[原创]《加热和冷却》教学设计

[原创]《加热和冷却》教学设计

董茂娉

教学内容：苏教版小学科学四年级上册第二单元第3课第二课时

教学策略：

新课程强调：亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。科学课程应向学生提供充分的科学探究机会，而且必须建立在满足学生发展需要和已有经验的基础上，提供他们能直接参与的各种科学探究活动。教师是科学学习活动的组织者、引领者和亲密的伙伴。所以这一课要使学生认识液体、固体具有热胀冷缩的性质，了解热胀冷缩这一现象产生的原因，就必须由学生自己去探究，亲身去经历，从实践中自己发现问题，解决问题，获得知识。

教学目标：

（一）知识与技能：

1、认识到加热和冷却会改变物体的体积。

2、知道液体、固体具有热胀冷缩的性质。

3、能用液体、固体的热胀冷缩解释生产、生活中的一些现象。

（二）过程与方法：

1、能够设计实验，证明液体具有热胀冷缩的性质。

2、能够通过给铜球加热和冷却，认识固体的热胀冷缩。

（三）情感、态度与价值观：

1、感受并体验科学并不神秘，科学就在身边。

2、喜欢用学到的科学知识解决生活中的问题，改善生活。

教学重难点：

重点：固体、液体具有热胀冷缩的性质。

难点：发现液体具有热胀冷缩的性质。

教学准备：

1、固体热胀冷缩实验装置（铜球、铁圈等）、酒精灯、火柴、水槽（装冷水）、湿抹布

2、为每组准备：液体热胀冷缩实验装置（锥形瓶20个、细塑料管、胶塞，课前需检查液柱高度）、烧杯20个、红墨水、醋、酒精、食用油、橙汁、牛奶、冷水、暖壶（实验中用到的热水要课前准备好）。

3、备用：烧瓶、插有弯玻璃管的胶塞、气球、空瓶子、热水、滴管、乒乓球

4、多媒体课件（液体热胀冷缩动画需提前调好顺序）、实验记录表（需提前打印好下发）、课前黑板上写好实验注意事项

5、课前提醒学生注意：①分组实验时播放轻音乐，音乐停，大家就停止实验。

②实验过程中，如果时间允许，要把实验再做一遍，认真观察和做实验记录。教学过程：

创设情境，提出问题

在日常生活中，有许多现象是大家司空见惯的，并不被我们注意。可是往往在平常的现象中，却蕴含着丰富的科学道理。同学们有没有发现，在加热装满水的水壶的时候，常常会看到什么现象？请同学们仔细观察下面这段录像（出示烧开水的视频：水壶烧水，水溢出）。

1、提问：你看到了什么现象？对于这种现象你有什么问题？

生：我看到在炉子上烧一满壶水，水还没有烧开，壶里的水就直往外溢，这是为什么呢？

生：水在加热过程中到底发生了什么变化?

……

2、谈话：“同学们观察得真仔细！还能提出这么有价值的问题来，真了不起！”壶里的水为什么会往外溢呢？水在加热的过程中到底发生了什么变化，这节课我们就一起来研究这些问题，继续学习第3课《加热和冷却》（板书课题），看看加热和冷却可以对物体产生什么影响。（明确本课学习目标）

自主探究，合作交流

一、认识加热和冷却对液体体积的影响

1、谈话：请同学们大胆的猜测一下，壶里的水为什么会往外溢呢？

生：（1）因为水变多了；（2）因为水里有热气；（3）因为水占的地方大了；（4）……

2、设计实验方案：真不错，同学们都有自己的猜想，猜想对于科学研究是非常重要的。刚才还有同学说是因为水的体积变大了，可是水壶里面的水在加热过程中我们看不到，你能不能设计一个模拟实验让我们观察到水的变化，来验证我们的猜想呢？设计时大家可以考虑以下几个问题（大屏幕提示）：

（1）实验中需要水，用什么装水进行研究呢？（可以像教材上那样用锥形瓶）（2）怎样才能把水的变化看得更清楚？（可以仔细看书上的方法：在锥形瓶内装满水，为了便于观察，可以把水染成红色；用中间插有细塑料管的胶塞塞紧瓶口，因为胶塞要占据空间，所以这时红色的水会上升到塑料管中；用黑皮圈在塑料管的液面位置作一个记号。）

（3）要研究水在加热和冷却情况下的变化，用什么方法使水受热或受冷？（加热的方法有很多，酒精灯、蜡烛等等，但最简单的方法就是用热水和冷水。）3、实验：同学们真不简单！想出了这么好的方法，说明同学们都很善于动脑筋！好，根据同学们的意见：（1）我们用锥形瓶代表水壶，在锥形瓶内装满水；（2）为了便于观察，我们把水染成红色；用中间插有细塑料管的胶塞塞紧瓶口，这时红色的水会上升到塑料管中；我们用黑皮圈在塑料管的液面位置作一个记号。（3）在两个烧杯中分别倒入热水和冷水，把锥形瓶分别放入盛有热水和冷水的烧杯中，观察水在加热和冷却的情况下到底会有什么变化。

每个小组旁边的水池里有一套这样的实验装置，一个烧杯里已经装好冷水，等一会我去倒热水，在实验中还有几点需要注意：（屏幕演示或指课前黑板上写好的：①安全实验（小心不要被热水烫着；玻璃仪器要轻拿轻放；锥形瓶要注意拿着瓶口，不要拿橡皮塞）②（小组成员）分工合作③仔细观察（实验现象）④（用实验记录表一认真）做好(实验)记录。如果实验完成，可以反复做几次，看结果是不是一样。

师：现在请水池边的同学把装有实验器材的水槽轻轻地端出来，等我给你们组倒好热水以后，就可以开始实验了。

4、各小组自行实验并记录，师倒热水后巡视指导。（课前提醒学生注意：①分组实验时播放轻音乐，音乐停，大家就停止实验。②实验过程中，如果时间允许，要把实验再做一遍，认真观察和做实验记录。）

5、汇报实验结果。

师：（音乐停）请各组材料员把锥形瓶从烧杯中拿出来，实验材料整理好，桌面擦干净。说说在实验中，你们观察到了哪些现象？

（学生汇报实验结果的同时，用课件来演示说明实验过程。动画描述：动画的主体是一个胶塞上插有玻璃管的装满红颜色水的烧瓶，背景是分别盛有热水、冷水的两个烧杯。将烧瓶分别放在盛热水、冷水的烧杯中，观察玻璃管中液面高度的变化（注意：移动容器时的规范动作，观察时眼睛与刻度线的关系）。（1）“我们发现把锥形瓶放入热水中后，塑料管里的液面上升了；把锥形瓶放入冷水中后，塑料管里的液面下降了。”

（2）塑料管内的液面上升，说明水发生了什么变化？（水的体积变大了）是不是锥形瓶里的水突然增多了？（不是，因为锥形瓶是密封的，没有往里面加水。）为什么塑料管里的液面上升，就说明水的体积变大了？（塑料管内液面上升，是因为水占据的空间变大了，物体占据的空间大小就是物体的体积，体积变大叫做体积膨胀。板书：体积膨胀）塑料管内液面下降，说明水发生了什么变化？（说明水的体积变小了，体积变小叫做体积收缩。板书：体积收缩）

（3）锥形瓶里的水是在什么条件下体积膨胀，在什么条件下体积收缩的？（完成板书：受热→体积膨胀、受冷→体积收缩）

（4）你能把水的体积变化和所需要的条件联系起来，说说水有什么性质吗？6、小结：通过以上实验，说明水有受热体积膨胀、受冷体积收缩的性质。简单地说，水有热胀冷缩的性质。（板书：热胀冷缩）

7、现在你能不能用学到的知识解释一下，烧开水时，壶里的水为什么会溢出来呢？（壶里的水受热体积膨胀了，所以会溢出来。）

8、实验：水有热胀冷缩的性质，那其他液体有没有这种性质呢？老师这里给大家准备了醋、酒精、食用油、橙汁、牛奶（出示），它们有没有热胀冷缩的性质呢？谁来预测一下？（生预测）现在请组长把你们组装水的锥形瓶交到前面来，

然后任意选择一种液体，用同样的方法来实验，注意观察，将实验现象记录在实验记录表二上面。等我给你们组倒好热水以后，就可以开始实验了。

（学生自主选择液体进行实验，师再倒热水。课件温馨提示：实验时将所选的液体先放入热水中，再放入冷水中。别忘了在液面处做记号。）

9、“哪个组愿意把自己的探究结果告诉给大家？别忘了说清楚你们组是用什么液体来实验的？实验中看到什么现象？说明这种液体有什么性质？”

（小组汇报实验情况）

10、提问：现在你已经知道水、醋、酒精、食用油、橙汁、牛奶都有热胀冷缩的性质，而这些又都是液体，（板书：液体）根据这些事实，你可以推想出什么？

11、小结：由此可以推想，液体一般都有热胀冷缩的性质。

二、认识加热和冷却对固体体积的影响

1、出示“固体热胀冷缩演示器”。

2、谈话：液体有热胀冷缩的性质，固体有没有热胀冷缩的性质呢？（生预测）大家看，我这里有个铜球，它是个固体，现在铜球恰好能从这个铁圈中通过。我们用酒精灯给铜球加热，过一会用冷水使铜球冷却，看看铜球有没有热胀冷缩的性质，可以吗？

加热之前我们先一起回顾一下正确使用酒精灯的方法：（1）打开瓶帽，将瓶帽竖放在灯旁。（2）用点着的火柴自下而上斜向点燃酒精灯的灯芯，把火柴熄灭后扔到垃圾桶里。（3）把被加热物体放在火焰中温度最高的外焰部分加热。（此时，可以开始加热铜球）（4）用完酒精灯后，用灯帽自右上方斜向盖灭火焰，然后拿起来，再盖一次。

3、实验：现在我已经开始加热铜球，请同学们认真观察，同时思考以下几个问题。（师加热铜球，同时提问，以使铜球加热足够长的时间。）

（1）请同学们预测一下，铜球受热以后体积会不会膨胀？（“会”或“不会”）（2）怎样才能知道铜球受热以后体积膨胀了呢?（找学生回答：“如果铜球不能从铁圈中通过，那就说明铜球受热以后体积膨胀了；如果铜球仍然能从铁圈中通过，就说明铜球受热以后体积没有膨胀。）

（3）“认为铜球加热以后不能从铁圈中通过的同学举手，认为铜球仍然能从铁圈中通过的同学举手。“

“现在，我也不能确定铜球到底能不能从铁圈中通过，所以接下来就是见证奇迹的时刻！注意看！”（师演示铜球过铁圈，发现铜球不能从铁圈通过。）“现在我们将铜球放入冷水中冷却，再试着让它通过铁圈，注意观察”（师演示铜球过铁圈，发现铜球又能从铁圈通过。）“加热后的铜球千万不要用手触摸，以免烫伤。（师将加热后的铜球先放地上。）”

4、分析：刚才我们看到，加热后铜球确实不能从铁圈中通过，说明铜球的体积怎么样？（体积膨胀了，指板书：加热时，体积膨胀）冷却后我们看到铜球又能够从铁圈中通过，说明了什么？（指板书：说明冷却时，体积收缩了。）我们把铜球受热时体积膨胀，冷却时体积收缩的现象叫做热胀冷缩。

5、小结：也就是说，固体也具有热胀冷缩的性质。（板书：固体）

拓展延伸，巩固应用

1、思考：热胀冷缩现象在我们日常生活中有很多应用。下面请同学们看一段录像资料，看看生活中哪些地方用到了热胀冷缩的原理？（看课件资料）

2、提问：你还知道生活中哪些地方用到了热胀冷缩的原理？

（学生自由发言）

（1）（可出示温度计加以提示）为预防甲型H1N1流感，最近我们每天用体温计测体温，同学们注意对比观察一下，温度计和液体热胀冷缩的实验装置有什么相似之处吗？（有）温度计是利用什么原理发明的呢？（温度计是利用物体热胀冷缩的原理发明的。温度计中的液体受热了体积会膨胀，液柱上升，温度计的读数就会增加；冷却时液体体积会收缩，液柱下降，温度计的读数就会减小。）（2）有些瓶装的、纸盒装的液体都不装满，是不是厂家比较小气，不舍得装满呢？（不是，这些液体有热胀冷缩的性质。不装满是为了防止液体在瓶内、纸盒内受热膨胀引起包装破裂。）

（3）铺水泥地时，每隔一段路要留一道窄沟，就是为了防止水泥膨胀或者收缩，造成路面不平整。

（4）电线杆之间的电线，夏季由于热胀的缘故，电线较松，冬季由于冷缩的缘故，电线紧绷。夏天架电线时要注意架得松一点，不要绷得太紧，避免到了冬天电线冷缩时绷断。

（5）铁路的铁轨之间留有空隙，是为了防止铁轨热胀弯曲或冷缩拉断。（我给大家讲一个真实的故事：1825年，英国铺设了第一条铁路，由于当时的人不知道热胀冷缩的原理，铁轨是一根连一根的焊接在一起的。结果到了炎热的夏天，铁轨变得七扭八歪，左右弯曲，有的地方甚至还朝上拱起，弄得火车总是脱轨；而到了寒冷的冬天，铁轨竟冻裂成一段一段的，后来火车都不敢走这条路了；所以现在铁路的铁轨之间都要留有空隙，就是为了防止铁轨热胀弯曲或冷缩拉断。）（6）火车的金属轮子分内外两层，是靠热胀冷缩的原理组装和拆卸的。

（7）瓶盖或者钢笔帽拧不下来时，可以用热水把瓶盖或者钢笔帽烫一烫，就能拧下来了。

（8）冬天用玻璃杯接热水时，都要注意先用热水涮涮杯子，以免玻璃热胀冷缩不均匀导致玻璃杯破裂。

（9）“孔明灯”也是应用了热胀冷缩的原理。

（10）建议妈妈在做美容护理时，蒸汽洗面之后，再用冷水洗脸，可以使脸部皮肤毛孔收缩，使皮肤更细腻光滑。

（11）工厂里的蒸汽管道上，总是装有一些U形的管子，当管道受热伸长或受冷缩短时，只会改变U形管的弯曲程度，而不会影响其他部分。

（12）水饺、汤圆等在水中受热后体积膨胀了，会浮在水面上。

……

4、小结：“你知道的真多！知识真丰富！我们大家要向你学习！”刚才同学们都说得很好，生活中看似平常的小事，如果细细想来，还真的有许多科学道理。生活中的科学真是随处可见呀。只要你细心观察，认真思考，积极动手实践，相信同学们一定会发现更多科学的奥秘！

5、课堂评价：学习了本课，你感觉有哪些收获？

生：我知道了液体、固体有热胀冷缩的性质。

生：我知道生活中许多地方用到了热胀冷缩的原理。

……

6、当堂检测：同学们有没有信心做几道检测题？（有）

请看大屏幕，这是几道判断题，请同学们做手势来判断对错。（看具体时间决定做几道题）：

判断题：

（1）水具有热胀冷缩缝的性质，但其他液体没有热胀冷缩缝的性质。（×）（2）夏天架电线时要架得松一些，以防止冬天电线遇冷收缩时绷断。（√ ）（3）铁轨之间留有空隙，是为了防止铁轨热胀弯曲或冷缩拉断。（√ ）填空题：

（1）水在一般情况下，受热时体积会（膨胀），冷却时体积会（收缩）。（2）温度计是利用（热胀冷缩）的原理制成的。

7、小结：我们知道，物体有三种形态：固体、液体和气体。通过今天的学习，我们知道了液体和固体有热胀冷缩的性质，那气体有没有热胀冷缩的性质呢？我们下节课继续研究。

板书设计：

3、加热和冷却

液体和固体受热→体积膨胀

受冷→体积收缩｝热胀冷缩

附实验记录表：

实验记录表（一）

第小组

实验记录表（二）

第小组