如“涂墨瓶温度上升更快”“瓶壁有轻微雾气”等。
7. 实验持续8分钟后停止，要求各组整理器材，归位工具。
四、初步数据分析与讨论 （一）、汇总数据，绘制折线图
1. 教师引导各组将原始数据汇总至黑板上的大表格中。
2. 指导学生用不同颜色线条绘制两条折线图：一条代表涂墨瓶，一条代表对照瓶。
3. 引导观察：哪条曲线更陡峭？说明什么问题？
4. 提问：8分钟后，两瓶温差约为多少？你能解释这种差异吗？
5. 引出关键概念：黑色物质对电磁波吸收能力强，转化为内能，导致温度升高。
6. 教师补充：白炽灯发出的主要是可见光和红外线，属于电磁波范畴。
7. 鼓励学生尝试用一句话概括实验结论。 1. 涂抹墨汁，等待干燥，标记瓶体。
2. 连接电路，检查通断，固定灯源。
3. 每隔1分钟记录一次温度，填写表格。
4. 观察现象，记录细节，参与讨论。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
合作有序：☆☆☆
设计意图 通过真实动手操作，让学生深入体验科学探究的过程，强化对“控制变量法”和“实验数据真实性”的理解；在动态观测中培养细致观察能力与数据处理能力，实现知识建构与技能发展的双重目标。
成果展示：闪耀你的智慧光芒【10分钟】 一、组织成果汇报，深化科学理解 （一）、小组代表上台展示
1. 每组派一名代表上台，介绍本组实验设计思路、操作过程与主要发现。
2. 展示自制的实验装置图、数据记录表、折线图及结论陈述。
3. 鼓励使用PPT或展板辅助讲解，语言简洁生动。
4. 教师适时提问：你们认为实验中最关键的成功因素是什么？有没有遇到意外？如何应对？
5. 对表现突出的小组给予“最佳创意奖”“最严谨实验奖”等称号，颁发小奖状。
6. 组织其他小组进行互评，提出改进建议，促进共同成长。
7. 教师总结：所有实验均表明，浓黑涂层显著增强了物体对电磁波的吸收能力，从而加快升温速度。
二、拓展延伸，链接现实应用 （一）、联系科技前沿，拓宽视野
1. 教师展示图片：战斗机隐身涂层、卫星通信天线屏蔽层、智能建筑外墙吸热材料。
2. 解释：这些材料正是利用黑色或深色涂层高效吸收电磁波，减少反射，实现隐蔽或节能。
3. 提问：如果我们将来想设计一款“自动调温背包”，你会选择什么样的涂层？
4. 引导学生思考：新材料的发展如何服务于人类生活？我们能为此做些什么？
5. 鼓励学生课后继续探究：不同颜色涂层的效果对比、涂层厚度的影响、是否可用其他黑色物质替代墨汁？
6. 宣布：将在班级宣传栏设立“新材料探索角”，展出优秀研究报告，欢迎投稿。
7. 布置作业：撰写一篇不少于300字的实验报告，图文结合，下周开展“成果报告会”评选。 1. 小组代表上台展示实验成果，分享经验。
2. 听取他人汇报，提出问题或建议。
3. 思考新材料的应用前景，激发创新热情。
4. 记录后续探究方向，准备撰写报告。
评价任务 表达清晰：☆☆☆
逻辑严谨：☆☆☆
创意新颖：☆☆☆
设计意图 通过成果展示与交流，提升学生的语言表达与公众演讲能力；借助科技前沿链接，拓展科学视野，增强社会责任感；为后续跨学科研究埋下伏笔，实现“课内—课外”“学习—创造”的有机衔接。
总结升华：点亮科学之光【5分钟】 一、回顾探究历程，提炼核心思想 （一）、引导学生回顾全过程
1. 教师提问：今天我们经历了哪些关键环节？哪一个让你印象最深刻？
2. 学生自由发言，教师归纳：发现问题 → 提出假设 → 设计实验 → 动手操作 → 收集数据 → 分析结论 → 成果展示。
3. 强调：这正是科学家常用的“科学探究五步法”，我们今天就是小小科学家！
4. 再次强调核心结论：浓黑涂层能大量吸收电磁波，将其转化为热能，使物体温度快速升高。
5. 引导学生思考：这一原理在生活中还有哪些应用？如太阳能热水器、深色衣物保暖等。
6. 教师总结：科学并不遥远，它就在我们身边；只要善于观察、勇于实践，每个人都能成为发现者。
7. 鼓励学生保持好奇心，持续探索未知世界。
二、布置课后任务，延续探究热情 （一）、明确作业要求
1. 布置书面作业：撰写一份完整的实验报告，包含实验目的、材料、步骤、数据、结论与反思。
2. 鼓励使用图表、照片、手绘插图等形式丰富报告内容。
3. 提醒：报告须原创，严禁抄袭，下周将在班级举行“新材料成果报告会”评选。
4. 宣布：优秀作品将推荐参加校级科技创新大赛。
5. 教师播放轻音乐，结束课程，学生有序离场。 1. 回顾实验全过程，分享感悟。
2. 明确课后任务，准备撰写报告。
3. 期待成果展示，延续探究热情。
评价任务 总结到位：☆☆☆
任务明确：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 通过总结与升华，帮助学生构建完整的知识体系，强化科学精神与探究意识；以激励性语言收尾，激发学生持续学习的动力，实现“知—情—意—行”的统一。
作业设计
一、实验报告撰写
请根据本次实验经历，撰写一份完整的实验报告，要求如下：
1. 标题：《浓黑涂层对电磁波吸收能力的研究报告》
2. 实验目的：探究浓黑涂层是否能增强物体对电磁波的吸收能力，从而加快升温速度。
3. 实验器材：两个相同的盐水瓶、墨汁、温度计、白炽灯、导线、开关、电池盒、记号笔、尺子。
4. 实验步骤：请按顺序写出你所执行的操作流程，至少写出6个步骤。
5. 数据记录：设计一张表格，记录涂墨瓶与未涂墨瓶在第1～8分钟的温度值，每分钟记录一次。
6. 实验结果分析：根据数据绘制折线图，描述两瓶温度变化趋势，并说明差异原因。
7. 实验结论：用一句话总结你的发现。
8. 反思与拓展：你认为实验中有哪些可以改进的地方？生活中还有哪些应用该原理的例子？
9. 要求：图文并茂，字数不少于300字，格式规范，书写工整。
二、拓展探究任务
1. 请你设计一个对比实验，研究不同颜色涂层（如白色、红色、蓝色）对吸热效率的影响，简述实验方案。
2. 查阅资料，了解“隐身涂层”在军事领域的应用，写一段50字左右的介绍。
3. 画一幅“未来节能建筑”想象图，标注其中使用了何种吸热材料，并说明其原理。
【答案解析】
一、实验报告撰写
1. 标题正确，格式规范。
2. 实验目的清晰，符合科学探究要求。
3. 器材齐全，步骤详实，体现控制变量思想。
4. 表格设计合理，数据真实可信。
5. 折线图能反映趋势，分析到位。
6. 结论准确，语言简洁。
7. 反思深刻，拓展合理。
8. 图文并茂，书写整洁。
9. 字数达标，结构完整。
二、拓展探究任务
1. 方案合理：选用相同材质瓶子，分别涂白、红、蓝涂料，置于相同光源下，记录温度变化。
2. 军事应用：隐身涂层通过吸收雷达波，减少反射，使飞机难以被探测，提升作战隐蔽性。
3. 想象图合理：建筑外墙使用深色纳米涂层，白天吸收太阳热能，夜间释放供暖。
板书设计
《浓黑涂层大量吸收电磁波的实验研究》
一、问题提出
→ 颜色影响吸热吗？
二、实验设计
自变量：是否涂黑
因变量：温度变化
控制变量：灯距、时间、环境等
三、实验过程
1. 涂墨 → 干燥 → 标记
2. 连接电路 → 固定灯源
3. 每1分钟记录温度
四、实验结论
黑色涂层吸收更多电磁波 → 温度上升快
五、科学应用
→ 隐身技术、太阳能热水器、节能建筑
六、我的思考
→ 科学源于生活，创新改变未来
教学反思
成功之处
1. 以真实生活情境导入，极大激发了学生的探究兴趣，课堂参与度高。
2. 采用“任务驱动+小组合作”模式，学生全程动手动脑，真正实现了“做中学”。
3. 实验设计层层递进，从方案制定到成果展示，完整呈现科学探究流程。
不足之处
1. 部分小组在电路连接环节出现短路现象，说明安全教育还需加强。
2. 个别学生记录数据不够及时，导致数据缺失，需进一步强化时间管理意识。
3. 成果展示时间有限，部分小组未能充分表达，下次可延长展示时间或分批进行。