2022年春新教科版科學五年級下冊教材分析第四單元 熱單元概述熱學起源于人類對冷熱現象本質的探索。在人類社會初期，由于生產力低下，人們對熱的認識只是從一般概念出發的樸素認知，是對冷熱現象的主觀感受，沒有任何科學實驗作根據。人們對冷熱現象本質的研究，是從17世紀出現溫度計和計溫學以后，才走上實驗探索熱學道路的。直到1912年熱力學第三定律確立，人們對熱的本質才有了正確的認識，并逐步建立和完善了熱學理論。熱學是物理學的一個分支，主要研究物質內部熱運動的規律以及熱運動對物體性質的影響和應用，包括熱的性質、熱的傳播、熱效應、物體受熱后的變化、溫度的測定等。熱學的理論分成兩部分，一部分是統計物理學，一部分是熱力學。兩者都是研究熱現象和熱運動規律，但研究方法不同。熱力學所得到的關于物質熱運動的宏觀性質可通過統計物理學的微觀分析來了解其本質，統計物理學的理論則需經熱力學的研究而得到驗證。因此，兩者相輔相成，互相補充，使人們對于物質世界中有關熱現象的規律能逐步深入地了解，對于物質狀態變化規律，也能很好地掌握。統計物理學和熱力學的一些基本規律具有普適性，從基本粒子到物質的氣態、液態、固態和等離子態以及各種各樣的相變都適用。熱是一種能量形式。然而在小學五年級，讓學生探究“熱”，主要還是觀察和思考一些與物體冷熱程度有關的熱現象。例如，探究物質在熱量變化過程中產生的不易察覺的變化，氣體、固體和液體三態的轉化及與溫度的關系、熱量轉移(傳遞)的過程、材料的導熱性能等。本單元的學習目標來自課程標準中56年級的下列相關學習內容。1.2觀察常用材料的漂浮能力、導熱性等性能，說出它們的主要用途。2.1.1列舉日常生活中水的蒸發和水蒸氣凝結成水的實例。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中的應用。14.1描述霧、雨、雪、露、霜、雹等天氣現象形成的原因。14.2.2舉例說明水在地球上的循環產生了云、霧、雨、雪等天氣現象。17.2認識生活中保溫、防霉、防銹等技術的應用。對于五年級學生而言，上述內容的學習，關鍵在于實驗探究。他們需要在科學規范的實驗中，觀察與交流熱傳遞的現象，了解熱是能量的一種表現形式，熱量變化導致了溫度變化。在研究熱傳遞的方式后，利用熱傳遞的性質來創造性地制作保溫杯。本單元共7課，以“熱是怎樣傳遞的”為主要學習線索，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“熱量變化導致了物體溫度變化”這一科學概念，并感受到科學探究的樂趣。第2課“水的蒸發和凝結”探索水的蒸發現象，推測水溫高低跟水蒸發快慢的關系。學生需要設計實驗，通過實驗記錄證明水溫高低會影響水蒸發的速度。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。學生經歷了水的沸騰、冰的融化、水的蒸發，水蒸氣凝結的探究活動，可以繼續聯想水還有哪些物態變化，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，探究熱量的轉移和平衡。第4課“熱在金屬中的傳遞”中，學生主要觀察和探究與“熱傳導”相關的問題：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。學生嘗試著自主設計實驗，觀察熱在金屬片中的傳遞過程和方向，然后綜合觀察結果，分析熱傳導過程中的共同特點。通過實驗，有助于深化“熱量可以在物體內和物體間傳遞”概念的理解，引導學生關注引起物體溫度變化的熱傳遞現象。第5課“熱在水中的傳遞”中，學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、金屬勺的導熱快慢和比較銅、鋁、鐵等金屬材料的導熱性能。通過比較不同材料的導熱性能，讓學生了解不同物體的傳熱本領是不同的，建立“不同材料制成的物體，導熱性能是不一樣的”這一初步認識。第7課“做個保溫杯”中，學生觀察常用材料的導熱性能，并說出它們的主要用途。本課幫助學生更深入地了解生活中保溫、散熱等技術的應用。學生將同樣多的、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。學生根據已掌握的知識和生活經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。單元教學目標科學概念目標熱是能量的一種表現形式，熱量變化導致了溫度變化。溫度變化是影響水結冰和水沸騰過程的主要因素。溫度變化形成了水的蒸發和水蒸氣凝結成水。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。兩個系統在發生傳熱的條件下趨向于熱平衡。熱可以在物體間和物體內傳遞，發現固體、液體、氣體都能傳遞熱。熱可以通過熱傳導、熱對流、熱輻射三種方式進行傳遞。不同物體的導熱性是不一樣的。熱的不良導體可以減慢物體熱量的散失。多種因素影響了熱傳遞，確定這些因素應用在日常的生產和生活中。保溫技術、散熱技術不斷地發展，并應用在各種產品上。科學探究目標能熟練使用溫度計測量各種熱現象中的溫度變化。嘗試從事物的結構、變化的角度提出可探究的科學問題。能借助以溫度計、感溫紙帶、感溫粉末等材料，采用重復測試等方式來搜集熱傳遞的相關證據。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、雹等天氣現象形成的原因。能獲取多個證據支持研究的觀點，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探究的結論。能有效開展熱傳遞的實驗；能用圖形表示自己的研究結果。能運用比較和歸納的方法從實驗證據中發現物體導熱性能的差異。能合乎規范地開展傳熱實驗，知道交流科學探究需要經歷一定的有序步驟，并能對探究活動進行過程性反思。能根據熱傳遞的原理創作保溫杯，嘗試自主設計開發產品，并在研究后改進產品?？茖W態度目標親歷熱傳遞的變化及相關關系的研究過程，形成科學探究的興趣。討論熱傳遞的原因，以事實為依據做出判斷。感受到實驗方法的選擇和改進會對實驗數據的準確性產生影響。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、調整自己的想法。養成運用探究的證據進行信息加工，科學地表述探究的規律。激發設計研究保溫杯的興趣，能不斷進行嘗試和創新。知道科學調查可以采用多種形式，樂于進行科學調查。科學、技術、社會與環境目標通過描述生活、自然中的一些簡單熱現象，了解熱傳遞的一些特點。溫度計能測量溫度是應用了科學的規律。描述各種各樣的熱傳遞和生產、生活的關系。討論材料因為導熱性能的不同在日常生活中有不同的應用。了解觀察工具的精密化能使研究更接近于事物的本質。初步體驗包括設計、實施、改進在內的簡單的技術與工程過程。認識到人類的好奇心和社會需求是科技發展的動力，認識到科學技術的發展影響著我們的生活?？疾焐钪谐Ｒ姷谋刂破罚w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、熱對流和熱輻射三種方式，是物質系統內的熱量轉移過程。在實際傳熱過程中，這三種方式常伴隨進行。熱傳導：又稱“導熱”。熱量傳遞的三種形式之一。當物體內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象。各種物質的導熱性能不同，金屬導熱性相對較好，故常用作熱交換器的材料，而石棉的導熱性能很差，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。流體各部分之間發生相對運動(位移)時，使熱量由高溫流體轉移到低溫流體的現象。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，可從遠紅外區直到波長極短的紫外區。導熱性：金屬傳導熱量的能力稱為導熱性，一般用導熱系數(導熱率)“”來表示，單位是瓦/(米開)。它的物理意義是物體內部垂直于導熱方向取兩個相距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秒內從一個平面傳導到另一個平面的熱量。金屬材料的導熱系數越大說明導熱性越好。一般說來金屬越純，其導熱性能也越好。材料清單燒杯、酒精燈、火柴、石棉網、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、學生活動手冊、班級記錄表。分課時教材分析與教學建議第1課溫度與水的變化背景和教學目標學生常常感受著各種冷熱變化的天氣現象，而且在生活中接觸到了很多熱現象，但是通過探究獲得的理性認識很少，對溫度變化等熱學基本概念的關注也相對較少。物體冷熱的程度可以用溫度表示，熱可以造成物體形態的變化，熱可以從溫度高的物體傳向溫度低的物體等，學生對“溫度”“熱量”“內能”這三個重要科學概念容易混淆，概念的建構和概念之間的關系是模糊或錯誤的。作為教師，要更多認識和關注學生學習中的各種想法，找出學生持有的錯誤解讀，組織主題明確、結構嚴謹、體驗深刻的探究活動，幫助學生進行有意義的學習和探究。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，國際標準規定：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變化，可什么導致了水的溫度變化呢？我們持續給水加熱直到沸騰，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變化，學生了解到溫度變化表示了熱量在傳遞，完善“熱量變化導致了物體溫度變化”這一科學概念，并感受到科學探究的樂趣。科學概念目標物質通常以固態、液態、氣態的形態存在，物態變化取決于溫度等。熱是能量的一種表現形式，熱量變化導致了物體溫度變化。分析物態變化的實驗探究情況，知道水的凝固點和沸點?？茖W探究目標嘗試從事物的變化以及相互關系的角度中提出可以探究的問題。能夠基于所學的知識，對研究問題做出假設，說明假設的依據。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。通過持續加熱和停止加熱，記錄水沸騰后的溫度變化和形態變化，用證據來檢驗自己的假設，與同學交流探究的過程與結論。能夠對探究活動進行小結，發現水的溫度、形態變化跟熱量有關?？茖W態度目標形成對熱量與水的溫度變化、形態變化關系進行科學探究的興趣。通過長時多次的測量和記錄，養成認真仔細的實驗態度。樹立用證據說話的意識，能堅持自己正確的觀點。在進行小組合作學習時，主動研討與交流，形成集體的觀點。科學、技術、社會與環境目標了解自然界中的水可以有不同的形態存在。能用物態變化的知識解釋自然界中的有關現象。了解科學技術可以減少自然災害對人類的影響。教學準備為學生準備：燒杯、酒精燈、火柴、三腳架、石棉網、溫度計、鐵架臺、溫度計夾子、熱水、護目鏡、濕布、記錄表、學生活動手冊。教師準備：水在自然環境中存在的課件資料。學生活動手冊說明水沸騰后的變化記錄表停止加熱繼續加熱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容是水沸騰后的變化記錄。可先讓學生梳理水的形態變化與溫度的關系，回憶并寫出水結冰時的溫度和水沸騰時的溫度，然后開始實驗。通過實驗，學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變化。學生研討“水的沸騰”過程跟什么有關。全班根據數據和形態變化，進行研討、交流并得出結論。第2課水的蒸發和凝結背景和教學目標熱量的本質是什么？這曾是歷史上長期爭論過的問題，一些科學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、計溫學等的發展，有人提出了“熱質說”，把固體熔化和液體蒸發都看作“熱質”與固體和液體間發生化學反應的結果。倫福德、焦耳的實驗工作以大量確鑿的證據否定了“熱質說”。熱不是傳遞著的“熱質”，而是傳遞著的能量。大多數物質都根據不同的溫度以固態、液態或氣態的形式存在。溫度的變化，使液態的水變成氣體進入空氣中；水蒸氣冷卻后，又重新變成液態的水；如果水冷卻到冰點以下，就變成固態的冰。在上一課中，學生觀察到水加熱到100C時會沸騰，形態由液體轉變為水蒸氣，可在生活中，溫度并沒有達到100C，水也能轉變為水蒸氣，常常能看到水蒸氣也會凝結成水那么，水的物態變化跟什么有關？本課探究水的蒸發現象，推測水溫高低跟水蒸發快慢的關系，學生需要設計實驗，通過實驗記錄證明水溫高低是否影響水蒸發的速度。學生經歷了水的沸騰、冰的融化、水的蒸發和水蒸氣凝結的探究活動，可以繼續聯想水還有哪些物態變化，以及自然界的云、霧、霜、雪等是怎樣形成的。許多物質在循環、再利用、再循環的過程中，其形態也發生了改變。科學概念目標水在吸收(或放出)一定熱量后，會發生形態變化。水的蒸發和水蒸氣凝結成水的過程中有吸熱與放熱現象。日常生活中存在水的蒸發和水蒸氣凝結成水的實例。科學探究目標運用以往的經驗，對新的問題提出假設。制訂比較完整的實驗計劃，開展水蒸發快慢與溫度高低關系的探究活動。設計實驗，開展水蒸氣凝結的探究活動。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、雹等天氣現象形成的原因?？茖W態度目標樂于發現新的問題，對物態變化有探究興趣。尊重探究的證據，提出正確的觀點，堅持以事實為依據形成判斷。在進行多人合作探究時，能夠有效溝通交流。養成在探究中、數據中、實踐中找到支撐觀點的證據?？茖W、技術、社會與環境目標討論氣溫變化影響了人類、動植物的生活和生存。關注人類一些行為會使地球變暖，從而影響自然環境的變化。教學準備為學生準備：燒杯、酒精燈、火柴、三腳架、石棉網、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、學生活動手冊。教師準備：關于自然界的云、霧、霜、雪等課件資料。學生活動手冊說明水蒸氣凝結過程觀察記錄表燒杯內加冰塊燒杯內加冰塊和鹽時間溫度計的示數水蒸氣的凝結現象學生活動手冊是觀察并記錄水蒸氣凝結過程的時間、溫度和現象。教師要提醒學生根據時間測量燒杯內加冰塊的溫度變化，按時觀察溫度計的示數，觀察并記錄水蒸氣的凝結現象。根據一段時間的溫度變化以及水蒸氣的凝結現象，教師組織學生交流與研討水蒸氣的凝結過程，并總結水蒸氣凝結與什么因素有關。第3課溫度不同的物體相互接觸背景和教學目標熱傳遞是基于各部分溫度不一致而發生的能量的傳遞。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。兩個熱力學系統進行熱接觸時，系統原來的平衡狀態一般都將發生變化；經過足夠長的時間之后，熱交換停止，這時可以認為兩個系統處于熱平衡。如果兩個系統熱接觸時，狀態沒有發生變化，則說明兩個系統已是互為熱平衡。我們可以認為互為熱平衡的兩個系統的冷熱程度相同，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中的一個基本實驗定律，其重要意義在于它是科學定義溫度概念的基礎，是用溫度計測量溫度的依據。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，探究熱量的轉移和平衡?？茖W概念目標熱量可以從一個物體轉移到另一個物體。兩個系統在發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象?？茖W探究目標能夠基于所學的知識，自主設計實驗探究。通過測量獲取證據，根據溫度變化的記錄，制作折線圖。仔細觀察實驗現象，運用分析、比較、概括等方法得出科學探究的結論。獲取多個證據支持提出的觀點，嘗試多種方式認識事物?？茖W態度目標形成對事物變化及相互關系進行科學探究的興趣。當發現事實與自己想法不同時，養成用事實說話的意識。在進行多人合作時，主動在小組內溝通交流。能運用探究的證據進行信息加工，科學地表述探究的規律?？茖W、技術、社會與環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。了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力。理解溫度計能測量溫度是應用了科學的規律。教學準備為學生準備：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、學生活動手冊。教師準備：感溫紙帶(或感溫粉末)。學生活動手冊說明溫度變化記錄表 將記錄表中的數據制成折線圖。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分鐘學生活動手冊的內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計過程。根據溫度變化記錄表，每隔2分鐘記錄一次涼水和熱水的溫度數據。按照記錄的數據，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目標在前幾課中，學生充分探究了與水有關的溫度變化實驗。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，勺柄會慢慢地熱起來，尤其是在吃火鍋、盛熱湯時，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。熱傳遞主要有熱傳導、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，內能從一個物體轉移到另一個物體，或從物體的一部分轉移到另一部分的過程叫熱傳遞。它是改變系統內能的一種方式。熱傳導是內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，學生主要觀察和探究與“熱傳導”相關的問題。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。讓學生嘗試著自主設計實驗，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果，總結出熱傳導過程中的共同特點，有助于深化學生對“熱量可以在物體內和物體間傳遞”概念的理解，培養學生動手實踐的能力，并為下一課“熱在水中的傳遞”打下基礎。科學概念目標熱有熱傳導、熱對流、熱輻射三種傳遞方式。熱可以在物體內和物體間傳遞。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?？茖W探究目標從事物的結構、變化的角度獲取可探究的科學問題。交流與制訂比較完整的探究計劃，設計單一變量的實驗方案。交流一個研究問題可以設計不同的實驗方法。運用分析、比較、推理等方法得出科學探究的結論?？茖W態度目標形成對熱傳遞的變化及相關關系進行科學探究的興趣。分析熱傳遞的原因，養成以事實為依據的意識。在小組合作時，積極溝通與交流，綜合考慮小組成員意見。養成認真仔細、一絲不茍的實驗態度?？茖W、技術、社會與環境目標描述各種各樣的熱傳遞和生產、生活的關系。通過生活、自然中的一些簡單熱現象，了解熱傳遞的一些特點。教學準備為學生準備：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、學生活動手冊等。教師準備：熱的傳遞方式班級記錄表。學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我的發現：學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，學生觀察金屬條上蠟熔化的變化現象，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，學生根據蠟(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“我的發現”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目標熱對流是流體各部分之間由于冷、熱不均勻而產生宏觀上相對位移的一種物理現象，是熱傳遞的基本方式之一。熱對流的主要特點：只能發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生的導熱作用。按發生的原因不同，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用。探究活動共分兩個部分，一是探究試管中發生的對流現象，二是探究燒杯中發生的對流現象。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，更好地激發學生的探究欲望?？茖W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傳遞，固體、液體、氣體都能傳遞熱。科學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；運用掌握的科學知識探究生活中的科學現象。制訂比較完整的探究計劃，初步具備實驗設計的能力。運用分析、比較、推理等方法得出科學探究的結論?？茖W態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、調整自己的想法。形成從不同的角度提出研究思路的習慣，愿意采用新的方法完成探究?？茖W、技術、社會與環境目標明確人類的好奇心和社會需求是科技發展的動力。認識到科學技術的發展影響著我們的生活。教學準備為學生準備：試管、大燒杯、滴管、三腳架、石棉網、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、學生活動手冊等。教師準備：教學課件。學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?；顒邮謨灾械膬热菔怯檬疽鈭D或文字記錄熱在水中的傳遞路徑。學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目標通過對熱傳導的觀察和研究，學生已經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，它們導熱速度相同嗎？哪個快，哪個慢？通過設計研究導熱比賽的活動，學生將學會區分熱的良導體與不良導體，進而理解不同導熱性能的物體(材料)有著不同的用途，在生活中可根據需要選擇不同導熱性能的材料。本課包含兩個探究活動。木勺、塑料勺、金屬勺的導熱快慢比較，銅、鋁、鐵等金屬材料的導熱性能比較。通過對不同材料導熱性能的比較，學生建立起對于“不同材料制成的物體，導熱性能是不一樣的”這一概念的初步認識。學生通過研究討論，意識到實驗方法的選擇和改進對實驗數據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，則注重的是導熱性能的比較。通過實驗探究，學生了解不同物體的傳熱本領是不同的，從而為下一課設計制作一個保溫杯積累知識和經驗?？茖W概念目標不同材料制成的物體，導熱性能是不一樣的。從熱量的傳遞角度認識效率?？茖W探究目標嘗試基于所學的知識，提出有針對性的假設。熟練操作不同材料物體的導熱性能實驗。運用比較和歸納的方法從實驗證據中發現物體導熱性能的差異。能夠分析制造某種物品時選擇熱的良導體和不良導體的原因。科學態度目標尊重證據的前提下，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據的準確性產生影響。關注科學調查可以采用多種形式，樂于進行科學的調查。科學、技術、社會與環境目標發現材料因為導熱性能的不同在日常生活中有不同的應用。了解技術的發展和應用影響著社會發展。教學準備為學生準備：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、學生活動手冊。教師準備：金屬導熱性能演示器。學生活動手冊說明不同材質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生活動手冊的內容是設計實驗，通過實驗驗證不同材質勺柄的導熱性能，學生設計實驗的方法和步驟，并將得到的實驗數據填入相應的表格內。學生觀察勺柄上蠟的變化，30秒為一個觀察時間節點，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據。第7課做個保溫杯背景和教學目標隨著經濟水平和人們生活品質的提高，保溫杯在生活中得到了廣泛的使用。保溫杯的內膽一般由陶瓷、塑料、玻璃或不銹鋼制成，內膽的壁有真空層，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。本課所設計的活動其實是觀察常用材料的導熱性能，說出它們的主要用途，幫助學生更深入地了解生活中保溫、散熱等技術的應用。設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容，既考查學生知識的運用和動手制作的能力，同時也檢驗學生控制變量的能力，以及對實驗數據整理分析的水平。科學概念目標熱的不良導體可以減慢物體熱量的散失。空氣是一種熱的不良導體。保溫、散熱技術在生活中被廣泛應用?？茖W探究目標根據熱傳遞的原理設計制作保溫杯。研究哪種保溫方法的保溫效果較好。嘗試自主設計產品，在研究后改進產品。創作科學小論文等呈現保溫杯探究的過程與結論?？茖W態度目標激發設計研究保溫杯的興趣，能不斷進行嘗試和創新。關注他人的探究成果，樂于分享自己的探究經驗?？茖W、技術、社會與環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。討論技術包括人們利用和改造自然的方法、程序和產品。感受到科學家與工程師的工作可以推動科學的發展與技術的進步。教學準備為學生準備：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、學生活動手冊。教師準備：保溫瓶內膽。學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點需要改進的地方本課活動手冊的內容分為兩部分。第一部分是測試、比較各種方法的保溫效果，并將實驗中的數據記錄在表格中。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“優點”和“需要改進的地方”。對于“優點”，需要學生根據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。參考資料熱力學定律熱力學第一定律就是不同形式的能量在傳遞與轉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。能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。其本質就是著名的能量守熱力學第二定律表述為：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響，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，一個孤立系統的總混亂度(“熵”)不會減小。熱力學第三定律描述的是熱力學系統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。如果兩個熱力學系統中的每一個均與第三個熱力學系統處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡。這一結論稱作“熱力學第零定律”。熱力學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。熱運動熱是物質的一種運動形式，熱運動是宏觀物體(氣體、液體和固體)內部大量微觀粒子(如分子、原子、電子等)的一種永不停息的無規則運動。一個物體或一個系統在熱平衡時的溫度，只取決于其內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，但是在構成物體或系統的大量微觀粒子的總體上，卻遵從確定的規律性，這種規律性稱為統計規律性。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，當熱質說占統治地位時，人們曾錯誤地認為“熱”是一種物質，稱為熱質，熱量即熱質的量，并定義了熱量的單位“卡”。熱力學第一定律建立后，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，它不是熱力學系統狀態的函數，僅僅在系統狀態發生變化時才有意義，因此不能說物體處在某個狀態時含有多少熱量。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的定義，即一個過程，其中物體狀態的改變完全是機械的或電的直接作用的結果，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能，由實驗可知只要是絕熱過程，系統從初態到終態，外界對系統所做的功數值相同，與實施絕熱過程的途徑無關，因此可以引入系統狀態函數內能(U)，絕熱過程中系統內能的增量等于外界對系統所做的功U2-U1=A。進一步，如果系統不絕熱，則系統內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，其區別在于做功同系統在廣義力作用下產生廣義位移相聯系，即同系統各部分的宏觀運動相聯系，而傳熱是分子間或分子與電磁場相互作用的結果，是和物質的微觀運動相聯系的。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量和該物質的比熱的乘積。對于氣體來說，隨著狀態變化過程的不同，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膨脹，推動活塞做往復運動而做功的熱力發動機。1712年，英國紐科門發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，整個工業得到了迅速的發展。從此，機器大工業代替了工場手工業，開始了社會化的大生產。導熱系數導熱系數又稱熱導率，表示在穩定傳熱條件下，面積為1m2，厚度為1m的材料，當其兩側表面溫度差為1C時，1小時內由導熱方式傳遞的熱量，單位是W/(mK)。導熱系數是建筑材料最重要的熱濕物性參數之一，是表征物料熱傳導能力大小的參數。不同的物料導熱系數是不同的，導熱系數越大，物料的熱傳導性能越好。導熱系數主要與材料的化學組成、結構和孔隙率有關，特別是與水、脂肪和空氣的含量有關，脂肪的導熱系數比水小，空氣的導熱系數更小。對于同樣的物料，導熱系數往往還隨著溫度、壓力的變化而變化