2021年新蘇教版科學六年級上冊教材分析第一單元 物質的變化一、單元設計意圖1.本單元主題的提出自然界的事物處在不停的變化中，這些變化與人們的生產生活密切相關。物質的變化可以給人們帶來益處，如食物消化、海水曬鹽、冶煉金屬等；物質的變化也可以給人們帶來危害，如食物腐爛、鐵器生銹、工廠排放有害氣體和粉塵等。研究各種物質變化，能夠幫助學生建立“世界是物質的，物質是變化的，變化是有規律的”的科學自然觀，形成“人類所有活動都是利用了物質變化”的認識；研究物質變化的學問，有助于了解科學家的工作，明白科學家的科研成果改善了人們的生活，促進了社會的進步。學生經過幾年的科學學習，積累了大量關于物質變化的經驗和認知，但對物質變化的認知大多停留在表面。在此基礎上，本單元將學生對物質變化的認知進一步引向深入，幫助學生學會按照“是否有新物質產生”的標準對物質變化進行分類，為中學從分子、原子角度解釋物理變化、化學變化的本質奠定基礎。本單元力圖通過動手制作、實驗驗證、查找資料等多種活動，帶領學生了解更多關于物質變化的知識及其在日常生活中的應用，體會技術包括人們利用和改造自然的方法、程序和產品。本單元在研究鐵釘生銹的原因時，特別安排學生經歷完整的“提出問題作出假設設計方案搜集證據得出結論”的科學探究過程，并力圖在探究的過程中，讓學生充分體會合作、交流、分享的重要意義，從而提升科學探究能力和高階思維能力，養成尊重事實、尊重數據的科學態度。2.本單元對課程標準的落實(1)本單元通過一系列動手制作、實驗驗證、查找資料等活動，落實課程標準高年段的課程目標?？茖W知識初步了解常見的物質的變化?？茖W探究能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題。能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出有針對性的假設，并能說明假設的依據。能基于所學的知識，制訂比較完整的探究計劃，初步具備實驗設計的能力和控制變量的意識，并能設計單一變量的實驗方案。能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。能對探究活動進行過程性反思，及時調整，并對探究活動進行總結性評價，完善探究報告?？茖W態度表現出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行科學探究的興趣。在尊重證據的前提下，堅持正確的觀點；當多人觀察、實驗結果出現不一致時，不急于下結論，而是分析原因，再次觀察、實驗，以事實為依據作出判斷。能大膽質疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、設計與制作，培養創新精神?？茖W、技術、社會與環境了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。(2)本單元學習內容基于課程標準課程內容中“物質科學領域”“技術與工程領域”的高年段要求。1.5物體在變化時，構成物體的物質可能改變，也可能不改變。3.2空氣是由氮氣、氧氣、二氧化碳等組成的混合物質。16.2工程和技術產品改變了人們的生產和生活。17.2技術包括人們利用和改造自然的方法、程序和產品。認識生活中保溫、防霉、防銹等技術的應用。3.本單元在整套教材中與其他單元的關系4.本單元次級主題的構成及邏輯關系本單元由四課組成，分別是蠟燭的變化鐵釘生銹制作汽水化學家的研究。第一課，總體認識物質變化的種類。第二課，具體探究鐵釘生銹的條件，進一步理解鐵釘生銹產生了新物質，并通過控制變量實驗，提升學生科學探究水平。第三課，以自制汽水活動為載體，通過探究白醋和小蘇打混合產生二氧化碳的現象，進一步認識產生新物質的變化。第四課，從科學家分工的角度，介紹化學家研究物質成分、性質、用途等方面的學問，加深學生對人類生產生活中的很多活動都是利用了物質變化的認識。二、單元目標能夠從蠟燭熔化和燃燒的現象中，描述兩類變化的特征。能夠借助控制變量實驗，歸納鐵釘生銹的條件，解釋防銹的道理。學會制作汽水，能夠分辨制作過程中產生了哪類變化，意識到人類生產生活可以利用物質變化。在閱讀科學資料和模仿科學家活動的過程中，了解化學家的發現和發明，體會科學研究的重要性。三、單元活動框架四、單元課時建議序號課題課時1蠟燭的變化12鐵釘生銹23制作汽水14化學家的研究1總課時5五、分課分析1.蠟燭的變化1.教學內容學生經過幾年的科學學習，已經認識了大量的諸如水、空氣、土壤、動植物、天體等物質變化的具體事實。本課以學生日常生活中非常熟悉的蠟燭為例，進一步研究物質的變化，通過探究發現物質的變化可以分為不產生新物質的變化(物理變化)和產生新物質的變化(化學變化)兩大類。(不提專業名詞)本課教學內容分三部分。第一部分，做一支蠟燭。通常學生見到的蠟燭都是買來的，對于蠟燭是怎么做出來沒想過，更沒有做過。本環節讓學生親手做一支蠟燭，在感受制作快樂的同時，認識到蠟燭形態發生了變化，但沒有產生新物質。第二部分，先做蠟燭燃燒實驗，通過觀察干燥的燒杯內壁、涂有澄清石灰水的燒杯內壁和白瓷碗底部的變化，認識到蠟燭燃燒后產生了水、二氧化碳、炭黑等新物質。再通過對蠟燭熔化和蠟燭燃燒生成物的比較，認識物理變化、化學變化的特征。(條件允許，可以再做紙片燃燒實驗，讓學生加深認識)第三部分，讓學生用所學知識判斷生產生活中常見的物質變化屬于哪一類，加深對兩類變化的理解，同時意識到物質變化與我們的生活密不可分。2.教學目標能從制作蠟燭和燃燒蠟燭的過程中，發現兩類變化的不同。能夠說出判斷物質變化屬于哪一類的證據。能舉出物質變化的實例，體會人類生產生活對物質變化的利用。3.重點與難點重點：認識物質的兩類變化。難點：尋找證據判斷物質的變化屬于哪一類。4.教學準備教師材料：教學課件。學生分組材料：蠟塊、硬紙板、小刀、酒精燈、三腳架、蒸發皿(或鐵盒、易拉罐)、試管夾、模子、棉芯、蠟燭、燒杯、澄清石灰水、白瓷碗。2.鐵釘生銹1.教學內容鋼鐵生銹是一個普遍現象，據估計，全世界每年生產的鋼鐵大約有1/4被銹“吃掉”。不僅如此，還會因為設備銹蝕，引起停工停產，產品質量下降，造成巨大的經濟損失。因此，研究鐵生銹的原因及防銹方法具有重要意義。本課以學生熟悉的鐵釘生銹為例，讓學生探究鐵釘生銹的過程，明白鐵釘生銹的原因，進而理解各種防銹方法中蘊含的科學道理。本課教學內容分四部分。第一部分，首先以鐵釘為引子，讓學生用眼看手摸的方法，初步認識鐵銹在顏色、光滑度、軟硬等方面的特征，知道鐵銹是紅褐色、比較松軟、容易脫落的一種物質。其次，引導學生說說在哪里見過生銹的鐵制品，從而了解生銹現象廣泛存在及生銹與鐵制品所處的環境有關。第二部分，研究鐵銹和鐵的不同。教材提供了用錘子敲、用砂紙磨的方法，讓學生進一步發現鐵銹與鐵的不同，從而確定它們不是同一物質。第三部分，運用實驗的方法，幫助學生認識鐵生銹的原因。這部分內容由兩個活動組成：第一個活動是探究鐵生銹的條件，第二個活動是做鐵銹生成實驗。教材提供了范例，意在引導學生按照科學探究的過程進行，即從提出問題“鐵在什么條件下容易生銹?”開始，到作出假設“鐵在水里容易生銹”，然后制定實驗方案，在觀察現象和交流研討的基礎上，得出結論“鐵在有水和空氣的條件下容易生銹”。這個活動非常重要，它不僅讓學生經歷完整的科學探究過程，更重要的是落實本單元科學探究能力目標，培養學生分析、綜合、評價等高階思維能力。第四部分，教材提供五幅圖片，介紹各種防銹方法及蘊含的科學道理。2.教學目標能用多種方法比較鐵和鐵銹的不同，知道鐵銹是不同于鐵的新物質。能夠設計實驗方案并進行驗證，理解鐵制品生銹的原因。能夠理解生產生活中各種防銹方法及其原理，愿意將防銹方法運用到生活中。在方案設計和修改的過程中，愿意與同伴合作交流，積極反思自己的不足，吸取他人長處。3.重點與難點重點：探究鐵生銹的原因。難點：設計實驗方案，堅持長時間觀察實驗現象。4.教學準備教師材料：教學課件、量筒、大燒杯、試管夾、細鐵絲。學生分組材料：鐵釘、生銹鐵釘、錘子、砂紙、試管、蒸餾水、食用油、干燥劑。3.制作汽水1.教學內容炎熱的夏天，各種汽水成為學生最喜歡的降暑飲品。雖然學生常喝汽水，但他們從未想過自己制作，更沒有認真思考過其中發生了哪些物質變化。本課帶領學生制作汽水，就是在玩中鞏固對物質變化的認識。本課教學內容分三部分。第一部分，讓學生思考“汽水中的氣體是如何產生的”，引起學生對氣泡產生原因的猜想，通過不同物質混合實驗，判斷氣泡是白醋和小蘇打混合產生的二氧化碳氣體。第二部分，介紹制作檸檬汽水的方法，引導學生在有趣的體驗活動中，感受制作過程中發生了哪一類變化，使學生進一步理解兩類變化的特征。在此基礎上，要求學生比較自制汽水與買來汽水的不同，為后續了解工廠制造的汽水做鋪墊。第三部分，先介紹工廠怎樣制造汽水，幫助學生認識工廠制造汽水與自制汽水的原理不同。然后說明汽水中含有調味劑、咖啡因、色素等，經常飲用會影響健康。2.教學目標能用實驗證明汽水中的氣泡是二氧化碳，知道白醋和小蘇打混合產生二氧化碳。知道制作汽水的原料和方法，學會自制汽水，感受制作的快樂。通過閱讀資料了解工廠制造汽水的方法，感受科學技術的發展改善了人們的生活。3.重點與難點重點：制作汽水的原料和方法。難點：制作汽水的原理。4.教學準備教師材料：教學課件、可樂(或其他碳酸飲料)、果粒橙(或其他果肉飲料)、檸檬、菜板(或榨汁機)、燒杯、過多飲用碳酸飲料害處圖片。學生分組材料：紙杯、吸管、白醋、小蘇打、錐形瓶、帶膠塞的導氣管、燒杯、澄清石灰水、干凈的飲料瓶、冷開水、檸檬片、白糖、食用色素、汽水配料表(從飲料瓶外包裝撕下)。4.化學家的研究1.教學內容在前三課學生認識了物質怎樣變化的基礎上，本課要帶領學生認識“為什么要研究物質變化”。課文以眾多科學家中的一類化學家為例，介紹了他們如何研究物質變化的學問，使學生從更高層次認識研究物質變化的價值。本課教學內容分三部分。第一部分，介紹眾多科學家中，有一類是化學家。課文利用一幅化學家做實驗的圖片，試圖告訴學生，化學家的工作就是研究物質的性質、成分，并制造新物質。第二部分，指導學生模擬化學家的工作，做研究二氧化碳的性質和分析黑色圓點成分的實驗，進一步理解化學家研究什么及化學家做學問的意義。第三部分，介紹化學家的發明和發現。教材首先以合成橡膠和阿司匹林為例，說明化學家通過研究物質的性質和成分，采用提取、合成等方法，發明了許多新物質。然后以人體需要的營養素及它們的存在、空氣成分及各自的比例，說明化學家的發現。最后，要求學生查找資料，了解油漆、塑料、不粘鍋等化學家更多的發現和發明，其目的是讓學生感受化學家研究物質變化的意義和價值，體會科學研究成果為社會發展和人類進步所做出的巨大貢獻。2.教學目標知道化學家研究物質的成分、性質、用途并制造新物質。能夠用驗證性實驗的方法，研究二氧化碳的性質和用途。能夠用探索性實驗的方法，分析某種混合物質(黑色圓點)的成分。了解化學家的某些發現和發明，體會科學家及其研究成果的價值。3.重點與難點重點：知道化學家研究物質變化的學問。難點：把我們做的實驗同化學家的實驗建立聯系。4.教學準備教師材料：教學課件。學生分組材料：白醋、小蘇打、錐形瓶、帶膠塞的導氣管、燒杯、澄清石灰水、蠟燭、吸水紙、黑色水筆。六、參考資料物理變化和化學變化物理變化：指物質的形態雖然發生了變化，但一般說來物質本身的組成成分卻沒有改變。例如：位置、體積、形狀、溫度、壓強的變化，以及氣態、液態、固態間相互轉化等。還有物質與電磁場的相互作用，光與物質的相互作用，以及微觀粒子(電子、原子核、基本粒子等)間的相互作用與轉化，都是物理變化。物理變化的實質：保持物質化學性質的最小粒子本身不變，只是粒子之間的距離發生了變化，沒有生成新的物質。化學變化：是指產生了新物質的變化，如鐵釘生銹、節日的焰火、酸堿中和、木條的燃燒等。從宏觀上可以看到各種化學變化都產生了新物質，這是化學變化的特征。從微觀上可以理解化學變化的實質：化學反應前后原子的種類、個數沒有變化，僅僅是原子與原子之間的結合方式發生了改變?；瘜W變化常伴有光、熱、氣體、沉淀產生或顏色、氣味改變等現象發生。但要注意跟物理變化的區別。物理變化也常伴有發光(電燈)、發熱(摩擦)、放出氣體(開啟汽水瓶蓋)、顏色變化(氧氣變成液氧)、產生沉淀物(明礬凈水)等，只是沒有新物質生成，這是物理變化與化學變化的根本區別。物質在化學變化中表現出來的性質是化學性質?；瘜W變化里一定包含物理變化，物理變化里一定沒有化學變化。蠟燭燃燒蠟燭的主要成分是石蠟，石蠟是從石油分餾制得的，是幾種高級烷烴的混合物。石蠟易熔化，受熱熔化為液態，輕微受熱易揮發。我們看到的蠟燭燃燒并不是石蠟固體的燃燒，而是點火裝置將棉芯點燃，放出的熱量使石蠟固體熔化，再汽化，生成石蠟蒸氣，石蠟蒸氣是可燃的。蠟燭充分燃燒時，燃燒的產物是二氧化碳和水。生銹與防銹銹通常指金屬(包含合金)表面所產生的氧化物，常見的有鐵銹、銅銹、鋁銹等。但未必所有金屬的氧化物都稱為“銹”。概言之，常見的金屬才會用“銹”來指示其氧化物。另外，同一種金屬的氧化物可能不止一種，所以同樣叫作鐵銹，但可以是三氧化二鐵、氫氧化鐵或其混合物等。生銹是一種化學變化，本質上是金屬的氧化反應。若只視生銹為金屬氧化的話，大部分金屬都會生銹；部分金屬如鋁氧化后會產生致密氧化物，反過來可保護內層金屬。鐵銹是鐵氧化物的統稱，通常為暗紅色，由鐵和氧氣進行氧化還原反應生成。不同情況下會生成不同形式的鐵銹。鐵銹主要由三氧化二鐵的水合物Fe2O3nH2O和氫氧化鐵(FeO(OH)，Fe(OH)3)組成。足夠的時間后，在氧氣和水充足的情況下，鐵會完全氧化成銹。銹沒有致密的組織，水和氧氣會穿透銹，繼續使內部的鐵生銹。若要防銹，就需要有可以防止生銹的致密表層。不銹鋼的表面是一層不易反應的三氧化二鉻。若使用鎂、鈦、鋅、鋁，也會產生類似不易反應的致密氧化物表層。鍍鋅是一種常見的防銹處理方式，在要保護的物品上，利用電鍍或熱浸鍍鋅的方式鍍上一層鋅。若在腐蝕性更強的環境中(例如鹽水中)，會用鎘來代替鋅。生銹會造成鋼鐵制品結構的劣化。銹的體積比相同質量的鐵大，因此銹會擠壓相鄰未生銹的部位，從而造成損壞。例如1983年美國康涅狄格州的MianusRiverBridge倒塌事件就是銹蝕造成的。其中使用的軸承內部生銹，使得吊桿從栓銷上滑脫，其中一角沒有支撐，造成橋面倒塌。二氧化碳二氧化碳是一種碳氧化合物，化學式為CO2，常溫常壓下是一種無色無味的氣體，也是一種常見的溫室氣體，還是空氣的組分之一(約占大氣總體積的0.03%)。在物理性質方面，二氧化碳的熔點為-78.5C，沸點為-56.6C(527kPa下)，密度比空氣密度大(標準狀況下)，能溶于水。在化學性質方面，二氧化碳的化學性質不活潑，熱穩定性很高(2000C時僅有1.8%分解)，不能燃燒，通常也不支持燃燒，屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因與水反應生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應制得。其他制法：小蘇打(主要成分是碳酸氫鈉)和白醋混合在一起時，發生復分解反應，放出二氧化碳氣體，相應的化學反應方程式為：NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+H2O+CO2收集方法：由于二氧化碳密度比空氣大，能溶于水且能與水反應，所以采用向上排空氣法。檢驗方法：將生成的氣體通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，證明該氣體為二氧化碳。驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口(不能伸入瓶內)，如果火焰熄滅，證明已集滿。高純二氧化碳主要用于電子工業、醫學研究及臨床診斷等。固態二氧化碳廣泛用于冷藏奶制品、肉類、冷凍食品和其他轉運中易腐敗的食品，在許多工業加工中作為冷凍劑。氣態二氧化碳用于碳化軟飲料、水處理工藝的pH控制、化學加工、食品保存等。液態二氧化碳用作致冷劑，飛機、導彈和電子部件的低溫試驗，提高油井采收率，橡膠磨光以及控制化學反應，也可用作滅火劑。汽水及消暑原理汽水就是帶有氣體的飲料，汽水中的氣體是二氧化碳。市場上銷售的汽水，大約是1體積水中溶有14.5體積二氧化碳。當然大部分汽水中除含二氧化碳外，為了改善口味，還加入適量白糖、果汁和香精。二氧化碳在汽水中主要起兩個作用：(1)二氧化碳溶解于水成為碳酸，使液體產生酸味，碳酸對人略有刺激，口感好。有些汽水飲料，如可樂，會在汽水中加入磷酸以增強酸性。(2)二氧化碳會使飲料中各種原料風味更協調。汽水中溶解的二氧化碳越多，汽水的質量越好。二氧化碳在水中的溶解度主要取決于溫度和壓力兩個因素。二氧化碳在低溫時溶解度更大，在標準大氣壓下，20C時，1升水可以溶解0.88升二氧化碳；0C時，1升水可以溶解1.71升二氧化碳。此外，二氧化碳的溶解度隨壓力增加而增加。汽水工廠制造汽水時，通過加壓的方法來增加二氧化碳的溶解度。二氧化碳無毒，且不能被人吸收。飲用時，在嘴里由于溫度高使一部分二氧化碳從溶液析出，產生刺激帶走口中熱量，所以給飲用者以清涼感。進入胃中后，肚子里的溫度比較高，二氧化碳就會從口腔中排出來。當二氧化碳被排出來的時候，熱量也被帶了出來，于是人會感覺一身涼爽。二氧化碳不僅會讓人感覺涼爽，而且對胃壁有刺激作用。在二氧化碳的刺激下，胃液分泌加快，從而加快消化。加之果汁果味的適量添加及酸甜味道適當，因此碳酸飲料常盛不衰。喝冰鎮汽水時，由于汽水的溫度更低，溶解的二氧化碳更多，有更多的二氧化碳要從體內排出，能帶走更多的熱量，所以降低腸胃的溫度更加明顯。因此，千萬不能大量飲用冰鎮汽水，以免對腸胃產生強烈的冷刺激，引起胃痙攣、腹痛，甚至誘發腸胃炎。此外，過量的汽水會沖淡胃液，降低胃液的消化能力和殺菌作用，影響食欲，甚至加重心臟、腎臟負擔，引起身體不適?；瘜W和化學家“化學”一詞，若單從字面解釋就是“變化的科學”?；瘜W是一門以實驗為基礎的自然科學，是在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律、創造新物質的科學。化學是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一，它的成就是社會文明的重要標志。化學家是專修于物質變化的學問及其應用的研究工作者?；瘜W家研究化學元素、原子、分子及它們如何相互作用。化學家也研究并測試藥物、炸藥及其他的東西?；瘜W是一門十分重要的科學，現在大多數的新藥物都是通過化學技術而研制出的。一個化學家與其他人做事的不同之處是他們通常都會很小心地檢查身邊每一種物質的變化。他們的工作，大部分是研究怎樣可以大量生產各種藥用或者工業用化學品，造福大眾。拉瓦錫測定空氣成分拉瓦錫把少量汞放在密閉容器中加熱12天，發現部分汞變成紅色粉末，同時容器中空氣體積減少了1/5左右。通過對剩余氣體的研究，他發現這部分氣體不能供給呼吸，也不助燃，他誤認為這全部是氮氣。拉瓦錫又把加熱生成的紅色粉末收集起來，放在另一個較小的容器中再加強熱，得到汞和氧氣，且氧氣體積恰好等于密閉容器中減少的空氣體積。他把得到的氧氣導入前一個容器，所得氣體跟空氣性質完全相同。通過實驗，拉瓦錫得出了空氣由氧氣和氮氣組成，氧氣占其中的1/5。在測定中，裝置中剩余的氣體約占空氣體積的4/5，該實驗從另一方面說明該氣體具有的性質是不能燃燒或不能支持燃燒。19世紀前，人們認為空氣中僅有氮氣與氧氣。后來陸續發現了一些稀有氣體。目前，人們已能精確測定空氣成分