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。科學知識：初步了解常見的物質的變化；知道不同能量之間的轉換。科學探究：能基于所學的知識，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。科學態度：體會設計實驗方案是科學探究的重要環節，體現了嚴謹的科學態度，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、多樣方法完成科學探究，體會創新樂趣。科學、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”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 一種表現形式的能量可以轉換為另一種表現形式。17.2 技術包括人們利用和改造自然的方法、程序和產品。【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熱量傳遞的過程。對流產生的原因在于物質的熱脹冷縮，流體受熱后體積變大，質量不變，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。本課教學內容包括四個部分：第一部分是觀察把一小瓶紅色熱水放入冷水槽中的現象，引發學生思考，聚焦對流現象。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學生想象力的活動，使學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，解釋走馬燈能轉動的原因。這個環節既是對本課知識點的生活解釋和應用，也是一個工程技術能力的訓練。【學情分析】自然界中熱傳遞無處不在，研究由溫差引起的熱傳遞現象是認識自然界的重要內容。無論是在日常生活中還是在科技領域內，熱傳遞都有著廣泛的應用。人們冬天曬太陽取暖，夏天開空調降溫，研究食品冷藏保鮮技術等，都與熱傳遞現象有關。當我們了解熱傳遞的發生條件、熱傳遞的方式以及材料的傳熱性能后，就能根據實際需求，選擇是防止熱傳遞的發生，還是利用熱傳遞方便生活。對于熱傳遞學生有很多切身的感受，如盛有熱水的玻璃杯燙手，但這只是生活經驗，學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，本單元設計大量實驗為學生提供直觀現象，幫助學生分析影響熱傳遞的主要因素，概括熱傳遞的基本規律，理解熱傳遞的實質是能量從高溫物體向低溫物體轉移的過程，進而解釋生活中的熱傳遞現象。對于本主題，學生不僅有生活經驗，還有一定的認知基礎，在四年級學習了冷和熱知識，強調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生體積和形態的變化，并了解一般物體都具有熱脹冷縮的性質。因此，對于熱學知識，在小學階段學生經歷了“進階”的學習過程。此外，通過本單元的學習能強化學生對“物質是運動的”這一核心觀點的理解，在前期從宏觀層面學習機械運動的基礎上，借助一些表象來了解微觀運動，為初中學習分子熱運動提供豐富的認知基礎。本主題與生活實際息息相關，有大量的生活事例作為學習素材。這不僅為學生在基于事實的基礎上分析傳熱現象、抽象傳熱特點、概括傳熱規律提供充分機會，還為學生培養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，為學生知識遷移、設計思維、動手能力的發展提供契機。【教學目標】科學知識：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。科學探究：1能基于所學知識，從事物變化及相互關系提出可探究的科學問題.2能基于所學知識，通過觀察水受熱流動的現象，獲取信息，運用分析、比較、推理的方法得出結論。3能大膽質疑，從不同視角提出研究思路，并完成探究。科學態度：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、技術、社會與環境：1認識到科技的發展給人們的生產、生活帶來的便利。【教學重點】知道熱在氣體和液體中傳遞的主要方式是熱對流。 【教學難點】做熱在水中和空氣中傳遞的實驗，從而理解對流現象。【教學準備】教師材料：課件和視頻。學生材料：水槽、小廣口瓶、色素、酒精燈、鐵架臺、石棉網、燒杯、木屑、火柴、塔香、玻璃罩、紙杯、蠟燭、棉線、牙簽、剪刀、雙面膠。【教學時間】1課時【教學過程設計】探究活動教師活動學生活動探究意圖一、視頻引入，聚焦對流現象1同學們，通過上一節課的學習，我們知道熱在固體中是以熱傳導的方式傳遞熱量的，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，會出現什么現象呢？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為什么會出現這樣的現象（熱水上升，到達頂部又下降）？你覺得可能和什么有關？4學生匯報：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這樣的現象，我們需要先來研究一下熱在水中是如何傳遞的。1學生看視頻，思考熱在液體中的傳遞方式。2學生匯報觀察到的實驗現象。（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學生猜想并匯報熱水上升下降現象背后的原因。創設學習情境，了解學生原有認知，激發學生學習興趣。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。我們要設計怎樣的實驗來證明呢？請同學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、火柴、蒸發皿。你能根據老師提供的實驗器材設計實驗證明猜想嗎？請你們和小組同學討論一下。2學生小組內交流，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）觀察結束，及時蓋滅酒精燈。5你們認為在實驗過程中應該注意什么呢？生：在實驗過程中我們需要注意酒精燈的規范操作。同時也有注意安全，小心燙傷。6學生進行實驗活動，教師巡視指導。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，這樣不停循環運動的現象呢？這種現象說明了什么呢？小組同學討論一下。學生討論，師指導并參與討論。生匯報熱水上升，冷水下降。9師小結：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、蒸發皿。我們可以怎么來設計這個實驗呢？請大家小組討論一下。3學生討論并匯報實驗設計：（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學生進行實驗活動，教師巡視指導。6匯報交流，說說觀察到了什么現象？7以上兩個實驗有什么相同之處？8總結：液體或氣體受熱上升，遇冷下降，循環流動，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學生根據所提供的實驗材料，小組合作設計“探究熱在水中的傳遞”實驗方案，并完善修改實驗方案。2學生實驗，觀察實驗現象，并做好實驗記錄。3學生匯報所觀察到的實驗現象。（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，這樣不停的循環運動。）4學生根據所提供的實驗材料，小組合作設計“探究熱在空氣中的傳遞”實驗方案，并完善修改實驗方案。5學生實驗，觀察實驗現象，并做好實驗記錄。6學生匯報所觀察到的實驗現象。（生：塔香受熱以后，煙是上升以后下降，然后再上升再下降，這樣不停的循環運動。）7學生對比并匯報所觀察到的兩個實驗現象的相同之處。（生：水和空氣受熱之后都上升，遇冷下降。）設計意圖：觀察熱在水中傳遞的過程，發現液體受熱會上升，遇冷會下降，循環流動。設計意圖：觀察熱在空氣中的傳遞過程，發現氣體受熱會上升，遇冷會下降，循環流動。并通過對比，發現液體和氣體相同的傳熱方式。三、運用與拓展1同學們，剛剛我們知道了什么是熱對流，那么我們在生活當中有沒有見過熱對流的現象呢？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動。走馬燈為什么可以轉動，背后又藏著什么秘密呢？下面我們就來嘗試做一做、玩一玩，在做和玩當中思考這個問題。4出示制作走馬燈步驟。5學生制作，教師指導。6展示成品，并嘗試解釋一下走馬燈轉動的秘密。7觀察同學們制作的走馬燈,你發現了什么？生：我發現同學們做的走馬燈轉動速度不一樣；還有走馬燈轉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動的速度和方向嗎？請同學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速度和方向的方法。1學生匯報生活中所見到的熱對流現象。 （生：風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學生制作走馬燈，在制作中思考走馬燈轉動的原理。設計意圖：通過熱對流知識在生活中的應用，強化學生對熱對流的理解，這也是對學生技術制作能力的訓練。【板書設計】6熱對流冷液體 氣體熱蘇教版小學科學五年級上冊 第2單元熱傳遞 8