4.5《熱在水中的傳遞》教學(xué)設(shè)計

4.5熱在水中的傳遞【教材簡析】流體各部分之間由于冷、熱不均勻而產(chǎn)生宏觀上相對位移的一種物理現(xiàn)象，是熱傳遞的基本方式之一。熱對流只能發(fā)生在氣體和液體中，同時會伴有流體本身分子運動產(chǎn)生的導(dǎo)熱作用。水和空氣都是能流動的物質(zhì)，熱對流是流體各部分之間由于冷、熱不均勻而產(chǎn)生宏觀上相對位移的一種物理現(xiàn)象，是熱傳遞的基本方式之一。在本課中，學(xué)生通過實驗認識熱在水中的傳遞方式，進一步根據(jù)生活經(jīng)驗推測熱在空氣中的傳遞方式，最后讓學(xué)生了解熱對流在生活中的應(yīng)用。探究活動共分兩個部分：一是探究試管中發(fā)生的熱對流現(xiàn)象，二是探究燒杯中發(fā)生的熱對流現(xiàn)象。教材中還拓展了冬天在房間使用取暖器時，房間里空氣是怎樣變熱的，目的是讓學(xué)生通過自主研究畫出空氣受熱后的運動路線圖。在研究水的對流實驗中，使用了感溫粉末、紅墨水等，目的是讓學(xué)生通過大量的感知認識對流現(xiàn)象，使探究活動顯得生動有趣，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。【學(xué)情分析】通過前一節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對熱在金屬中的傳遞有了一定的了解。知道熱量的傳遞有一定的方向性，通常熱從溫度高的物體傳向溫度低的物體；無論是物體內(nèi)還是物體外都存在熱傳遞。還了解了熱傳遞的方式有：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射三種。同時，生活中許多學(xué)生都觀察過水加熱的過程。他們已經(jīng)知道水受熱后溫度會升高。學(xué)生在三年級的學(xué)習(xí)中也已經(jīng)知道了水結(jié)冰時的溫度和水沸騰時的溫度，但他們不清楚在加熱試管和燒杯底部時，熱量在水中是怎樣傳遞到各個部分的。在本節(jié)課中的學(xué)習(xí)中，學(xué)生將在感溫粉末或紅墨水的幫助下，觀察、了解到熱在水中傳遞的方式，進而分析熱在空氣中傳遞的情況。【教學(xué)目標】科學(xué)概念目標1.知道熱在水中是以對流的方式傳遞的。2.理解熱可以在物體間和物體內(nèi)傳遞，固體、液體、氣體都能傳遞熱?？茖W(xué)探究目標1.能夠熟練操作熱對流的實驗；運用圖形表示自己的研究結(jié)果。2.能夠熟練開展小組合作交流活動，體驗到通過合作與交流能更好地完成認知；運用掌握的科學(xué)知識探究生活中的科學(xué)現(xiàn)象。3.制訂比較完整的探究計劃，初步具備實驗設(shè)計的能力。4.運用分析、比較、推理等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論。科學(xué)態(tài)度目標1.保持積極的觀察探究熱傳遞的興趣。2.能和別人一起合作交流，愿意傾聽他人的意見，反思、調(diào)整自己的想法。3.形成從不同的角度提出研究思路的習(xí)慣，愿意采用新的方法完成探究?？茖W(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標1.明確人類的好奇心和社會需求是科技發(fā)展的動力。2.認識到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展影響著我們的生活。【教學(xué)重難點】?重點：通過實驗認識熱在水中傳遞過程。難點：熱對流的形成機制，冷水受熱后向上運動?！窘虒W(xué)準備】實驗材料：試管、大燒杯、透明玻璃杯*2、玻璃片、三腳架、石棉網(wǎng)、酒精燈、火柴、鐵架臺、紅墨水、染色劑、清水、濕布、護目鏡、實驗記錄表、熱在水中傳遞的課件資料。【教學(xué)流程圖】【教學(xué)過程】聚焦。出示課件，提出問題：我們常常把一壺水燒開，你知道熱在水中是如何傳遞的嗎？與在金屬中的傳遞方式相同嗎？學(xué)生根據(jù)生活的經(jīng)驗，做出猜測。師生交流后，完善猜測。設(shè)計意圖：通過讓學(xué)生回顧在生活中接觸到的燒開水現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考熱在水中是如何傳遞的。在三年級的時候，學(xué)生已經(jīng)做過水的沸騰實驗了，學(xué)生對于熱在水中的傳遞是有一定的認知基礎(chǔ)的，但是學(xué)生還不了解熱在水中傳遞的方式。學(xué)生在上節(jié)課學(xué)習(xí)了熱在金屬中傳遞方式，他們可能會把這個認識遷移到熱在水中傳遞上，在生活經(jīng)驗和知識積累的基礎(chǔ)上聚焦“熱在水中是如何傳遞的”這個問題。2.實驗探究?；顒右唬杭訜嵫b有水的燒杯教師：想象一下，加熱裝有水的燒杯，上面的說是否也會熱起來？？?學(xué)生：畫圖猜測并研討熱在燒杯中的傳遞。?教師：因為水是無色透明的，很難觀察到水變化的過程，讓學(xué)生思考有什么辦法可以觀察得更清楚。學(xué)生：既然金屬上面可以涂感溫油墨觀察，往水里加感溫粉末或紅墨水，是否有助于觀察？師生交流：往水里加感溫粉末或紅墨水，能有助于觀察水的變化。?教師：介紹加熱裝置，學(xué)生說說實驗步驟和注意事項。?學(xué)生開展探究實驗，教師巡回指導(dǎo)。?學(xué)生觀察、記錄實驗現(xiàn)象。?提問：燒杯中的水是如何傳遞熱的？?師生交流：水受熱向上方流動，上方的冷水向下方流動，水的各部分之間發(fā)生相對運動。?活動二：冷熱水融合實驗教師提出問題：如果在燒杯上面加熱，燒杯里的水都會變熱嗎？?學(xué)生：研討熱在燒杯中是如何傳遞的。?教師:出示實驗用具，帶顏色的冷水、熱水、兩個玻璃杯、玻璃片，以及注意事項。?學(xué)生開展探究實驗，并將實驗現(xiàn)象記錄在活動手冊上。師生交流：冷水受熱后向上方流動，上方的冷水向下方流動，水的各部分之間發(fā)生相對運動，水本身發(fā)生了移動。設(shè)計意圖：水是無色透明的，在實驗前需要重點探討“怎樣觀察清楚水中熱的傳遞”的問題，學(xué)生很容易聯(lián)想到上節(jié)課借助的感溫油墨，教師適時提出感溫粉末或者紅墨水的使用。在實驗中，學(xué)生還觀察到水會流動，這與上節(jié)課的金屬傳遞熱的情況有所不同，要指導(dǎo)學(xué)生在實驗中記錄好。?3.研討。?根據(jù)實驗現(xiàn)象和觀察記錄，師生交流：熱是怎樣傳遞到燒杯的各個部分的？?師生小結(jié)：（1）水受熱后向上方運動。（2）上方冷水向下方運動。（3）水的各部分之間發(fā)生相對運動,使整個容器的水都變熱。小結(jié)并板書：熱對流。?設(shè)計意圖：因為水是流體，會流動，所以跟金屬中的熱傳遞不一樣。在研討中，根據(jù)熱的傳遞方向和水的運動的情況，師生研討小結(jié)出三點情況，學(xué)生達成共識后，明白了水中的傳熱方式是熱對流。?4.拓展。空氣跟水一樣，是會流動的。冬天，我們在房間里用取暖器時，房間里的空氣是怎樣熱起來的？將我們的推測在示意圖上用文字和箭頭表示出來。同學(xué)們大膽推測，利用新知識進行解釋。其他：出示一些圖片或者視頻資料如家里煮湯圓或餛飩時在加熱過程中湯圓的運動情況。??設(shè)計意圖：探究學(xué)習(xí)可以繼續(xù)遷移到各種流體，例如空氣是無色透明的，也會流動，在使用空調(diào)或取暖器時，熱是怎樣在空氣中傳遞的？學(xué)生利用新學(xué)到的知識解釋，對新知識進行鞏固。學(xué)生除了假設(shè)和推測，還可以交流如何證實這些推測。例如：生活中煮湯圓的視頻資料，引導(dǎo)學(xué)生深入理解水中的傳熱方式為熱對流?！景鍟O(shè)計】【板書說明】無【學(xué)生記錄單】【班級記錄表設(shè)計】無4.7做個保溫杯【教材簡析】保溫杯是生活中常見的物品，保溫就是要盡量減少熱量的損失。溫杯一般是陶瓷或不銹鋼的，設(shè)計有真空層，頂部帶蓋，密封嚴實。通常我們會從熱傳遞的幾個方面去設(shè)計保溫杯，減少熱量的損失從而達到保溫的效果。本課活動設(shè)計的主要目的是探究保溫杯和保溫瓶內(nèi)膽的原理，揭示其中關(guān)于熱的物理規(guī)律。同時觀察生活中常見材料的導(dǎo)熱性能，說出它們的主要用途，幫助學(xué)生更深入地了解生活中保溫、散熱等技術(shù)的應(yīng)用。第一個活動：將同樣多的、相同溫度的熱水倒入不銹鋼杯、陶瓷杯、塑料杯中，測量哪杯水涼得慢，讓學(xué)生認識到金屬吸熱快，散熱也快，是熱的良導(dǎo)體塑料吸熱慢，散熱也慢，是熱的不良導(dǎo)體。活動二：測量比較各種方法的保溫效果，讓學(xué)生根據(jù)已掌握的知識和生活經(jīng)驗對各種材料的保溫效果進行觀察比較，明白制作保溫杯該選用什么材料比較合適。第三個活動：選擇合適的材料制作一個保溫杯，并通過存放冰塊，檢測保溫杯的效果。設(shè)計制作一個保溫杯可以作為本單元的總結(jié)性評價內(nèi)容。既考察學(xué)生只是的運用和動手制作能力，也檢驗學(xué)生設(shè)計對比實驗的能力，同時也考驗學(xué)生對數(shù)據(jù)整理分析的水平。【學(xué)情分析】通過前6課的學(xué)習(xí)，和生活常識學(xué)生對熱傳導(dǎo)有一定的辨別能力和研究基礎(chǔ)。學(xué)生們已經(jīng)認識到熱總是從溫度較高的部分傳向溫度較低的部分，認識了熱在固體、液體中的傳遞特點，并比較研究不同材料制成的物體的導(dǎo)熱性能。本課所設(shè)計的活動其實是對熱的良導(dǎo)體與不良導(dǎo)體的解釋和運用，幫助學(xué)生更深入地了解和掌握哪些材料是熱的良導(dǎo)體，哪些材料是熱的不良導(dǎo)體，將所學(xué)的知識落到實處【教學(xué)目標】科學(xué)概念目標1.熱的不良導(dǎo)體可以減慢物體熱量的散失2.空氣是一種熱的不良導(dǎo)體。3.保溫、散熱技術(shù)在生活中被廣泛應(yīng)用?？茖W(xué)探究目標1.根據(jù)熱傳遞的原理設(shè)計制作保溫杯。2.研究哪種保溫方法保溫效果較好。3.嘗試自主設(shè)計產(chǎn)品，在研究后改進產(chǎn)品?？茖W(xué)態(tài)度目標1.激發(fā)設(shè)計研究保溫杯的興趣，能不斷進行嘗試和創(chuàng)新。2.關(guān)注他人的探究成果，樂于分享自己的探究經(jīng)驗?？茖W(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標了解生活中常見的保溫制品，體會它們給人類生活帶來的便利。【教學(xué)重難點】重點：根據(jù)熱傳遞的原理設(shè)計制作保溫杯。難點：研究哪種保溫方法保溫效果較好。【教學(xué)準備】學(xué)生準備不銹鋼杯、陶瓷杯、塑料杯、熱水、溫度計、配套的杯蓋、泡沬塑料、毛巾、一些包裹杯子的材料、冰塊、實驗記錄表、學(xué)生活動手冊。教師準備：保溫瓶內(nèi)膽。【教學(xué)流程圖】?【教學(xué)過程】?聚焦。教師：出示課件，冬天喝熱水會讓我們更舒服。但是怎樣讓熱水不那么容易變冷呢？學(xué)生：（預(yù)設(shè)）持續(xù)加熱、用保溫杯‘教師：今天就讓我們一起來制作一個保溫杯把設(shè)計意圖：讓學(xué)生觀察查生活中熟悉的圖片回顧常見的生活場景，激發(fā)研究熱傳遞的興趣。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)生自己提出想研究的問題，避免學(xué)生被動學(xué)習(xí)，體現(xiàn)了學(xué)生的主體性。2.實驗探究。活動一：測試比較不同杯子的保溫效果（1）不同材料的杯子保溫效果研究教師：制作之前讓我們先來了解一些預(yù)備知識，讓我們先從身邊的杯子看起。今天老師帶了三種材質(zhì)不同的杯子，如何測試他們的保溫效果呢？學(xué)生：可以在杯子中倒水，隔一段時間測量他們的溫度教師：非常好，實驗中應(yīng)該注意些什么？怎樣比較公平？學(xué)生：（預(yù)設(shè)）倒入杯內(nèi)的水量和水溫、測量水溫的時間、放入溫度計的時間、溫度計的初始溫度是否相同等教師：總結(jié)，并講解實驗注意事項學(xué)生：開展實驗活動，教師巡視指導(dǎo)。學(xué)生：實驗，交流匯報。?師生交流實驗結(jié)果。①展示實驗記錄表，觀察數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了什么？②思考：這些發(fā)現(xiàn)能說明什么？設(shè)計意圖：依據(jù)自己提出的問題進行討論，設(shè)計方案，體驗設(shè)計的程序和方法。通過簡單的實驗不同材料的杯子在相同時間里降溫實驗的比較驗證不同材料的保溫效果不同，并且在教師的引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)熱的良導(dǎo)體保溫效果差，熱的不良導(dǎo)體保溫效果更好。（2）相同材料不同方法的保溫效果研究教師：熱的良導(dǎo)體吸熱快，散熱也快，所以水溫降的快，熱的不良導(dǎo)體吸熱慢，散熱也慢，所以水溫降的慢。保溫杯其實就是減少杯子內(nèi)熱水和環(huán)境的熱傳遞。所以，怎樣使杯中的水涼得慢一些？有哪些方法？學(xué)生：小組交流，老師板書。（預(yù)設(shè)五種方法；無蓋、加蓋、外包毛巾、加蓋、外包毛巾、嵌入泡沫塑料）教師：你們認為哪種保溫方法最好？如何驗證？學(xué)生：同樣的，可以在杯子中倒水，隔一段時間測量他們的溫度教師：非常好，實驗中應(yīng)該注意些什么？怎樣比較公平？學(xué)生：（預(yù)設(shè)）倒入杯內(nèi)的水量和水溫、測量水溫的時間、放入溫度計的時間、溫度計的初始溫度是否相同等教師：總結(jié)，并講解實驗注意事項學(xué)生：開展實驗活動，教師巡視指導(dǎo)。教師：觀察數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)什么？這些發(fā)現(xiàn)能說明什么？哪種保溫方法是最有效的？小結(jié)：熱的良導(dǎo)體保溫效果差，熱的不良導(dǎo)體保溫效果更好；有蓋子的保溫效果好；外包毛巾增加隔熱層，保溫效果好設(shè)計意圖：通過相同材料不同保溫方法的比較，了解保溫杯的保溫原理，并對熱的良導(dǎo)體與熱的不良導(dǎo)體進行解釋和運用。接著回歸問題，如何制作一個保溫效果良好的保溫杯，。（二）活動二：制作一個保溫杯教師：我們要制作一個怎樣的保溫杯呢？課件出示材料與制作要求：選擇合適的材料制作一個保溫杯；杯外包裹物厚度不超過3厘米。學(xué)生：小組討論制作保溫杯的方法。教師：引導(dǎo)學(xué)生交流分享各組制作保溫杯的方法，并交流實驗中應(yīng)注意的事項學(xué)生：小組選擇合適的材料制作一個保溫杯。教師：在杯中存放熱水，測試和比較各組保溫杯的保溫效果。學(xué)生：展示環(huán)節(jié)，觀察比較各組保溫杯的制作方法，分析自制保溫杯的優(yōu)缺點。教師：發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)該如何改進？設(shè)計意圖：學(xué)生通過經(jīng)歷設(shè)計——制作—一測試——展示——改進等一系列完整的活動過程，逐步培養(yǎng)孩子發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的科學(xué)實踐能力。三、研討教師：制作保溫杯時，我們需要從哪些方面考慮減少熱量的傳遞？學(xué)生：使用熱的不良導(dǎo)體教師：同學(xué)們觀測數(shù)據(jù)，哪個小組的保溫效果最好？學(xué)生：x小組最終水的溫度最高，保溫效果最好。教師：你觀察的真仔細，x小組最終測得的溫度與初始溫度相比有變化嗎？學(xué)生：有變化，溫度降低了設(shè)計意圖：通過實驗和記錄，學(xué)生獲得了數(shù)據(jù)。通過分析這些數(shù)據(jù)，引發(fā)學(xué)生深入思考，保溫只能減緩物體溫度的變化，而不能保持原來的溫度。四、拓展教師：出示保溫瓶的內(nèi)膽以及課件圖片。學(xué)生：利用所學(xué)知識解釋保溫瓶內(nèi)膽的設(shè)計原理。教師：保溫杯能減慢熱水變冷的速度，如果把冰塊放到保溫杯內(nèi)會怎樣呢？學(xué)生：減緩冰融化的速度。教師：提出課外科學(xué)調(diào)查任務(wù)，在生活中發(fā)現(xiàn)更多的保溫技術(shù)和散熱技術(shù)。設(shè)計意圖：把生活中常見保溫瓶的結(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系起來，不僅增加了學(xué)生對于科學(xué)的探究興趣，更讓知識的整理和技能的培養(yǎng)有了實實在在的可行性