2022新教科版五年级下册科学第四单元《热》教材分析.zip

20222022 年春新教科版科学五年级下册教材分析年春新教科版科学五年级下册教材分析第四单元第四单元 热热单元概述单元概述热学起源于人类对冷热现象本质的探索。在人类社会初期，由于生产力低下，人们对热的认识只是从一般概念出发的朴素认知，是对冷热现象的主观感受，没有任何科学实验作根据。人们对冷热现象本质的研究，是从 17 世纪出现温度计和计温学以后，才走上实验探索热学道路的。直到 1912 年热力学第三定律确立，人们对热的本质才有了正确的认识，并逐步建立和完善了热学理论。热学是物理学的一个分支，主要研究物质内部热运动的规律以及热运动对物体性质的影响和应用，包括热的性质、热的传播、热效应、物体受热后的变化、温度的测定等。热学的理论分成两部分，一部分是统计物理学，一部分是热力学。两者都是研究热现象和热运动规律，但研究方法不同。热力学所得到的关于物质热运动的宏观性质可通过统计物理学的微观分析来了解其本质，统计物理学的理论则需经热力学的研究而得到验证。因此，两者相辅相成，互相补充，使人们对于物质世界中有关热现象的规律能逐步深入地了解，对于物质状态变化规律，也能很好地掌握。统计物理学和热力学的一些基本规律具有普适性，从基本粒子到物质的气态、液态、固态和等离子态以及各种各样的相变都适用。热是一种能量形式。然而在小学五年级，让学生探究“热” ，主要还是观察和思考一些与物体冷热程度有关的热现象。例如，探究物质在热量变化过程中产生的不易察觉的变化，气体、固体和液体三态的转化及与温度的关系、热量转移(传递)的过程、材料的导热性能等。本单元的学习目标来自课程标准中 56 年级的下列相关学习内容。1.2 观察常用材料的漂浮能力、导热性等性能，说出它们的主要用途。2.1.1 列举日常生活中水的蒸发和水蒸气凝结成水的实例。如晒衣服、雾、玻璃窗上的水珠等。2.1.2 知道温度是影响水结冰和水沸腾过程的主要因素。6.3.3.1 说出生活中常见的热传递的现象，知道热通常从温度高的物体传向温度低的物体。6.3.3.2 举例说明影响热传递的主要因素，列举它们在日常生活和生产中的应用。14.1 描述雾、雨、雪、露、霜、雹等天气现象形成的原因。14.2.2 举例说明水在地球上的循环产生了云、雾、雨、雪等天气现象。17.2 认识生活中保温、防霉、防锈等技术的应用。对于五年级学生而言，上述内容的学习，关键在于实验探究。他们需要在科学规范的实验中，观察与交流热传递的现象，了解热是能量的一种表现形式，热量变化导致了温度变化。在研究热传递的方式后，利用热传递的性质来创造性地制作保温杯。本单元共 7 课，以“热是怎样传递的”为主要学习线索，循序渐进地安排了一系列探究活动。第 1 课“温度与水的变化”中，我们持续给水加热直到沸腾，停止加热，水不再沸腾，温度下降。通过探究温度的变化和水的形态变化，了解到温度变化表示了热量在传递，完善了“热量变化导致了物体温度变化”这一科学概念，并感受到科学探究的乐趣。第 2 课“水的蒸发和凝结”探索水的蒸发现象，推测水温高低跟水蒸发快慢的关系。学生需要设计实验，通过实验记录证明水温高低会影响水蒸发的速度。我们在玻璃杯中加入冰块，将玻璃杯外壁擦干，静置一会儿，玻璃杯外壁又会出现水珠。用食盐降低玻璃杯里冰块的温度，观察玻璃杯外壁的水珠。学生经历了水的沸腾、冰的融化、水的蒸发，水蒸气凝结的探究活动，可以继续联想水还有哪些物态变化，以及自然界的云、雾、霜、雪等是怎样形成的。第 3 课“温度不同的物体相互接触”安排了不同温度的水接触后变化的探究活动。教科书引用平时生活中常见的温牛奶现象，然后提出问题：热水是怎样使牛奶由凉变热的？通过研究试管中的凉水和烧杯中热水接触后的温度变化，探究热量的转移和平衡。第 4 课“热在金属中的传递”中，学生主要观察和探究与“热传导”相关的问题：在金属条的一端加热，另一端是否会热起来，通过实验观察热在金属条中的传递过程和方向。学生尝试着自主设计实验，观察热在金属片中的传递过程和方向，然后综合观察结果，分析热传导过程中的共同特点。通过实验，有助于深化“热量可以在物体内和物体间传递”概念的理解，引导学生关注引起物体温度变化的热传递现象。第 5 课“热在水中的传递”中，学生通过加热试管中的水和加热烧杯中的水，认识热在水中以对流的方式传递。由于水和空气都是能流动的物体，由水进一步推想出热在空气中的传递方式，最后了解热对流在生活中的应用。第 6 课“哪个传热快”包含了两个活动：观察、记录木勺、塑料勺、金属勺的导热快慢和比较铜、铝、铁等金属材料的导热性能。通过比较不同材料的导热性能，让学生了解不同物体的传热本领是不同的，建立“不同材料制成的物体，导热性能是不一样的”这一初步认识。第 7 课“做个保温杯”中，学生观察常用材料的导热性能，并说出它们的主要用途。本课帮助学生更深入地了解生活中保温、散热等技术的应用。学生将同样多的、相同温度的热水倒入不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯中，测量哪一杯水凉得慢，进而测量并比较出各种方法的保温效果。学生根据已掌握的知识和生活经验及对各种材料保温效果的观察和比较，选择合适的材料制作一个保温杯，并通过保温冰块的比赛活动，检测保温杯的保温效果。单元教学目标单元教学目标科学概念目标科学概念目标热是能量的一种表现形式，热量变化导致了温度变化。温度变化是影响水结冰和水沸腾过程的主要因素。温度变化形成了水的蒸发和水蒸气凝结成水。气温变化形成了自然界的云、雾、霜、雪等。热通常从温度高的物体传向温度低的物体。两个系统在发生传热的条件下趋向于热平衡。热可以在物体间和物体内传递，发现固体、液体、气体都能传递热。热可以通过热传导、热对流、热辐射三种方式进行传递。不同物体的导热性是不一样的。热的不良导体可以减慢物体热量的散失。多种因素影响了热传递，确定这些因素应用在日常的生产和生活中。保温技术、散热技术不断地发展，并应用在各种产品上。科学探究目标科学探究目标能熟练使用温度计测量各种热现象中的温度变化。尝试从事物的结构、变化的角度提出可探究的科学问题。能借助以温度计、感温纸带、感温粉末等材料，采用重复测试等方式来搜集热传递的相关证据。能运用箭头、图画、符号等来记录热传递的方向。能分析雾、雨、雪、露、霜、雹等天气现象形成的原因。能获取多个证据支持研究的观点，尝试利用多种方式认识事物。能运用分析、比较、推理等方法得出科学探究的结论。能有效开展热传递的实验；能用图形表示自己的研究结果。能运用比较和归纳的方法从实验证据中发现物体导热性能的差异。能合乎规范地开展传热实验，知道交流科学探究需要经历一定的有序步骤，并能对探究活动进行过程性反思。能根据热传递的原理创作保温杯，尝试自主设计开发产品，并在研究后改进产品。科学态度目标科学态度目标亲历热传递的变化及相关关系的研究过程，形成科学探究的兴趣。讨论热传递的原因，以事实为依据做出判断。感受到实验方法的选择和改进会对实验数据的准确性产生影响。体验从热量的传递角度认识效率。能和别人一起合作交流，愿意倾听他人的意见，反思、调整自己的想法。养成运用探究的证据进行信息加工，科学地表述探究的规律。激发设计研究保温杯的兴趣，能不断进行尝试和创新。知道科学调查可以采用多种形式，乐于进行科学调查。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标通过描述生活、自然中的一些简单热现象，了解热传递的一些特点。温度计能测量温度是应用了科学的规律。描述各种各样的热传递和生产、生活的关系。讨论材料因为导热性能的不同在日常生活中有不同的应用。了解观察工具的精密化能使研究更接近于事物的本质。初步体验包括设计、实施、改进在内的简单的技术与工程过程。认识到人类的好奇心和社会需求是科技发展的动力，认识到科学技术的发展影响着我们的生活。考察生活中常见的保温制品，体会它们给人类生活带来的便利。单元词汇单元词汇热传递热传递：又称“传热” 。有热传导、热对流和热辐射三种方式，是物质系统内的热量转移过程。在实际传热过程中，这三种方式常伴随进行。热传导热传导：又称“导热” 。热量传递的三种形式之一。当物体内或物体间温度不均匀时，热量通过大量分子、原子或电子的相互撞击，从高温处传递到低温处的现象。各种物质的导热性能不同，金属导热性相对较好，故常用作热交换器的材料，而石棉的导热性能很差，可用作绝热材料。热对流热对流：又称“对流” ，热量传递的三种形式之一。流体各部分之间发生相对运动(位移)时，使热量由高温流体转移到低温流体的现象。热辐射热辐射：热量传递的三种形式之一。热量以电磁波的形式从一个物体传给其他物体的过程。实验证明，任何物体只要其温度不是绝对零度，都能以电磁波的形式向外辐射热量，温度越高，辐射越强，而且其波谱的分布随温度变化而变化，可从远红外区直到波长极短的紫外区。导热性导热性：金属传导热量的能力称为导热性，一般用导热系数(导热率)“”来表示，单位是瓦/(米开)。它的物理意义是物体内部垂直于导热方向取两个相距 1 米、面积为 1 平方米的平行平面，而这两个平面的温度相差 1C，1 秒内从一个平面传导到另一个平面的热量。金属材料的导热系数越大说明导热性越好。一般说来金属越纯，其导热性能也越好。材料清单材料清单烧杯、酒精灯、火柴、石棉网、三脚架、温度计、玻璃杯、冰块、热水、凉水、感温纸带(或感温粉末)、铁架台、金属条、蜡、感温油墨、金属片、木块、试管、红墨水、木勺、塑料勺、金属勺、铜丝、铁丝、铝丝、不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯、毛巾、泡沫块、热水瓶胆、护目镜、湿布、学生活动手册、班级记录表。分课时教材分析与教学建议分课时教材分析与教学建议第第 1 1 课温度与水的变化课温度与水的变化背景和教学目标背景和教学目标学生常常感受着各种冷热变化的天气现象，而且在生活中接触到了很多热现象，但是通过探究获得的理性认识很少，对温度变化等热学基本概念的关注也相对较少。物体冷热的程度可以用温度表示，热可以造成物体形态的变化，热可以从温度高的物体传向温度低的物体等，学生对“温度” “热量” “内能”这三个重要科学概念容易混淆，概念的建构和概念之间的关系是模糊或错误的。作为教师，要更多认识和关注学生学习中的各种想法，找出学生持有的错误解读，组织主题明确、结构严谨、体验深刻的探究活动，帮助学生进行有意义的学习和探究。热的物体温度高，冷的物体温度低，要分析和解决日常生活中的各种热学问题，就要从物体的温度变化和测量开始。如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。确定一个温标，首先要选择一种测温物质，国际标准规定：一个标准大气压下冰水混合物的温度为 0C，水沸腾时的温度为 100C。温度变化会造成水的形态变化，可什么导致了水的温度变化呢？我们持续给水加热直到沸腾，停止加热，水不再沸腾，温度下降。通过探究温度的变化和水的形态变化，学生了解到温度变化表示了热量在传递，完善“热量变化导致了物体温度变化”这一科学概念，并感受到科学探究的乐趣。科学概念目标科学概念目标物质通常以固态、液态、气态的形态存在，物态变化取决于温度等。热是能量的一种表现形式，热量变化导致了物体温度变化。分析物态变化的实验探究情况，知道水的凝固点和沸点。科学探究目标科学探究目标尝试从事物的变化以及相互关系的角度中提出可以探究的问题。能够基于所学的知识，对研究问题做出假设，说明假设的依据。制订比较完整的探究计划，用酒精灯、三脚架等组成加热装置，开展将水加热至沸腾的探究活动。通过持续加热和停止加热，记录水沸腾后的温度变化和形态变化，用证据来检验自己的假设，与同学交流探究的过程与结论。能够对探究活动进行小结，发现水的温度、形态变化跟热量有关。科学态度目标科学态度目标形成对热量与水的温度变化、形态变化关系进行科学探究的兴趣。通过长时多次的测量和记录，养成认真仔细的实验态度。树立用证据说话的意识，能坚持自己正确的观点。在进行小组合作学习时，主动研讨与交流，形成集体的观点。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标了解自然界中的水可以有不同的形态存在。能用物态变化的知识解释自然界中的有关现象。了解科学技术可以减少自然灾害对人类的影响。教学准备教学准备为学生准备：烧杯、酒精灯、火柴、三脚架、石棉网、温度计、铁架台、温度计夹子、热水、护目镜、湿布、记录表、学生活动手册。教师准备：水在自然环境中存在的课件资料。学生活动手册说明学生活动手册说明水沸腾后的变化记录表水沸腾后的变化记录表停止加热停止加热继续加热继续加热1 1 分钟分钟2 2 分钟分钟3 3 分钟分钟1 1 分钟分钟2 2 分钟分钟3 3 分钟分钟温度变化温度变化水的变化水的变化活动手册的内容是水沸腾后的变化记录。可先让学生梳理水的形态变化与温度的关系，回忆并写出水结冰时的温度和水沸腾时的温度，然后开始实验。通过实验，学生观察水加热时的变化，并记录水沸腾后的变化。将烧杯里的热水加热至沸腾后，停止给水加热，进行记录，记录停止加热 1 分钟、2 分钟和 3 分钟时水温度的变化，观察并记录水的变化。继续给烧杯里的水加热，按照1 分钟、2 分钟、3 分钟的时间记录温度，并观察和记录水的形态变化。学生研讨“水的沸腾”过程跟什么有关。全班根据数据和形态变化，进行研讨、交流并得出结论。第第 2 2 课水的蒸发和凝结课水的蒸发和凝结背景和教学目标背景和教学目标热量的本质是什么？这曾是历史上长期争论过的问题，一些科学家如牛顿等都认为热是物体微粒的机械运动。然而到了 18 世纪，随着化学、计温学等的发展，有人提出了“热质说” ，把固体熔化和液体蒸发都看作“热质”与固体和液体间发生化学反应的结果。伦福德、焦耳的实验工作以大量确凿的证据否定了“热质说” 。热不是传递着的“热质” ，而是传递着的能量。大多数物质都根据不同的温度以固态、液态或气态的形式存在。温度的变化，使液态的水变成气体进入空气中；水蒸气冷却后，又重新变成液态的水；如果水冷却到冰点以下，就变成固态的冰。在上一课中，学生观察到水加热到 100C 时会沸腾，形态由液体转变为水蒸气，可在生活中，温度并没有达到 100C，水也能转变为水蒸气，常常能看到水蒸气也会凝结成水那么，水的物态变化跟什么有关？本课探究水的蒸发现象，推测水温高低跟水蒸发快慢的关系，学生需要设计实验，通过实验记录证明水温高低是否影响水蒸发的速度。学生经历了水的沸腾、冰的融化、水的蒸发和水蒸气凝结的探究活动，可以继续联想水还有哪些物态变化，以及自然界的云、雾、霜、雪等是怎样形成的。许多物质在循环、再利用、再循环的过程中，其形态也发生了改变。科学概念目标科学概念目标水在吸收(或放出)一定热量后，会发生形态变化。水的蒸发和水蒸气凝结成水的过程中有吸热与放热现象。日常生活中存在水的蒸发和水蒸气凝结成水的实例。科学探究目标科学探究目标运用以往的经验，对新的问题提出假设。制订比较完整的实验计划，开展水蒸发快慢与温度高低关系的探究活动。设计实验，开展水蒸气凝结的探究活动。通过观察、实验、查阅资料等方式获取事物的信息，分析雾、雨、雪、露、霜、雹等天气现象形成的原因。科学态度目标科学态度目标乐于发现新的问题，对物态变化有探究兴趣。尊重探究的证据，提出正确的观点，坚持以事实为依据形成判断。在进行多人合作探究时，能够有效沟通交流。养成在探究中、数据中、实践中找到支撑观点的证据。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标讨论气温变化影响了人类、动植物的生活和生存。关注人类一些行为会使地球变暖，从而影响自然环境的变化。教学准备教学准备为学生准备：烧杯、酒精灯、火柴、三脚架、石棉网、温度计、铁架台、温度计夹子、清水、电子秤、护目镜、湿布、玻璃杯、冰块、食盐、记录表、学生活动手册。教师准备：关于自然界的云、雾、霜、雪等课件资料。学生活动手册说明学生活动手册说明水蒸气凝结过程观察记录表水蒸气凝结过程观察记录表烧杯内加冰块烧杯内加冰块烧杯内加冰块和盐烧杯内加冰块和盐时间时间温度计的示数温度计的示数水蒸气的凝结现象水蒸气的凝结现象学生活动手册是观察并记录水蒸气凝结过程的时间、温度和现象。教师要提醒学生根据时间测量烧杯内加冰块的温度变化，按时观察温度计的示数，观察并记录水蒸气的凝结现象。根据一段时间的温度变化以及水蒸气的凝结现象，教师组织学生交流与研讨水蒸气的凝结过程，并总结水蒸气凝结与什么因素有关。第第 3 3 课温度不同的物体相互接触课温度不同的物体相互接触背景和教学目标背景和教学目标热传递是基于各部分温度不一致而发生的能量的传递。两个温度不同的物体相互接触时，温度高的物体会降温，温度低的物体会升温。热量的概念只有在涉及能量的传递时才有意义。两个热力学系统进行热接触时，系统原来的平衡状态一般都将发生变化；经过足够长的时间之后，热交换停止，这时可以认为两个系统处于热平衡。如果两个系统热接触时，状态没有发生变化，则说明两个系统已是互为热平衡。我们可以认为互为热平衡的两个系统的冷热程度相同，温度相等。温度计能够测量物体的温度，就是这样的道理。热平衡定律是热力学中的一个基本实验定律，其重要意义在于它是科学定义温度概念的基础，是用温度计测量温度的依据。本课安排了不同温度的水相互接触后温度如何变化的探究活动。教科书用平时生活中常见的热水加热牛奶现象来聚焦问题：热水是怎样使牛奶由凉变热的？通过试管中的凉水和烧杯中热水接触后的温度变化研究，探究热量的转移和平衡。科学概念目标科学概念目标热量可以从一个物体转移到另一个物体。两个系统在发生传热的条件下趋向于热平衡。热通常从温度高的物体传向温度低的物体，生活中存在各种热现象。科学探究目标科学探究目标能够基于所学的知识，自主设计实验探究。通过测量获取证据，根据温度变化的记录，制作折线图。仔细观察实验现象，运用分析、比较、概括等方法得出科学探究的结论。获取多个证据支持提出的观点，尝试多种方式认识事物。科学态度目标科学态度目标形成对事物变化及相互关系进行科学探究的兴趣。当发现事实与自己想法不同时，养成用事实说话的意识。在进行多人合作时，主动在小组内沟通交流。能运用探究的证据进行信息加工，科学地表述探究的规律。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标知道观察工具的精密化能使研究更接近于事物的本质。了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力。理解温度计能测量温度是应用了科学的规律。教学准备教学准备为学生准备：大烧杯、60C 左右的热水、凉水、试管、温度计、铁架台、温度计夹子、温度变化记录表、学生活动手册。教师准备：感温纸带(或感温粉末)。学生活动手册说明学生活动手册说明温度变化记录表温度变化记录表 将记录表中的数据制成折线图。将记录表中的数据制成折线图。凉水温度热水温度2 分钟4 分钟6 分钟8 分钟10 分钟12 分钟14 分钟学生活动手册的内容为思考并探究温度不同物体在相互接触后温度变化的实验设计过程。根据温度变化记录表，每隔 2 分钟记录一次凉水和热水的温度数据。按照记录的数据，绘制凉水和热水的温度变化折线图。第第 4 4 课热在金属中的传递课热在金属中的传递背景和教学目标背景和教学目标在前几课中，学生充分探究了与水有关的温度变化实验。将牛奶浸在热水中，牛奶会慢慢热起来，热水会将热量传给牛奶。生活中，我们常常会使用金属制成的汤勺，在接触热汤或者热饭菜以后，勺柄会慢慢地热起来，尤其是在吃火锅、盛热汤时，长时间把金属勺的勺口部分浸在汤锅中，一会儿勺柄就烫得无法用手直接拿了。这其中的原因就是热汤的能量传递到了勺子的勺口部分，然后又从勺口部分传到了勺柄。这里的热传递方式主要是靠热传导。热传递主要有热传导、热对流和热辐射三种方式，在没有做功而只有温度差的条件下，内能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分的过程叫热传递。它是改变系统内能的一种方式。热传导是内能在固体中传递的主要传热方式，例如将金属条的一端放在火上加热，另一端也逐渐变热，这表明有热量沿着固体进行传递。在本课中，学生主要观察和探究与“热传导”相关的问题。在金属条的一端加热，另一端是否会热起来，通过实验观察热在金属条中的传递过程和方向。让学生尝试着自主设计实验，观察热在金属片中的传递过程和方向。通过综合观察和分析实验结果，总结出热传导过程中的共同特点，有助于深化学生对“热量可以在物体内和物体间传递”概念的理解，培养学生动手实践的能力，并为下一课“热在水中的传递”打下基础。科学概念目标科学概念目标热有热传导、热对流、热辐射三种传递方式。热可以在物体内和物体间传递。热量的传递有一定的方向性，通常热从温度高的物体传向温度低的物体。科学探究目标科学探究目标从事物的结构、变化的角度获取可探究的科学问题。交流与制订比较完整的探究计划，设计单一变量的实验方案。交流一个研究问题可以设计不同的实验方法。运用分析、比较、推理等方法得出科学探究的结论。科学态度目标科学态度目标形成对热传递的变化及相关关系进行科学探究的兴趣。分析热传递的原因，养成以事实为依据的意识。在小组合作时，积极沟通与交流，综合考虑小组成员意见。养成认真仔细、一丝不苟的实验态度。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标描述各种各样的热传递和生产、生活的关系。通过生活、自然中的一些简单热现象，了解热传递的一些特点。教学准备教学准备为学生准备：铁架台、铁夹子、金属条、酒精灯、火柴、湿布、护目镜、金属圆片、蜡烛、感温油墨、学生活动手册等。教师准备：热的传递方式班级记录表。学生活动手册说明学生活动手册说明推测热在金属条、金属片中的传递路径,并用示意图或文字记录。热在金属条中的传递热在金属条中的传递热在金属片中的传递热在金属片中的传递 1 1热在金属片中的传递热在金属片中的传递 2 2我的发现：学生活动手册部分是探索活动的课堂记录，推测热在金属条、金属片中的传递路径，并用示意图或文字记录。在实验中，学生观察金属条上蜡熔化的变化现象，用示意图或文字记录热在金属条中的传递。同样地，在观察热在金属圆片中的传递的实验中，学生根据蜡(或感温油墨)的变化情况，画出热的传递过程。在该实验中，包括：1在金属圆片边缘的一个点上加热；2 在金属圆片的中心加热。填写“我的发现”时，可以参考教科书第 67 页拓展部分三种热传递方式的手绘图，写出热在金属中的传递方式属于三种热传递方式中的哪一种。第第 5 5 课热在水中的传递课热在水中的传递背景和教学目标背景和教学目标热对流是流体各部分之间由于冷、热不均匀而产生宏观上相对位移的一种物理现象，是热传递的基本方式之一。热对流的主要特点：只能发生在气体和液体之中，而且必然同时伴有流体本身分子运动所产生的导热作用。按发生的原因不同，有自然对流(自由对流)和强制对流(受迫对流)两大类。自然对流纯粹是因流体内冷、热各部分的密度不同所引起，其流动速度一般较低。强制对流由各种泵、风机或其他外力的推动而造成，流动速度往往很高。教科书中研究的主要是自然对流的情况。在本课，学生通过实验认识热在水中的传递方式，由于水和空气都是能流动的物体，进一步推想出热在气体中的传递方式，最后了解热对流在生活中的应用。探究活动共分两个部分，一是探究试管中发生的对流现象，二是探究烧杯中发生的对流现象。同时，在教科书中还拓展了冬天在房间使用取暖器时，房间里空气是怎样变热的，目的是让学生通过自主研究画出空气受热后的运动路线图。在研究水的对流实验中，使用了感温粉末、红墨水等，目的是让学生通过大量的感知认识水的对流，整个探究活动也因此显得生动有趣，更好地激发学生的探究欲望。科学概念目标科学概念目标热在水中是以对流的方式传递的。热可以在物体间和物体内传递，固体、液体、气体都能传递热。科学探究目标科学探究目标能够熟练操作热对流的实验；运用图形表示自己的研究结果。能够熟练开展小组合作交流活动，体验到通过合作与交流能更好地完成认知；运用掌握的科学知识探究生活中的科学现象。制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力。运用分析、比较、推理等方法得出科学探究的结论。科学态度目标科学态度目标保持积极的观察探究热传递的兴趣。能和别人一起合作交流，愿意倾听他人的意见，反思、调整自己的想法。形成从不同的角度提出研究思路的习惯，愿意采用新的方法完成探究。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标明确人类的好奇心和社会需求是科技发展的动力。认识到科学技术的发展影响着我们的生活。教学准备教学准备为学生准备：试管、大烧杯、滴管、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴、铁架台、试管架、感温粉末、红墨水、清水、湿布、护目镜、记录表、学生活动手册等。教师准备：教学课件。学生活动手册说明学生活动手册说明推测热在水中的传递路径，并用示意图或文字记录。活动手册中的内容是用示意图或文字记录热在水中的传递路径。学生需要在加热试管的示意图上，将水变热的猜测情况用箭头表示出来。示意图上呈现热在试管里传递的方向，可以图文并茂。第第 6 6 课哪个传热快课哪个传热快背景和教学目标背景和教学目标通过对热传导的观察和研究，学生已经认识到热总是从温度较高的部分传向温度较低的部分。那么不同材料的物体放在相同的热源中，它们导热速度相同吗？哪个快，哪个慢？通过设计研究导热比赛的活动，学生将学会区分热的良导体与不良导体，进而理解不同导热性能的物体(材料)有着不同的用途，在生活中可根据需要选择不同导热性能的材料。本课包含两个探究活动。木勺、塑料勺、金属勺的导热快慢比较，铜、铝、铁等金属材料的导热性能比较。通过对不同材料导热性能的比较，学生建立起对于“不同材料制成的物体，导热性能是不一样的”这一概念的初步认识。学生通过研究讨论，意识到实验方法的选择和改进对实验数据的准确性有着很大的影响。如果说前面几课的研究活动突出的是热传递方式的探究，那么本课中“哪个传热快”这一探究活动，则注重的是导热性能的比较。通过实验探究，学生了解不同物体的传热本领是不同的，从而为下一课设计制作一个保温杯积累知识和经验。科学概念目标科学概念目标不同材料制成的物体，导热性能是不一样的。从热量的传递角度认识效率。科学探究目标科学探究目标尝试基于所学的知识，提出有针对性的假设。熟练操作不同材料物体的导热性能实验。运用比较和归纳的方法从实验证据中发现物体导热性能的差异。能够分析制造某种物品时选择热的良导体和不良导体的原因。科学态度目标科学态度目标尊重证据的前提下，坚持正确的观点。意识到实验方法的选择和改进会对实验数据的准确性产生影响。关注科学调查可以采用多种形式，乐于进行科学的调查。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标发现材料因为导热性能的不同在日常生活中有不同的应用。了解技术的发展和应用影响着社会发展。教学准备教学准备为学生准备：塑料勺、木勺、钢勺、杯子、热水、蜡烛油、感温油墨、钢丝、铝丝、铜丝、酒精灯、火柴、湿布、护目镜、温度变化记录表、学生活动手册。教师准备：金属导热性能演示器。学生活动手册说明学生活动手册说明不同材质勺柄温度变化记录表不同材质勺柄温度变化记录表30 秒30 秒30 秒30 秒30 秒金属勺木勺塑料勺学生活动手册的内容是设计实验，通过实验验证不同材质勺柄的导热性能，学生设计实验的方法和步骤，并将得到的实验数据填入相应的表格内。学生观察勺柄上蜡的变化，30 秒为一个观察时间节点，观察 5 次变化，并将变化情况记录在表格中。如果使用的是温度传感器，则直接可以记录勺柄的温度数据。第第 7 7 课做个保温杯课做个保温杯背景和教学目标背景和教学目标随着经济水平和人们生活品质的提高，保温杯在生活中得到了广泛的使用。保温杯的内胆一般由陶瓷、塑料、玻璃或不锈钢制成，内胆的壁有真空层，顶部有盖，密封严实。保温就是要尽量减少热量的损失，而要减少热量的损失，就要从热传递的几个方面去研究。本课所设计的活动其实是观察常用材料的导热性能，说出它们的主要用途，帮助学生更深入地了解生活中保温、散热等技术的应用。设计并制作一个保温杯可以作为本单元的一个嵌入式的评价内容，既考查学生知识的运用和动手制作的能力，同时也检验学生控制变量的能力，以及对实验数据整理分析的水平。科学概念目标科学概念目标热的不良导体可以减慢物体热量的散失。空气是一种热的不良导体。保温、散热技术在生活中被广泛应用。科学探究目标科学探究目标根据热传递的原理设计制作保温杯。研究哪种保温方法的保温效果较好。尝试自主设计产品，在研究后改进产品。创作科学小论文等呈现保温杯探究的过程与结论。科学态度目标科学态度目标激发设计研究保温杯的兴趣，能不断进行尝试和创新。关注他人的探究成果，乐于分享自己的探究经验。科学、技术、社会与环境目标科学、技术、社会与环境目标了解生活中常见的保温制品，体会它们给人类生活带来的便利。讨论技术包括人们利用和改造自然的方法、程序和产品。感受到科学家与工程师的工作可以推动科学的发展与技术的进步。教学准备教学准备为学生准备：不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯、热水、温度计、配套的盖子、泡沫塑料、毛巾、一些包裹杯子的材料、冰块、记录表、学生活动手册。教师准备：保温瓶内胆。学生活动手册说明学生活动手册说明各种方法保温效果记录表各种方法保温效果记录表自制保温杯的记录表自制保温杯的记录表优点优点需要改进的地方需要改进的地方本课活动手册的内容分为两部分。第一部分是测试、比较各种方法的保温效果，并将实验中的数据记录在表格中。记录五种不同状况的杯子开始的温度和 10 分钟后的温度，并计算降温幅度。第二部分为自制保温杯的记录表。表中有两栏，分别是“优点”和“需要改进的地方” 。对于“优点” ，需要学生根据自己制作保温杯的方法和材料进行阐述。对于“需要改进的地方” ，学生可测量保温效果后，进行实验测评，提出改进的方法和意见。参考资料参考资料热力学定律热力学定律热力学第一定律就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为U=Q+W。表述为：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他恒定律。能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。其本质就是著名的能量守热力学第二定律表述为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零，又称“熵增定律” 。表明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度(“熵”)不会减小。热力学第三定律描述的是热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时趋于定值。对于完整晶体，这个定值为零。由于这个定律是由瓦尔特能斯特归纳得出后进行表述，因此又常被称为能斯特定理或能斯特假定。如果两个热力学系统中的每一个均与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称作“热力学第零定律” 。热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。热运动热运动热是物质的一种运动形式，热运动是宏观物体(气体、液体和固体)内部大量微观粒子(如分子、原子、电子等)的一种永不停息的无规则运动。一个物体或一个系统在热平衡时的温度，只取决于其内部微观粒子热运动的状况，热运动越强烈，其温度就越高。在热运动中，虽然每个微观粒子的运动具有极大的偶然性，但是在构成物体或系统的大量微观粒子的总体上，却遵从确定的规律性，这种规律性称为统计规律性。热量与热容量热量与热容量热量是物体间或物体各部分之间由于存在温度差而传递的能量。在历史上，当热质说占统治地位时，人们曾错误地认为“热”是一种物质，称为热质，热量即热质的量，并定义了热量的单位“卡” 。热力学第一定律建立后，揭示了热量是热接触中由于温度差而传递的能量，热量与传热的过程有关，它不是热力学系统状态的函数，仅仅在系统状态发生变化时才有意义，因此不能说物体处在某个状态时含有多少热量。康斯坦丁卡拉西奥多里在 1909 年提出，由热力学第一定律来定义热量，这样可以使热量的定义完全摆脱热质说的影响。首先，他不用热量的概念而给绝热过程下了一个纯粹力学的定义，即一个过程，其中物体状态的改变完全是机械的或电的直接作用的结果，而没有受到其他影响的过程称为绝热过程。其次，由绝热过程的功定义了内能，由实验可知只要是绝热过程，系统从初态到终态，外界对系统所做的功数值相同，与实施绝热过程的途径无关，因此可以引入系统状态函数内能(U)，绝热过程中系统内能的增量等于外界对系统所做的功 U2-U1=A。进一步，如果系统不绝热，则系统内能的增量不等于外界所做的功，二者之差定义为热量 Q=(U2-U1)-A。热量和功相当，都是被传递着的能量，其区别在于做功同系统在广义力作用下产生广义位移相联系，即同系统各部分的宏观运动相联系，而传热是分子间或分子与电磁场相互作用的结果，是和物质的微观运动相联系的。热容量简称热容。某一物体温度升高(或降低)1C 时，所吸收(或放出)的热量，称为该物体的热容量。物体的热容量等于物体的质量和该物质的比热的乘积。对于气体来说，随着状态变化过程的不同，升高一定的温度所需要的热量也不同，因此同一种气体在不同的过程有不同的热容量。蒸汽机蒸汽机蒸汽机是利用蒸汽在气缸内膨胀，推动活塞做往复运动而做功的热力发动机。1712 年，英国纽科门发明第一台活塞式蒸汽机。1765 年，瓦特对纽科门的蒸汽机做了改进，使其燃料费用降低约 75%。1814 年，史蒂文森制造出了蒸汽机车，1825 年在他负责修建的铁路上正式通车。19 世纪 40 年代蒸汽机已取代了其他动力，使工厂形成了由工作机、传动机和动力机组成的机器系统，整个工业得到了迅速的发展。从此，机器大工业代替了工场手工业，开始了社会化的大生产。导热系数导热系数导热系数又称热导率，表示在稳定传热条件下，面积为 1m2，厚度为 1m 的材料，当其两侧表面温度差为 1C 时，1 小时内由导热方式传递的热量，单位是 W/(mK)。导热系数是建筑材料最重要的热湿物性参数之一，是表征物料热传导能力大小的参数。不同的物料导热系数是不同的，导热系数越大，物料的热传导性能越好。导热系数主要与材料的化学组成、结构和孔隙率有关，特别是与水、脂肪和空气的含量有关，脂肪的导热系数比水小，空气的导热系数更小。对于同样的物料，导热系数往往还随着温度、压力的变化而变化。