6.熱對流【課標落實】1本單元通過一系列觀察、實驗、分析等活動，落實課程標準高年段的課程目標。科學(xué)知識：初步了解常見的物質(zhì)的變化；知道不同能量之間的轉(zhuǎn)換。科學(xué)探究：能基于所學(xué)的知識，初步具備實驗設(shè)計的能力和控制變量的意識，并能設(shè)計單一變量的實驗方案。科學(xué)態(tài)度：體會設(shè)計實驗方案是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，也能幫助別人理解自己的想法。樂于嘗試運用多種材料、多種思路、多樣方法完成科學(xué)探究，體會創(chuàng)新樂趣。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境：了解人類的好奇和社會的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會發(fā)展。2本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容基于課程標準課程內(nèi)容中“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”的高年段要求。1.2 材料具有一定的性能。6.3.3 熱可以在物體內(nèi)和物體間傳遞，通常熱從溫度高的物體傳向溫度低的物體。6.6.2 一種表現(xiàn)形式的能量可以轉(zhuǎn)換為另一種表現(xiàn)形式。17.2 技術(shù)包括人們利用和改造自然的方法、程序和產(chǎn)品。【教材分析】本課著重探究液體和氣體的熱傳遞方式對流。液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環(huán)流動使溫度趨于均勻的過程叫對流，即流體(氣體或液體）通過自身各部分的宏觀流動實現(xiàn)熱量傳遞的過程。對流產(chǎn)生的原因在于物質(zhì)的熱脹冷縮，流體受熱后體積變大，質(zhì)量不變，密度變小，在浮力作用下向上浮起，溫度低的流體密度較大，向下流動。本課教學(xué)內(nèi)容包括四個部分：第一部分是觀察把一小瓶紅色熱水放入冷水槽中的現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生思考，聚焦對流現(xiàn)象。第二部分是探究熱在水中是怎樣傳遞的。把木屑放入水中加熱，水升溫后觀察木屑在水中的運動方式，借助木屑的運動方向推測液體的流動方向。這是一個能夠充分激發(fā)學(xué)生想象力的活動，使學(xué)生認識液體的熱傳遞方式主要是對流。第三部分是探究熱在空氣中是怎樣傳遞的。在空氣中點燃一支線香，用玻璃罩倒扣住，觀察線香冒出的煙是怎樣流動的，從而認識氣體熱傳遞的方式主要也是對流。第四部分是利用身邊材料制作簡易走馬燈，解釋走馬燈能轉(zhuǎn)動的原因。這個環(huán)節(jié)既是對本課知識點的生活解釋和應(yīng)用，也是一個工程技術(shù)能力的訓(xùn)練。【學(xué)情分析】自然界中熱傳遞無處不在，研究由溫差引起的熱傳遞現(xiàn)象是認識自然界的重要內(nèi)容。無論是在日常生活中還是在科技領(lǐng)域內(nèi)，熱傳遞都有著廣泛的應(yīng)用。人們冬天曬太陽取暖，夏天開空調(diào)降溫，研究食品冷藏保鮮技術(shù)等，都與熱傳遞現(xiàn)象有關(guān)。當(dāng)我們了解熱傳遞的發(fā)生條件、熱傳遞的方式以及材料的傳熱性能后，就能根據(jù)實際需求，選擇是防止熱傳遞的發(fā)生，還是利用熱傳遞方便生活。對于熱傳遞學(xué)生有很多切身的感受，如盛有熱水的玻璃杯燙手，但這只是生活經(jīng)驗，學(xué)生不知道熱傳遞有三種方式，以及三種傳熱方式的異同。為此，本單元設(shè)計大量實驗為學(xué)生提供直觀現(xiàn)象，幫助學(xué)生分析影響熱傳遞的主要因素，概括熱傳遞的基本規(guī)律，理解熱傳遞的實質(zhì)是能量從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移的過程，進而解釋生活中的熱傳遞現(xiàn)象。對于本主題，學(xué)生不僅有生活經(jīng)驗，還有一定的認知基礎(chǔ)，在四年級學(xué)習(xí)了冷和熱知識，強調(diào)運用實驗觀察的方法，掌握溫度的概念，知道溫度變化可以使物體產(chǎn)生體積和形態(tài)的變化，并了解一般物體都具有熱脹冷縮的性質(zhì)。因此，對于熱學(xué)知識，在小學(xué)階段學(xué)生經(jīng)歷了“進階”的學(xué)習(xí)過程。此外，通過本單元的學(xué)習(xí)能強化學(xué)生對“物質(zhì)是運動的”這一核心觀點的理解，在前期從宏觀層面學(xué)習(xí)機械運動的基礎(chǔ)上，借助一些表象來了解微觀運動，為初中學(xué)習(xí)分子熱運動提供豐富的認知基礎(chǔ)。本主題與生活實際息息相關(guān)，有大量的生活事例作為學(xué)習(xí)素材。這不僅為學(xué)生在基于事實的基礎(chǔ)上分析傳熱現(xiàn)象、抽象傳熱特點、概括傳熱規(guī)律提供充分機會，還為學(xué)生培養(yǎng)邏輯思維和逆向思維提供有效載體。同時，運用熱傳遞知識編排多種制作活動，為學(xué)生知識遷移、設(shè)計思維、動手能力的發(fā)展提供契機。【教學(xué)目標】科學(xué)知識：1知道液體、空氣熱傳遞的主要方式是熱對流。2認識熱對流傳遞熱的特點。科學(xué)探究：1能基于所學(xué)知識，從事物變化及相互關(guān)系提出可探究的科學(xué)問題.2能基于所學(xué)知識，通過觀察水受熱流動的現(xiàn)象，獲取信息，運用分析、比較、推理的方法得出結(jié)論。3能大膽質(zhì)疑，從不同視角提出研究思路，并完成探究。科學(xué)態(tài)度：1在進行合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境：1認識到科技的發(fā)展給人們的生產(chǎn)、生活帶來的便利。【教學(xué)重點】知道熱在氣體和液體中傳遞的主要方式是熱對流。 【教學(xué)難點】做熱在水中和空氣中傳遞的實驗，從而理解對流現(xiàn)象。【教學(xué)準備】教師材料：課件和視頻。學(xué)生材料：水槽、小廣口瓶、色素、酒精燈、鐵架臺、石棉網(wǎng)、燒杯、木屑、火柴、塔香、玻璃罩、紙杯、蠟燭、棉線、牙簽、剪刀、雙面膠。【教學(xué)時間】1課時【教學(xué)過程設(shè)計】探究活動教師活動學(xué)生活動探究意圖一、視頻引入，聚焦對流現(xiàn)象1同學(xué)們，通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道熱在固體中是以熱傳導(dǎo)的方式傳遞熱量的，那么熱在液體中又是如何傳遞的呢？老師這里有一小瓶紅色的熱水，如果將這一小瓶紅色熱水放到冷水里，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？我們來看一段視頻（播放視頻)，注意仔細觀察。2你們觀察到了什么？ 3為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象（熱水上升，到達頂部又下降）？你覺得可能和什么有關(guān)？4學(xué)生匯報：熱水比冷水輕；熱的傳遞.5到底你們的猜想對不對呢？要弄清為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，我們需要先來研究一下熱在水中是如何傳遞的。1學(xué)生看視頻，思考熱在液體中的傳遞方式。2學(xué)生匯報觀察到的實驗現(xiàn)象。（生：紅色的熱水會上升，到達頂部會向四周擴散，和冷水混合，然后也會有部分慢慢地降下來。）3學(xué)生猜想并匯報熱水上升下降現(xiàn)象背后的原因。創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，了解學(xué)生原有認知，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。二、操作與探究（一）研究熱在水中的傳遞1首先我們來探究熱在水中的傳遞。我們要設(shè)計怎樣的實驗來證明呢？請同學(xué)們先來認識下老師準備的實驗器材：水、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、火柴、蒸發(fā)皿。你能根據(jù)老師提供的實驗器材設(shè)計實驗證明猜想嗎？請你們和小組同學(xué)討論一下。2學(xué)生小組內(nèi)交流，匯報研究方案：用火柴點燃酒精燈，用完后的火柴棒放在蒸發(fā)皿里。再用酒精燈給水加熱，觀察水受熱后的變化。3這個辦法很好。但你們想過沒有，水是沒有顏色、透明的液體，要想直接觀察水受熱后的現(xiàn)象會不會很明顯呢？生：不明顯。師：要想清楚地看到水受熱后的現(xiàn)象，該怎么辦呢？生：可以在水里放進一些物體，借助物體來觀察。師：舉例說說，放些什么好呢？生：木屑、茶葉、粉筆末等。師：為了同學(xué)們實驗方便，老師給大家準備了一些木屑。我們可以通過觀察木屑的運動來了解水的流動。4清楚這個實驗怎么操作了嗎？師生梳理實驗步驟：（1）用酒精燈給水加熱。（2）仔細觀察木屑在水中的運動軌跡。（3）待觀察清楚后及時在記錄紙上畫出線路圖。（4）觀察結(jié)束，及時蓋滅酒精燈。5你們認為在實驗過程中應(yīng)該注意什么呢？生：在實驗過程中我們需要注意酒精燈的規(guī)范操作。同時也有注意安全，小心燙傷。6學(xué)生進行實驗活動，教師巡視指導(dǎo)。7匯報交流，說說木屑在水中是怎樣運動的？8為什么加熱之后就出現(xiàn)了水中物體上升以后下降，然后再上升再下降，這樣不停循環(huán)運動的現(xiàn)象呢？這種現(xiàn)象說明了什么呢？小組同學(xué)討論一下。學(xué)生討論，師指導(dǎo)并參與討論。生匯報熱水上升，冷水下降。9師小結(jié)：加熱后，底部的水受熱上升，周圍和上面較冷的水下降，流過來補充，被加熱后又上升就這樣，冷水和熱水相對流動，科學(xué)上把這種傳遞熱的方式稱為對流。（板書：對流）10用手指碰下杯子中的水，有什么感受？生：水變熱了。師：熱水上升就是水在傳遞熱，通過對流，燒杯里的水溫度就升高了。通過以上活動，我們知道熱在水中主要是以什么方式傳遞的？生：對流！師：水屬于液體，也就是說熱在液體當(dāng)中是以對流的方式傳遞的。（二）研究熱在空氣中的傳遞。1過渡：熱在液體中是以對流的方式傳遞熱的，那熱在氣體中又是如何傳遞的呢？下面我們就來研究熱在空氣中的傳遞。2出示實驗器材：老師為大家準備了這樣一些器材：塔香、玻璃杯、火柴、蒸發(fā)皿。我們可以怎么來設(shè)計這個實驗?zāi)兀空埓蠹倚〗M討論一下。3學(xué)生討論并匯報實驗設(shè)計：（1）用火柴點燃塔香。（2）用玻璃杯倒扣住塔香。（3）觀察煙是怎樣飄動的，及時畫出運動軌跡。4在實驗過程中應(yīng)該注意什么呢？生：有注意安全，小心燙傷。師補充：注意觀察要及時仔細，實驗現(xiàn)象開始時比較清楚，后面隨著煙的增多觀察效果會變差。5學(xué)生進行實驗活動，教師巡視指導(dǎo)。6匯報交流，說說觀察到了什么現(xiàn)象？7以上兩個實驗有什么相同之處？8總結(jié)：液體或氣體受熱上升，遇冷下降，循環(huán)流動，使冷、熱液體或氣體相互混合，這種傳熱方式叫作熱對流。熱對流時，熱總是由溫度較高處傳到溫度較低處。1學(xué)生根據(jù)所提供的實驗材料，小組合作設(shè)計“探究熱在水中的傳遞”實驗方案，并完善修改實驗方案。2學(xué)生實驗，觀察實驗現(xiàn)象，并做好實驗記錄。3學(xué)生匯報所觀察到的實驗現(xiàn)象。（生：水受熱以后，水中的物體都是上升以后下降，然后再上升再下降，這樣不停的循環(huán)運動。）4學(xué)生根據(jù)所提供的實驗材料，小組合作設(shè)計“探究熱在空氣中的傳遞”實驗方案，并完善修改實驗方案。5學(xué)生實驗，觀察實驗現(xiàn)象，并做好實驗記錄。6學(xué)生匯報所觀察到的實驗現(xiàn)象。（生：塔香受熱以后，煙是上升以后下降，然后再上升再下降，這樣不停的循環(huán)運動。）7學(xué)生對比并匯報所觀察到的兩個實驗現(xiàn)象的相同之處。（生：水和空氣受熱之后都上升，遇冷下降。）設(shè)計意圖：觀察熱在水中傳遞的過程，發(fā)現(xiàn)液體受熱會上升，遇冷會下降，循環(huán)流動。設(shè)計意圖：觀察熱在空氣中的傳遞過程，發(fā)現(xiàn)氣體受熱會上升，遇冷會下降，循環(huán)流動。并通過對比，發(fā)現(xiàn)液體和氣體相同的傳熱方式。三、運用與拓展1同學(xué)們，剛剛我們知道了什么是熱對流，那么我們在生活當(dāng)中有沒有見過熱對流的現(xiàn)象呢？2這是冬天我們家里常用的取暖器，你能說說它是怎樣使房間變暖的？生：靠近取暖器的空氣先熱，上升，周圍比較冷的空氣就會流過來補充，又受熱上升，這樣，整個屋子的空氣在不斷的流動過程中逐漸變暖。3瞧，老師今天還帶來了一個特別的玩具，叫走馬燈，屬于燈籠的一種，但最大的不同是它會轉(zhuǎn)動。走馬燈為什么可以轉(zhuǎn)動，背后又藏著什么秘密呢？下面我們就來嘗試做一做、玩一玩，在做和玩當(dāng)中思考這個問題。4出示制作走馬燈步驟。5學(xué)生制作，教師指導(dǎo)。6展示成品，并嘗試解釋一下走馬燈轉(zhuǎn)動的秘密。7觀察同學(xué)們制作的走馬燈,你發(fā)現(xiàn)了什么？生：我發(fā)現(xiàn)同學(xué)們做的走馬燈轉(zhuǎn)動速度不一樣；還有走馬燈轉(zhuǎn)動的方向也不太對勁。8你能想出什么辦法來改變走馬燈轉(zhuǎn)動的速度和方向嗎？請同學(xué)們課后嘗試用身邊材料動手制作一個走馬燈，并探究改變走馬燈旋轉(zhuǎn)速度和方向的方法。1學(xué)生匯報生活中所見到的熱對流現(xiàn)象。 （生：風(fēng)的形成里包含空氣的對流；燒水時水通過對流變熱；喝湯時我們會上下攪一攪，加快對流的速度。） 2學(xué)生制作走馬燈，在制作中思考走馬燈轉(zhuǎn)動的原理。設(shè)計意圖：通過熱對流知識在生活中的應(yīng)用，強化學(xué)生對熱對流的理解，這也是對學(xué)生技術(shù)制作能力的訓(xùn)練。【板書設(shè)計】6熱對流冷液體 氣體熱蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級上冊 第2單元熱傳遞 8