2022年春新教科版科學(xué)五年級下冊教材分析第四單元 熱單元概述熱學(xué)起源于人類對冷熱現(xiàn)象本質(zhì)的探索。在人類社會初期，由于生產(chǎn)力低下，人們對熱的認識只是從一般概念出發(fā)的樸素認知，是對冷熱現(xiàn)象的主觀感受，沒有任何科學(xué)實驗作根據(jù)。人們對冷熱現(xiàn)象本質(zhì)的研究，是從17世紀出現(xiàn)溫度計和計溫學(xué)以后，才走上實驗探索熱學(xué)道路的。直到1912年熱力學(xué)第三定律確立，人們對熱的本質(zhì)才有了正確的認識，并逐步建立和完善了熱學(xué)理論。熱學(xué)是物理學(xué)的一個分支，主要研究物質(zhì)內(nèi)部熱運動的規(guī)律以及熱運動對物體性質(zhì)的影響和應(yīng)用，包括熱的性質(zhì)、熱的傳播、熱效應(yīng)、物體受熱后的變化、溫度的測定等。熱學(xué)的理論分成兩部分，一部分是統(tǒng)計物理學(xué)，一部分是熱力學(xué)。兩者都是研究熱現(xiàn)象和熱運動規(guī)律，但研究方法不同。熱力學(xué)所得到的關(guān)于物質(zhì)熱運動的宏觀性質(zhì)可通過統(tǒng)計物理學(xué)的微觀分析來了解其本質(zhì)，統(tǒng)計物理學(xué)的理論則需經(jīng)熱力學(xué)的研究而得到驗證。因此，兩者相輔相成，互相補充，使人們對于物質(zhì)世界中有關(guān)熱現(xiàn)象的規(guī)律能逐步深入地了解，對于物質(zhì)狀態(tài)變化規(guī)律，也能很好地掌握。統(tǒng)計物理學(xué)和熱力學(xué)的一些基本規(guī)律具有普適性，從基本粒子到物質(zhì)的氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)和等離子態(tài)以及各種各樣的相變都適用。熱是一種能量形式。然而在小學(xué)五年級，讓學(xué)生探究“熱”，主要還是觀察和思考一些與物體冷熱程度有關(guān)的熱現(xiàn)象。例如，探究物質(zhì)在熱量變化過程中產(chǎn)生的不易察覺的變化，氣體、固體和液體三態(tài)的轉(zhuǎn)化及與溫度的關(guān)系、熱量轉(zhuǎn)移(傳遞)的過程、材料的導(dǎo)熱性能等。本單元的學(xué)習(xí)目標來自課程標準中56年級的下列相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容。1.2觀察常用材料的漂浮能力、導(dǎo)熱性等性能，說出它們的主要用途。2.1.1列舉日常生活中水的蒸發(fā)和水蒸氣凝結(jié)成水的實例。如曬衣服、霧、玻璃窗上的水珠等。2.1.2知道溫度是影響水結(jié)冰和水沸騰過程的主要因素。6.3.3.1說出生活中常見的熱傳遞的現(xiàn)象，知道熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體。6.3.3.2舉例說明影響熱傳遞的主要因素，列舉它們在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。14.1描述霧、雨、雪、露、霜、雹等天氣現(xiàn)象形成的原因。14.2.2舉例說明水在地球上的循環(huán)產(chǎn)生了云、霧、雨、雪等天氣現(xiàn)象。17.2認識生活中保溫、防霉、防銹等技術(shù)的應(yīng)用。對于五年級學(xué)生而言，上述內(nèi)容的學(xué)習(xí)，關(guān)鍵在于實驗探究。他們需要在科學(xué)規(guī)范的實驗中，觀察與交流熱傳遞的現(xiàn)象，了解熱是能量的一種表現(xiàn)形式，熱量變化導(dǎo)致了溫度變化。在研究熱傳遞的方式后，利用熱傳遞的性質(zhì)來創(chuàng)造性地制作保溫杯。本單元共7課，以“熱是怎樣傳遞的”為主要學(xué)習(xí)線索，循序漸進地安排了一系列探究活動。第1課“溫度與水的變化”中，我們持續(xù)給水加熱直到沸騰，停止加熱，水不再沸騰，溫度下降。通過探究溫度的變化和水的形態(tài)變化，了解到溫度變化表示了熱量在傳遞，完善了“熱量變化導(dǎo)致了物體溫度變化”這一科學(xué)概念，并感受到科學(xué)探究的樂趣。第2課“水的蒸發(fā)和凝結(jié)”探索水的蒸發(fā)現(xiàn)象，推測水溫高低跟水蒸發(fā)快慢的關(guān)系。學(xué)生需要設(shè)計實驗，通過實驗記錄證明水溫高低會影響水蒸發(fā)的速度。我們在玻璃杯中加入冰塊，將玻璃杯外壁擦干，靜置一會兒，玻璃杯外壁又會出現(xiàn)水珠。用食鹽降低玻璃杯里冰塊的溫度，觀察玻璃杯外壁的水珠。學(xué)生經(jīng)歷了水的沸騰、冰的融化、水的蒸發(fā)，水蒸氣凝結(jié)的探究活動，可以繼續(xù)聯(lián)想水還有哪些物態(tài)變化，以及自然界的云、霧、霜、雪等是怎樣形成的。第3課“溫度不同的物體相互接觸”安排了不同溫度的水接觸后變化的探究活動。教科書引用平時生活中常見的溫牛奶現(xiàn)象，然后提出問題：熱水是怎樣使牛奶由涼變熱的？通過研究試管中的涼水和燒杯中熱水接觸后的溫度變化，探究熱量的轉(zhuǎn)移和平衡。第4課“熱在金屬中的傳遞”中，學(xué)生主要觀察和探究與“熱傳導(dǎo)”相關(guān)的問題：在金屬條的一端加熱，另一端是否會熱起來，通過實驗觀察熱在金屬條中的傳遞過程和方向。學(xué)生嘗試著自主設(shè)計實驗，觀察熱在金屬片中的傳遞過程和方向，然后綜合觀察結(jié)果，分析熱傳導(dǎo)過程中的共同特點。通過實驗，有助于深化“熱量可以在物體內(nèi)和物體間傳遞”概念的理解，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注引起物體溫度變化的熱傳遞現(xiàn)象。第5課“熱在水中的傳遞”中，學(xué)生通過加熱試管中的水和加熱燒杯中的水，認識熱在水中以對流的方式傳遞。由于水和空氣都是能流動的物體，由水進一步推想出熱在空氣中的傳遞方式，最后了解熱對流在生活中的應(yīng)用。第6課“哪個傳熱快”包含了兩個活動：觀察、記錄木勺、塑料勺、金屬勺的導(dǎo)熱快慢和比較銅、鋁、鐵等金屬材料的導(dǎo)熱性能。通過比較不同材料的導(dǎo)熱性能，讓學(xué)生了解不同物體的傳熱本領(lǐng)是不同的，建立“不同材料制成的物體，導(dǎo)熱性能是不一樣的”這一初步認識。第7課“做個保溫杯”中，學(xué)生觀察常用材料的導(dǎo)熱性能，并說出它們的主要用途。本課幫助學(xué)生更深入地了解生活中保溫、散熱等技術(shù)的應(yīng)用。學(xué)生將同樣多的、相同溫度的熱水倒入不銹鋼杯、陶瓷杯、塑料杯中，測量哪一杯水涼得慢，進而測量并比較出各種方法的保溫效果。學(xué)生根據(jù)已掌握的知識和生活經(jīng)驗及對各種材料保溫效果的觀察和比較，選擇合適的材料制作一個保溫杯，并通過保溫冰塊的比賽活動，檢測保溫杯的保溫效果。單元教學(xué)目標科學(xué)概念目標熱是能量的一種表現(xiàn)形式，熱量變化導(dǎo)致了溫度變化。溫度變化是影響水結(jié)冰和水沸騰過程的主要因素。溫度變化形成了水的蒸發(fā)和水蒸氣凝結(jié)成水。氣溫變化形成了自然界的云、霧、霜、雪等。熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體。兩個系統(tǒng)在發(fā)生傳熱的條件下趨向于熱平衡。熱可以在物體間和物體內(nèi)傳遞，發(fā)現(xiàn)固體、液體、氣體都能傳遞熱。熱可以通過熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射三種方式進行傳遞。不同物體的導(dǎo)熱性是不一樣的。熱的不良導(dǎo)體可以減慢物體熱量的散失。多種因素影響了熱傳遞，確定這些因素應(yīng)用在日常的生產(chǎn)和生活中。保溫技術(shù)、散熱技術(shù)不斷地發(fā)展，并應(yīng)用在各種產(chǎn)品上。科學(xué)探究目標能熟練使用溫度計測量各種熱現(xiàn)象中的溫度變化。嘗試從事物的結(jié)構(gòu)、變化的角度提出可探究的科學(xué)問題。能借助以溫度計、感溫紙帶、感溫粉末等材料，采用重復(fù)測試等方式來搜集熱傳遞的相關(guān)證據(jù)。能運用箭頭、圖畫、符號等來記錄熱傳遞的方向。能分析霧、雨、雪、露、霜、雹等天氣現(xiàn)象形成的原因。能獲取多個證據(jù)支持研究的觀點，嘗試利用多種方式認識事物。能運用分析、比較、推理等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論。能有效開展熱傳遞的實驗；能用圖形表示自己的研究結(jié)果。能運用比較和歸納的方法從實驗證據(jù)中發(fā)現(xiàn)物體導(dǎo)熱性能的差異。能合乎規(guī)范地開展傳熱實驗，知道交流科學(xué)探究需要經(jīng)歷一定的有序步驟，并能對探究活動進行過程性反思。能根據(jù)熱傳遞的原理創(chuàng)作保溫杯，嘗試自主設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品，并在研究后改進產(chǎn)品。科學(xué)態(tài)度目標親歷熱傳遞的變化及相關(guān)關(guān)系的研究過程，形成科學(xué)探究的興趣。討論熱傳遞的原因，以事實為依據(jù)做出判斷。感受到實驗方法的選擇和改進會對實驗數(shù)據(jù)的準確性產(chǎn)生影響。體驗從熱量的傳遞角度認識效率。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。養(yǎng)成運用探究的證據(jù)進行信息加工，科學(xué)地表述探究的規(guī)律。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。知道科學(xué)調(diào)查可以采用多種形式，樂于進行科學(xué)調(diào)查。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標通過描述生活、自然中的一些簡單熱現(xiàn)象，了解熱傳遞的一些特點。溫度計能測量溫度是應(yīng)用了科學(xué)的規(guī)律。描述各種各樣的熱傳遞和生產(chǎn)、生活的關(guān)系。討論材料因為導(dǎo)熱性能的不同在日常生活中有不同的應(yīng)用。了解觀察工具的精密化能使研究更接近于事物的本質(zhì)。初步體驗包括設(shè)計、實施、改進在內(nèi)的簡單的技術(shù)與工程過程。認識到人類的好奇心和社會需求是科技發(fā)展的動力，認識到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展影響著我們的生活。考察生活中常見的保溫制品，體會它們給人類生活帶來的便利。單元詞匯熱傳遞：又稱“傳熱”。有熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射三種方式，是物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移過程。在實際傳熱過程中，這三種方式常伴隨進行。熱傳導(dǎo)：又稱“導(dǎo)熱”。熱量傳遞的三種形式之一。當物體內(nèi)或物體間溫度不均勻時，熱量通過大量分子、原子或電子的相互撞擊，從高溫處傳遞到低溫處的現(xiàn)象。各種物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，金屬導(dǎo)熱性相對較好，故常用作熱交換器的材料，而石棉的導(dǎo)熱性能很差，可用作絕熱材料。熱對流：又稱“對流”，熱量傳遞的三種形式之一。流體各部分之間發(fā)生相對運動(位移)時，使熱量由高溫流體轉(zhuǎn)移到低溫流體的現(xiàn)象。熱輻射：熱量傳遞的三種形式之一。熱量以電磁波的形式從一個物體傳給其他物體的過程。實驗證明，任何物體只要其溫度不是絕對零度，都能以電磁波的形式向外輻射熱量，溫度越高，輻射越強，而且其波譜的分布隨溫度變化而變化，可從遠紅外區(qū)直到波長極短的紫外區(qū)。導(dǎo)熱性：金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性，一般用導(dǎo)熱系數(shù)(導(dǎo)熱率)“”來表示，單位是瓦/(米開)。它的物理意義是物體內(nèi)部垂直于導(dǎo)熱方向取兩個相距1米、面積為1平方米的平行平面，而這兩個平面的溫度相差1C，1秒內(nèi)從一個平面?zhèn)鲗?dǎo)到另一個平面的熱量。金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大說明導(dǎo)熱性越好。一般說來金屬越純，其導(dǎo)熱性能也越好。材料清單燒杯、酒精燈、火柴、石棉網(wǎng)、三腳架、溫度計、玻璃杯、冰塊、熱水、涼水、感溫紙帶(或感溫粉末)、鐵架臺、金屬條、蠟、感溫油墨、金屬片、木塊、試管、紅墨水、木勺、塑料勺、金屬勺、銅絲、鐵絲、鋁絲、不銹鋼杯、陶瓷杯、塑料杯、毛巾、泡沫塊、熱水瓶膽、護目鏡、濕布、學(xué)生活動手冊、班級記錄表。分課時教材分析與教學(xué)建議第1課溫度與水的變化背景和教學(xué)目標學(xué)生常常感受著各種冷熱變化的天氣現(xiàn)象，而且在生活中接觸到了很多熱現(xiàn)象，但是通過探究獲得的理性認識很少，對溫度變化等熱學(xué)基本概念的關(guān)注也相對較少。物體冷熱的程度可以用溫度表示，熱可以造成物體形態(tài)的變化，熱可以從溫度高的物體傳向溫度低的物體等，學(xué)生對“溫度”“熱量”“內(nèi)能”這三個重要科學(xué)概念容易混淆，概念的建構(gòu)和概念之間的關(guān)系是模糊或錯誤的。作為教師，要更多認識和關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)中的各種想法，找出學(xué)生持有的錯誤解讀，組織主題明確、結(jié)構(gòu)嚴謹、體驗深刻的探究活動，幫助學(xué)生進行有意義的學(xué)習(xí)和探究。熱的物體溫度高，冷的物體溫度低，要分析和解決日常生活中的各種熱學(xué)問題，就要從物體的溫度變化和測量開始。如果要定量地描述溫度，就必須有一套方法，這套方法就是溫標。確定一個溫標，首先要選擇一種測溫物質(zhì)，國際標準規(guī)定：一個標準大氣壓下冰水混合物的溫度為0C，水沸騰時的溫度為100C。溫度變化會造成水的形態(tài)變化，可什么導(dǎo)致了水的溫度變化呢？我們持續(xù)給水加熱直到沸騰，停止加熱，水不再沸騰，溫度下降。通過探究溫度的變化和水的形態(tài)變化，學(xué)生了解到溫度變化表示了熱量在傳遞，完善“熱量變化導(dǎo)致了物體溫度變化”這一科學(xué)概念，并感受到科學(xué)探究的樂趣。科學(xué)概念目標物質(zhì)通常以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的形態(tài)存在，物態(tài)變化取決于溫度等。熱是能量的一種表現(xiàn)形式，熱量變化導(dǎo)致了物體溫度變化。分析物態(tài)變化的實驗探究情況，知道水的凝固點和沸點。科學(xué)探究目標嘗試從事物的變化以及相互關(guān)系的角度中提出可以探究的問題。能夠基于所學(xué)的知識，對研究問題做出假設(shè)，說明假設(shè)的依據(jù)。制訂比較完整的探究計劃，用酒精燈、三腳架等組成加熱裝置，開展將水加熱至沸騰的探究活動。通過持續(xù)加熱和停止加熱，記錄水沸騰后的溫度變化和形態(tài)變化，用證據(jù)來檢驗自己的假設(shè)，與同學(xué)交流探究的過程與結(jié)論。能夠?qū)μ骄炕顒舆M行小結(jié)，發(fā)現(xiàn)水的溫度、形態(tài)變化跟熱量有關(guān)。科學(xué)態(tài)度目標形成對熱量與水的溫度變化、形態(tài)變化關(guān)系進行科學(xué)探究的興趣。通過長時多次的測量和記錄，養(yǎng)成認真仔細的實驗態(tài)度。樹立用證據(jù)說話的意識，能堅持自己正確的觀點。在進行小組合作學(xué)習(xí)時，主動研討與交流，形成集體的觀點。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標了解自然界中的水可以有不同的形態(tài)存在。能用物態(tài)變化的知識解釋自然界中的有關(guān)現(xiàn)象。了解科學(xué)技術(shù)可以減少自然災(zāi)害對人類的影響。教學(xué)準備為學(xué)生準備：燒杯、酒精燈、火柴、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計、鐵架臺、溫度計夾子、熱水、護目鏡、濕布、記錄表、學(xué)生活動手冊。教師準備：水在自然環(huán)境中存在的課件資料。學(xué)生活動手冊說明水沸騰后的變化記錄表停止加熱繼續(xù)加熱1分鐘2分鐘3分鐘1分鐘2分鐘3分鐘溫度變化水的變化活動手冊的內(nèi)容是水沸騰后的變化記錄。可先讓學(xué)生梳理水的形態(tài)變化與溫度的關(guān)系，回憶并寫出水結(jié)冰時的溫度和水沸騰時的溫度，然后開始實驗。通過實驗，學(xué)生觀察水加熱時的變化，并記錄水沸騰后的變化。將燒杯里的熱水加熱至沸騰后，停止給水加熱，進行記錄，記錄停止加熱1分鐘、2分鐘和3分鐘時水溫度的變化，觀察并記錄水的變化。繼續(xù)給燒杯里的水加熱，按照1分鐘、2分鐘、3分鐘的時間記錄溫度，并觀察和記錄水的形態(tài)變化。學(xué)生研討“水的沸騰”過程跟什么有關(guān)。全班根據(jù)數(shù)據(jù)和形態(tài)變化，進行研討、交流并得出結(jié)論。第2課水的蒸發(fā)和凝結(jié)背景和教學(xué)目標熱量的本質(zhì)是什么？這曾是歷史上長期爭論過的問題，一些科學(xué)家如牛頓等都認為熱是物體微粒的機械運動。然而到了18世紀，隨著化學(xué)、計溫學(xué)等的發(fā)展，有人提出了“熱質(zhì)說”，把固體熔化和液體蒸發(fā)都看作“熱質(zhì)”與固體和液體間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。倫福德、焦耳的實驗工作以大量確鑿的證據(jù)否定了“熱質(zhì)說”。熱不是傳遞著的“熱質(zhì)”，而是傳遞著的能量。大多數(shù)物質(zhì)都根據(jù)不同的溫度以固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的形式存在。溫度的變化，使液態(tài)的水變成氣體進入空氣中；水蒸氣冷卻后，又重新變成液態(tài)的水；如果水冷卻到冰點以下，就變成固態(tài)的冰。在上一課中，學(xué)生觀察到水加熱到100C時會沸騰，形態(tài)由液體轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓稍谏钪校瑴囟炔]有達到100C，水也能轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓３Ｄ芸吹剿魵庖矔Y(jié)成水那么，水的物態(tài)變化跟什么有關(guān)？本課探究水的蒸發(fā)現(xiàn)象，推測水溫高低跟水蒸發(fā)快慢的關(guān)系，學(xué)生需要設(shè)計實驗，通過實驗記錄證明水溫高低是否影響水蒸發(fā)的速度。學(xué)生經(jīng)歷了水的沸騰、冰的融化、水的蒸發(fā)和水蒸氣凝結(jié)的探究活動，可以繼續(xù)聯(lián)想水還有哪些物態(tài)變化，以及自然界的云、霧、霜、雪等是怎樣形成的。許多物質(zhì)在循環(huán)、再利用、再循環(huán)的過程中，其形態(tài)也發(fā)生了改變。科學(xué)概念目標水在吸收(或放出)一定熱量后，會發(fā)生形態(tài)變化。水的蒸發(fā)和水蒸氣凝結(jié)成水的過程中有吸熱與放熱現(xiàn)象。日常生活中存在水的蒸發(fā)和水蒸氣凝結(jié)成水的實例。科學(xué)探究目標運用以往的經(jīng)驗，對新的問題提出假設(shè)。制訂比較完整的實驗計劃，開展水蒸發(fā)快慢與溫度高低關(guān)系的探究活動。設(shè)計實驗，開展水蒸氣凝結(jié)的探究活動。通過觀察、實驗、查閱資料等方式獲取事物的信息，分析霧、雨、雪、露、霜、雹等天氣現(xiàn)象形成的原因。科學(xué)態(tài)度目標樂于發(fā)現(xiàn)新的問題，對物態(tài)變化有探究興趣。尊重探究的證據(jù)，提出正確的觀點，堅持以事實為依據(jù)形成判斷。在進行多人合作探究時，能夠有效溝通交流。養(yǎng)成在探究中、數(shù)據(jù)中、實踐中找到支撐觀點的證據(jù)。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標討論氣溫變化影響了人類、動植物的生活和生存。關(guān)注人類一些行為會使地球變暖，從而影響自然環(huán)境的變化。教學(xué)準備為學(xué)生準備：燒杯、酒精燈、火柴、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計、鐵架臺、溫度計夾子、清水、電子秤、護目鏡、濕布、玻璃杯、冰塊、食鹽、記錄表、學(xué)生活動手冊。教師準備：關(guān)于自然界的云、霧、霜、雪等課件資料。學(xué)生活動手冊說明水蒸氣凝結(jié)過程觀察記錄表燒杯內(nèi)加冰塊燒杯內(nèi)加冰塊和鹽時間溫度計的示數(shù)水蒸氣的凝結(jié)現(xiàn)象學(xué)生活動手冊是觀察并記錄水蒸氣凝結(jié)過程的時間、溫度和現(xiàn)象。教師要提醒學(xué)生根據(jù)時間測量燒杯內(nèi)加冰塊的溫度變化，按時觀察溫度計的示數(shù)，觀察并記錄水蒸氣的凝結(jié)現(xiàn)象。根據(jù)一段時間的溫度變化以及水蒸氣的凝結(jié)現(xiàn)象，教師組織學(xué)生交流與研討水蒸氣的凝結(jié)過程，并總結(jié)水蒸氣凝結(jié)與什么因素有關(guān)。第3課溫度不同的物體相互接觸背景和教學(xué)目標熱傳遞是基于各部分溫度不一致而發(fā)生的能量的傳遞。兩個溫度不同的物體相互接觸時，溫度高的物體會降溫，溫度低的物體會升溫。熱量的概念只有在涉及能量的傳遞時才有意義。兩個熱力學(xué)系統(tǒng)進行熱接觸時，系統(tǒng)原來的平衡狀態(tài)一般都將發(fā)生變化；經(jīng)過足夠長的時間之后，熱交換停止，這時可以認為兩個系統(tǒng)處于熱平衡。如果兩個系統(tǒng)熱接觸時，狀態(tài)沒有發(fā)生變化，則說明兩個系統(tǒng)已是互為熱平衡。我們可以認為互為熱平衡的兩個系統(tǒng)的冷熱程度相同，溫度相等。溫度計能夠測量物體的溫度，就是這樣的道理。熱平衡定律是熱力學(xué)中的一個基本實驗定律，其重要意義在于它是科學(xué)定義溫度概念的基礎(chǔ)，是用溫度計測量溫度的依據(jù)。本課安排了不同溫度的水相互接觸后溫度如何變化的探究活動。教科書用平時生活中常見的熱水加熱牛奶現(xiàn)象來聚焦問題：熱水是怎樣使牛奶由涼變熱的？通過試管中的涼水和燒杯中熱水接觸后的溫度變化研究，探究熱量的轉(zhuǎn)移和平衡。科學(xué)概念目標熱量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。兩個系統(tǒng)在發(fā)生傳熱的條件下趨向于熱平衡。熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體，生活中存在各種熱現(xiàn)象。科學(xué)探究目標能夠基于所學(xué)的知識，自主設(shè)計實驗探究。通過測量獲取證據(jù)，根據(jù)溫度變化的記錄，制作折線圖。仔細觀察實驗現(xiàn)象，運用分析、比較、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論。獲取多個證據(jù)支持提出的觀點，嘗試多種方式認識事物。科學(xué)態(tài)度目標形成對事物變化及相互關(guān)系進行科學(xué)探究的興趣。當發(fā)現(xiàn)事實與自己想法不同時，養(yǎng)成用事實說話的意識。在進行多人合作時，主動在小組內(nèi)溝通交流。能運用探究的證據(jù)進行信息加工，科學(xué)地表述探究的規(guī)律。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標知道觀察工具的精密化能使研究更接近于事物的本質(zhì)。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。理解溫度計能測量溫度是應(yīng)用了科學(xué)的規(guī)律。教學(xué)準備為學(xué)生準備：大燒杯、60C左右的熱水、涼水、試管、溫度計、鐵架臺、溫度計夾子、溫度變化記錄表、學(xué)生活動手冊。教師準備：感溫紙帶(或感溫粉末)。學(xué)生活動手冊說明溫度變化記錄表 將記錄表中的數(shù)據(jù)制成折線圖。涼水溫度熱水溫度2分鐘4分鐘6分鐘8分鐘10分鐘12分鐘14分鐘學(xué)生活動手冊的內(nèi)容為思考并探究溫度不同物體在相互接觸后溫度變化的實驗設(shè)計過程。根據(jù)溫度變化記錄表，每隔2分鐘記錄一次涼水和熱水的溫度數(shù)據(jù)。按照記錄的數(shù)據(jù)，繪制涼水和熱水的溫度變化折線圖。第4課熱在金屬中的傳遞背景和教學(xué)目標在前幾課中，學(xué)生充分探究了與水有關(guān)的溫度變化實驗。將牛奶浸在熱水中，牛奶會慢慢熱起來，熱水會將熱量傳給牛奶。生活中，我們常常會使用金屬制成的湯勺，在接觸熱湯或者熱飯菜以后，勺柄會慢慢地?zé)崞饋恚绕涫窃诔曰疱仭⑹釡珪r，長時間把金屬勺的勺口部分浸在湯鍋中，一會兒勺柄就燙得無法用手直接拿了。這其中的原因就是熱湯的能量傳遞到了勺子的勺口部分，然后又從勺口部分傳到了勺柄。這里的熱傳遞方式主要是靠熱傳導(dǎo)。熱傳遞主要有熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射三種方式，在沒有做功而只有溫度差的條件下，內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分的過程叫熱傳遞。它是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式。熱傳導(dǎo)是內(nèi)能在固體中傳遞的主要傳熱方式，例如將金屬條的一端放在火上加熱，另一端也逐漸變熱，這表明有熱量沿著固體進行傳遞。在本課中，學(xué)生主要觀察和探究與“熱傳導(dǎo)”相關(guān)的問題。在金屬條的一端加熱，另一端是否會熱起來，通過實驗觀察熱在金屬條中的傳遞過程和方向。讓學(xué)生嘗試著自主設(shè)計實驗，觀察熱在金屬片中的傳遞過程和方向。通過綜合觀察和分析實驗結(jié)果，總結(jié)出熱傳導(dǎo)過程中的共同特點，有助于深化學(xué)生對“熱量可以在物體內(nèi)和物體間傳遞”概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的能力，并為下一課“熱在水中的傳遞”打下基礎(chǔ)。科學(xué)概念目標熱有熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射三種傳遞方式。熱可以在物體內(nèi)和物體間傳遞。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。科學(xué)探究目標從事物的結(jié)構(gòu)、變化的角度獲取可探究的科學(xué)問題。交流與制訂比較完整的探究計劃，設(shè)計單一變量的實驗方案。交流一個研究問題可以設(shè)計不同的實驗方法。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)度目標形成對熱傳遞的變化及相關(guān)關(guān)系進行科學(xué)探究的興趣。分析熱傳遞的原因，養(yǎng)成以事實為依據(jù)的意識。在小組合作時，積極溝通與交流，綜合考慮小組成員意見。養(yǎng)成認真仔細、一絲不茍的實驗態(tài)度。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標描述各種各樣的熱傳遞和生產(chǎn)、生活的關(guān)系。通過生活、自然中的一些簡單熱現(xiàn)象，了解熱傳遞的一些特點。教學(xué)準備為學(xué)生準備：鐵架臺、鐵夾子、金屬條、酒精燈、火柴、濕布、護目鏡、金屬圓片、蠟燭、感溫油墨、學(xué)生活動手冊等。教師準備：熱的傳遞方式班級記錄表。學(xué)生活動手冊說明推測熱在金屬條、金屬片中的傳遞路徑,并用示意圖或文字記錄。熱在金屬條中的傳遞熱在金屬片中的傳遞1熱在金屬片中的傳遞2我的發(fā)現(xiàn)：學(xué)生活動手冊部分是探索活動的課堂記錄，推測熱在金屬條、金屬片中的傳遞路徑，并用示意圖或文字記錄。在實驗中，學(xué)生觀察金屬條上蠟熔化的變化現(xiàn)象，用示意圖或文字記錄熱在金屬條中的傳遞。同樣地，在觀察熱在金屬圓片中的傳遞的實驗中，學(xué)生根據(jù)蠟(或感溫油墨)的變化情況，畫出熱的傳遞過程。在該實驗中，包括：1在金屬圓片邊緣的一個點上加熱；2在金屬圓片的中心加熱。填寫“我的發(fā)現(xiàn)”時，可以參考教科書第67頁拓展部分三種熱傳遞方式的手繪圖，寫出熱在金屬中的傳遞方式屬于三種熱傳遞方式中的哪一種。第5課熱在水中的傳遞背景和教學(xué)目標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。熱對流的主要特點：只能發(fā)生在氣體和液體之中，而且必然同時伴有流體本身分子運動所產(chǎn)生的導(dǎo)熱作用。按發(fā)生的原因不同，有自然對流(自由對流)和強制對流(受迫對流)兩大類。自然對流純粹是因流體內(nèi)冷、熱各部分的密度不同所引起，其流動速度一般較低。強制對流由各種泵、風(fēng)機或其他外力的推動而造成，流動速度往往很高。教科書中研究的主要是自然對流的情況。在本課，學(xué)生通過實驗認識熱在水中的傳遞方式，由于水和空氣都是能流動的物體，進一步推想出熱在氣體中的傳遞方式，最后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)生的對流現(xiàn)象，二是探究燒杯中發(fā)生的對流現(xiàn)象。同時，在教科書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水的對流，整個探究活動也因此顯得生動有趣，更好地激發(fā)學(xué)生的探究欲望。科學(xué)概念目標熱在水中是以對流的方式傳遞的。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。科學(xué)探究目標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。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。制訂比較完整的探究計劃，初步具備實驗設(shè)計的能力。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)度目標保持積極的觀察探究熱傳遞的興趣。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。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。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標明確人類的好奇心和社會需求是科技發(fā)展的動力。認識到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展影響著我們的生活。教學(xué)準備為學(xué)生準備：試管、大燒杯、滴管、三腳架、石棉網(wǎng)、酒精燈、火柴、鐵架臺、試管架、感溫粉末、紅墨水、清水、濕布、護目鏡、記錄表、學(xué)生活動手冊等。教師準備：教學(xué)課件。學(xué)生活動手冊說明推測熱在水中的傳遞路徑，并用示意圖或文字記錄。活動手冊中的內(nèi)容是用示意圖或文字記錄熱在水中的傳遞路徑。學(xué)生需要在加熱試管的示意圖上，將水變熱的猜測情況用箭頭表示出來。示意圖上呈現(xiàn)熱在試管里傳遞的方向，可以圖文并茂。第6課哪個傳熱快背景和教學(xué)目標通過對熱傳導(dǎo)的觀察和研究，學(xué)生已經(jīng)認識到熱總是從溫度較高的部分傳向溫度較低的部分。那么不同材料的物體放在相同的熱源中，它們導(dǎo)熱速度相同嗎？哪個快，哪個慢？通過設(shè)計研究導(dǎo)熱比賽的活動，學(xué)生將學(xué)會區(qū)分熱的良導(dǎo)體與不良導(dǎo)體，進而理解不同導(dǎo)熱性能的物體(材料)有著不同的用途，在生活中可根據(jù)需要選擇不同導(dǎo)熱性能的材料。本課包含兩個探究活動。木勺、塑料勺、金屬勺的導(dǎo)熱快慢比較，銅、鋁、鐵等金屬材料的導(dǎo)熱性能比較。通過對不同材料導(dǎo)熱性能的比較，學(xué)生建立起對于“不同材料制成的物體，導(dǎo)熱性能是不一樣的”這一概念的初步認識。學(xué)生通過研究討論，意識到實驗方法的選擇和改進對實驗數(shù)據(jù)的準確性有著很大的影響。如果說前面幾課的研究活動突出的是熱傳遞方式的探究，那么本課中“哪個傳熱快”這一探究活動，則注重的是導(dǎo)熱性能的比較。通過實驗探究，學(xué)生了解不同物體的傳熱本領(lǐng)是不同的，從而為下一課設(shè)計制作一個保溫杯積累知識和經(jīng)驗。科學(xué)概念目標不同材料制成的物體，導(dǎo)熱性能是不一樣的。從熱量的傳遞角度認識效率。科學(xué)探究目標嘗試基于所學(xué)的知識，提出有針對性的假設(shè)。熟練操作不同材料物體的導(dǎo)熱性能實驗。運用比較和歸納的方法從實驗證據(jù)中發(fā)現(xiàn)物體導(dǎo)熱性能的差異。能夠分析制造某種物品時選擇熱的良導(dǎo)體和不良導(dǎo)體的原因。科學(xué)態(tài)度目標尊重證據(jù)的前提下，堅持正確的觀點。意識到實驗方法的選擇和改進會對實驗數(shù)據(jù)的準確性產(chǎn)生影響。關(guān)注科學(xué)調(diào)查可以采用多種形式，樂于進行科學(xué)的調(diào)查。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標發(fā)現(xiàn)材料因為導(dǎo)熱性能的不同在日常生活中有不同的應(yīng)用。了解技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會發(fā)展。教學(xué)準備為學(xué)生準備：塑料勺、木勺、鋼勺、杯子、熱水、蠟燭油、感溫油墨、鋼絲、鋁絲、銅絲、酒精燈、火柴、濕布、護目鏡、溫度變化記錄表、學(xué)生活動手冊。教師準備：金屬導(dǎo)熱性能演示器。學(xué)生活動手冊說明不同材質(zhì)勺柄溫度變化記錄表30秒30秒30秒30秒30秒金屬勺木勺塑料勺學(xué)生活動手冊的內(nèi)容是設(shè)計實驗，通過實驗驗證不同材質(zhì)勺柄的導(dǎo)熱性能，學(xué)生設(shè)計實驗的方法和步驟，并將得到的實驗數(shù)據(jù)填入相應(yīng)的表格內(nèi)。學(xué)生觀察勺柄上蠟的變化，30秒為一個觀察時間節(jié)點，觀察5次變化，并將變化情況記錄在表格中。如果使用的是溫度傳感器，則直接可以記錄勺柄的溫度數(shù)據(jù)。第7課做個保溫杯背景和教學(xué)目標隨著經(jīng)濟水平和人們生活品質(zhì)的提高，保溫杯在生活中得到了廣泛的使用。保溫杯的內(nèi)膽一般由陶瓷、塑料、玻璃或不銹鋼制成，內(nèi)膽的壁有真空層，頂部有蓋，密封嚴實。保溫就是要盡量減少熱量的損失，而要減少熱量的損失，就要從熱傳遞的幾個方面去研究。本課所設(shè)計的活動其實是觀察常用材料的導(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。設(shè)計并制作一個保溫杯可以作為本單元的一個嵌入式的評價內(nèi)容，既考查學(xué)生知識的運用和動手制作的能力，同時也檢驗學(xué)生控制變量的能力，以及對實驗數(shù)據(jù)整理分析的水平。科學(xué)概念目標熱的不良導(dǎo)體可以減慢物體熱量的散失。空氣是一種熱的不良導(dǎo)體。保溫、散熱技術(shù)在生活中被廣泛應(yīng)用。科學(xué)探究目標根據(jù)熱傳遞的原理設(shè)計制作保溫杯。研究哪種保溫方法的保溫效果較好。嘗試自主設(shè)計產(chǎn)品，在研究后改進產(chǎn)品。創(chuàng)作科學(xué)小論文等呈現(xiàn)保溫杯探究的過程與結(jié)論。科學(xué)態(tài)度目標激發(fā)設(shè)計研究保溫杯的興趣，能不斷進行嘗試和創(chuàng)新。關(guān)注他人的探究成果，樂于分享自己的探究經(jīng)驗。科學(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。討論技術(shù)包括人們利用和改造自然的方法、程序和產(chǎn)品。感受到科學(xué)家與工程師的工作可以推動科學(xué)的發(fā)展與技術(shù)的進步。教學(xué)準備為學(xué)生準備：不銹鋼杯、陶瓷杯、塑料杯、熱水、溫度計、配套的蓋子、泡沫塑料、毛巾、一些包裹杯子的材料、冰塊、記錄表、學(xué)生活動手冊。教師準備：保溫瓶內(nèi)膽。學(xué)生活動手冊說明各種方法保溫效果記錄表自制保溫杯的記錄表優(yōu)點需要改進的地方本課活動手冊的內(nèi)容分為兩部分。第一部分是測試、比較各種方法的保溫效果，并將實驗中的數(shù)據(jù)記錄在表格中。記錄五種不同狀況的杯子開始的溫度和10分鐘后的溫度，并計算降溫幅度。第二部分為自制保溫杯的記錄表。表中有兩欄，分別是“優(yōu)點”和“需要改進的地方”。對于“優(yōu)點”，需要學(xué)生根據(jù)自己制作保溫杯的方法和材料進行闡述。對于“需要改進的地方”，學(xué)生可測量保溫效果后，進行實驗測評，提出改進的方法和意見。參考資料熱力學(xué)定律熱力學(xué)第一定律就是不同形式的能量在傳遞與轉(zhuǎn)換過程中守恒的定律，表達式為U=Q+W。表述為：熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他恒定律。能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。其本質(zhì)就是著名的能量守?zé)崃W(xué)第二定律表述為：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零，又稱“熵增定律”。表明了在自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總混亂度(“熵”)不會減小。熱力學(xué)第三定律描述的是熱力學(xué)系統(tǒng)的熵在溫度趨近于絕對零度時趨于定值。對于完整晶體，這個定值為零。由于這個定律是由瓦爾特能斯特歸納得出后進行表述，因此又常被稱為能斯特定理或能斯特假定。如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個均與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡。這一結(jié)論稱作“熱力學(xué)第零定律”。熱力學(xué)第零定律的重要性在于它給出了溫度的定義和溫度的測量方法。熱運動熱是物質(zhì)的一種運動形式，熱運動是宏觀物體(氣體、液體和固體)內(nèi)部大量微觀粒子(如分子、原子、電子等)的一種永不停息的無規(guī)則運動。一個物體或一個系統(tǒng)在熱平衡時的溫度，只取決于其內(nèi)部微觀粒子熱運動的狀況，熱運動越強烈，其溫度就越高。在熱運動中，雖然每個微觀粒子的運動具有極大的偶然性，但是在構(gòu)成物體或系統(tǒng)的大量微觀粒子的總體上，卻遵從確定的規(guī)律性，這種規(guī)律性稱為統(tǒng)計規(guī)律性。熱量與熱容量熱量是物體間或物體各部分之間由于存在溫度差而傳遞的能量。在歷史上，當熱質(zhì)說占統(tǒng)治地位時，人們曾錯誤地認為“熱”是一種物質(zhì)，稱為熱質(zhì)，熱量即熱質(zhì)的量，并定義了熱量的單位“卡”。熱力學(xué)第一定律建立后，揭示了熱量是熱接觸中由于溫度差而傳遞的能量，熱量與傳熱的過程有關(guān)，它不是熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，僅僅在系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時才有意義，因此不能說物體處在某個狀態(tài)時含有多少熱量。康斯坦丁卡拉西奧多里在1909年提出，由熱力學(xué)第一定律來定義熱量，這樣可以使熱量的定義完全擺脫熱質(zhì)說的影響。首先，他不用熱量的概念而給絕熱過程下了一個純粹力學(xué)的定義，即一個過程，其中物體狀態(tài)的改變完全是機械的或電的直接作用的結(jié)果，而沒有受到其他影響的過程稱為絕熱過程。其次，由絕熱過程的功定義了內(nèi)能，由實驗可知只要是絕熱過程，系統(tǒng)從初態(tài)到終態(tài)，外界對系統(tǒng)所做的功數(shù)值相同，與實施絕熱過程的途徑無關(guān)，因此可以引入系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)內(nèi)能(U)，絕熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能的增量等于外界對系統(tǒng)所做的功U2-U1=A。進一步，如果系統(tǒng)不絕熱，則系統(tǒng)內(nèi)能的增量不等于外界所做的功，二者之差定義為熱量Q=(U2-U1)-A。熱量和功相當，都是被傳遞著的能量，其區(qū)別在于做功同系統(tǒng)在廣義力作用下產(chǎn)生廣義位移相聯(lián)系，即同系統(tǒng)各部分的宏觀運動相聯(lián)系，而傳熱是分子間或分子與電磁場相互作用的結(jié)果，是和物質(zhì)的微觀運動相聯(lián)系的。熱容量簡稱熱容。某一物體溫度升高(或降低)1C時，所吸收(或放出)的熱量，稱為該物體的熱容量。物體的熱容量等于物體的質(zhì)量和該物質(zhì)的比熱的乘積。對于氣體來說，隨著狀態(tài)變化過程的不同，升高一定的溫度所需要的熱量也不同，因此同一種氣體在不同的過程有不同的熱容量。蒸汽機蒸汽機是利用蒸汽在氣缸內(nèi)膨脹，推動活塞做往復(fù)運動而做功的熱力發(fā)動機。1712年，英國紐科門發(fā)明第一臺活塞式蒸汽機。1765年，瓦特對紐科門的蒸汽機做了改進，使其燃料費用降低約75%。1814年，史蒂文森制造出了蒸汽機車，1825年在他負責(zé)修建的鐵路上正式通車。19世紀40年代蒸汽機已取代了其他動力，使工廠形成了由工作機、傳動機和動力機組成的機器系統(tǒng)，整個工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。從此，機器大工業(yè)代替了工場手工業(yè)，開始了社會化的大生產(chǎn)。導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)又稱熱導(dǎo)率，表示在穩(wěn)定傳熱條件下，面積為1m2，厚度為1m的材料，當其兩側(cè)表面溫度差為1C時，1小時內(nèi)由導(dǎo)熱方式傳遞的熱量，單位是W/(mK)。導(dǎo)熱系數(shù)是建筑材料最重要的熱濕物性參數(shù)之一，是表征物料熱傳導(dǎo)能力大小的參數(shù)。不同的物料導(dǎo)熱系數(shù)是不同的，導(dǎo)熱系數(shù)越大，物料的熱傳導(dǎo)性能越好。導(dǎo)熱系數(shù)主要與材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和孔隙率有關(guān)，特別是與水、脂肪和空氣的含量有關(guān)，脂肪的導(dǎo)熱系數(shù)比水小，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)更小。對于同樣的物料，導(dǎo)熱系數(shù)往往還隨著溫度、壓力的變化而變化