资源简介

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第三单元《加热与冷却》大单元整体教学设计
教材版本 人教鄂教版 单元（或主题）名称 加热与冷却
单元主题 单元主题本单元主题为《加热与冷却》，主要探讨物体在温度变化时产生的物理现象，特别是热胀冷缩现象。单元内容通过一系列实践活动，引导学生理解并应用这一重要物理原理。
课标要求 核心概念： 物质的结构与性质，物质的变化。 学习内容： 空气与水是重要的物质，物质的三态变化。 学业要求： 能说出水有三种状态，空气受热会膨胀，风是空气流动的现象。 能比较水的三种状态的不同点，能在教师的指导下设计方案，观察空气受热上升的现象。
教材分析 本单元通过生动的情景导入，如温度计在冬天冰雪环境中测量气温的情景，激发学生的探究兴趣。单元共设计了三课，分别是《水受热遇冷会怎样》、《固态也热胀冷缩吗》和《空气的热胀冷缩》。这三课分别探讨了液体、固体和气体的热胀冷缩现象，并通过实验活动，引导学生建构相关物理概念。 教材注重理论与实践相结合，通过丰富的实验活动，如观察水、金属和空气在加热和冷却过程中的变化，帮助学生直观理解热胀冷缩现象。同时，教材还引导学生将所学知识应用于解释日常生活中的现象，如铁轨之间的缝隙、自行车轮胎的气压变化等。
学情分析 四年级学生在日常生活中已经见过许多热胀冷缩的现象，但大多只是停留在表象，缺乏对其本质的思考。因此，本单元通过实验操作与观察，帮助学生归纳液体、固体、气体都有热胀冷缩的性质。 学生在三年级时已经学习过物质的三态变化及其与温度的关系，为本单元的学习奠定了基础。四年级学生具备较强的观察能力、思考能力和动手能力，但在分析问题、解决问题的过程中，可能缺乏系统性和逻辑性。因此，在教学过程中，教师需要注重引导学生运用分析、比较、推理与概括等方法，得出结论。
单元目标 科学观念： 初步认识一般物体都具有热胀冷缩的性质。 科学思维： 能从液体、固体和气体的热胀冷缩变化中，提出可探究的科学问题。 能基于已有经验和所学知识，针对水、金属和空气受热遇冷的变化，制订简单的探究计划。 能依据证据，运用分析、比较、推理与概括等方法，得出结论。 探究实践： 能设计实验，研究水、金属和空气受热遇冷时发生的变化。 通过实验，知道固体、液体、气体一般具有受热时体积膨胀、遇冷时体积缩小，即热胀冷缩的性质，并能够分别运用固体、液体、气体的这一性质解释生活中的现象。 态度责任： 在好奇心的驱使下，对探究液体、固体和气体热胀冷缩的现象感兴趣。 能以事实为依据，以及面对有说服力的证据时，能调整自己的观点。 乐于尝试运用多种思路、多样方法完成活动，体会创新乐趣。 能接纳他人的观点，完善自己的探究；能分工协作，进行多人合作的探究学习；乐于为完成探究活动，分享自己的想法。
单元结构化活动 1. 液体具有热胀冷缩的性质（《水受热遇冷会怎样》）：通过实验，观察水受热遇冷时体积的变化，引导学生归纳出液体具有热胀冷缩的性质。 2. 固体具有热胀冷缩的性质（《固态也热胀冷缩吗》）：通过加热和冷却铜球、铝棒等金属，观察其体积变化，得出固体也有热胀冷缩的性质。 3. 气体具有热胀冷缩的性质（《空气的热胀冷缩》）：通过实验观察热空气上升的现象，理解空气的流动是风形成的原因，知道空气受热会膨胀上升，遇冷会下沉补充，形成风。
达成评价 围绕课时学习目标 1. 课堂表现：关注学生在课堂上的问题预设与反馈表现，及时调整教学策略。 2. 作业设计：设计与学生答题正确率紧密相关的作业，及时分析学生掌握情况。 3. 测试性评价：分层设置单元测试，围绕单元和主题目标，评估学生的知识掌握情况。 4. 实验操作能力：评价学生在实验过程中的操作方法、实验记录以及实验器材的使用情况。 5. 科学态度与责任感：观察学生在科学探究活动中的态度与责任感，是否乐于分享、合作，是否以事实为依据调整自己的观点。
第八课时《固体也热胀冷缩吗》教学设计
一、教学目标
科学探究能力：
学生能够设计并实施简单的实验，观察并记录固体在不同温度下的体积变化。
学生能够基于实验现象，提出假设，并通过进一步实验验证假设，培养初步的科学探究能力和问题解决能力。
科学思维能力：
学生能够理解热胀冷缩现象在固体中的表现，并尝试解释其原理，培养逻辑思维和因果关系分析能力。
学生能够分析并比较不同固体在热胀冷缩现象上的差异，培养比较和分类的科学思维方法。
科学素养：
学生掌握热胀冷缩现象在固体中的基本原理，理解物质状态变化与温度的关系。
学生能够认识到热胀冷缩现象在日常生活和工业生产中的应用，培养科学态度和实际应用能力。
责任态度：
学生能够关注热胀冷缩现象对日常生活和工业生产的影响，形成安全使用物体的意识。
学生能够通过实践活动，体验科学探究的乐趣，培养对科学的兴趣和热爱。
教学重难点
重点：理解热胀冷缩现象在固体中的表现及其原理，掌握物质状态变化与温度的关系。
难点：分析并比较不同固体在热胀冷缩现象上的差异，理解热胀冷缩现象在日常生活和工业生产中的应用。
三、教学过程
学习活动 设计意图
（一）情境导入 活动：教师展示一段关于铁路铁轨因热胀冷缩而变形的视频或图片，引导学生思考：“为什么铁轨在夏天会变得松弛，在冬天会变得紧绷？” 通过直观的情境导入，激发学生的兴趣，引出热胀冷缩现象在固体中的表现这一主题。
（二）探究活动 活动1：观察铜环的热胀冷缩现象 学生分组进行实验，将铜环加热后尝试套在冷却后的铁棒上，观察并记录现象。 活动2：比较不同固体的热胀冷缩程度 学生分别加热相同长度的铜丝、铁丝和铝丝，观察并记录它们的长度变化。 活动3：观察金属球的热胀冷缩现象 学生加热金属球后尝试穿过小孔，再冷却后观察是否还能穿过小孔，记录现象。 活动4：模拟铁轨的热胀冷缩现象 学生使用长条金属片模拟铁轨，加热和冷却后观察其弯曲程度的变化。 活动5：分析日常生活中的热胀冷缩现象 学生分组讨论，列举并解释日常生活中的热胀冷缩现象，如电线、桥梁、水泥路面等的热胀冷缩问题。 通过实验操作，让学生直观感受固体热胀冷缩的现象，理解加热使固体体积膨胀，冷却使固体体积缩小的原理。 通过对比实验，让学生理解不同固体在热胀冷缩现象上的差异，培养比较和分类的科学思维方法。 进一步验证热胀冷缩现象在固体中的表现，加深学生对原理的理解。 通过模拟实验，让学生理解热胀冷缩现象在日常生活和工业生产中的应用，培养实际应用能力。 通过讨论和分析，让学生将所学知识应用于实际生活中，培养应用科学知识解决实际问题的能力。
（三）生活应用 活动：学生分组设计并制作一个“热胀冷缩小制作”，如热胀冷缩玩具、热胀冷缩温度计等。 通过实践活动，让学生深入理解热胀冷缩现象的原理和应用，培养创新意识和动手能力。
（四）知识总结 活动：师生共同总结本节课的学习内容，强调热胀冷缩现象在固体中的表现及其原理。 通过总结，帮助学生巩固所学知识，形成完整的知识体系。
四、作业设计
（一）、填空题
1、当物体受热时，体积会______；当物体遇冷时，体积会______。
答案：膨胀；缩小
2、铁路铁轨在夏天会变得松弛，这是因为铁轨受热后发生了______现象。
答案：热胀冷缩
3、不同固体在热胀冷缩现象上的差异主要取决于它们的______。
答案：材料性质
4、日常生活中，电线在冬天会变得紧绷，这是因为电线遇冷后发生了______现象。
答案：热胀冷缩
（二）、判断题
1、所有固体都会发生热胀冷缩现象。（×）
2、夏天，桥梁因为热胀冷缩现象会变得更高。（√）
3、铜丝在加热后会变长，冷却后会恢复原长。（×）
4、水泥路面在冬天会变得更平整，因为发生了热胀冷缩现象。（×）#### 课时练习（续）
（三）、选择题
1、下列哪种现象是热胀冷缩的表现？
A. 夏天自行车轮胎气压升高 B. 冬天河水结冰 C. 秋天树叶变黄 D. 春天花朵开放
答案：A
下列哪种材料在热胀冷缩现象中变化最明显？
A. 玻璃 B. 铜 C. 塑料 D. 橡胶
答案：B（通常金属的热胀冷缩现象比非金属和非晶体材料更明显）
下列关于热胀冷缩现象的说法，正确的是？
只有气体才会发生热胀冷缩 B. 液体和固体不会发生热胀冷缩
C. 所有物体都会发生热胀冷缩，只是程度不同 D. 只有固体才会发生热胀冷缩
答案：C
（四）、简答题
1、当水受热时，会发生什么变化？请解释原因。
答案：当水受热时，其温度会逐渐升高，如果热量足够多，水会从液态转变为气态，这个过程称为水的蒸发。蒸发的原因是水分子在受热后，能量增加，运动速度加快，部分水分子能够克服表面张力和大气压力，从液体表面逸出，形成水蒸气。此外，随着水温的升高，水的体积也可能会有轻微膨胀，但这一变化相较于蒸发来说不那么显著。
2、水遇冷时会发生什么现象？这种变化对水的状态有何影响？
答案：水遇冷时，如果温度降低到0摄氏度以下，水会从液态转变为固态，这个过程称为水的凝固或结冰。凝固的原因是水分子在遇冷后，能量降低，运动速度减慢，分子间的相互作用力增强，使得水分子排列成固定的晶体结构，形成冰。水的状态由液态变为固态，这意味着水的体积会增大（因为冰的密度小于水），同时失去了液态时的流动性。
3、在日常生活中，我们可以观察到哪些现象与水的受热遇冷变化有关？请举例说明。
答案：在日常生活中，我们可以观察到许多与水的受热遇冷变化有关的现象。例如：
烧开水：当我们烧开水时，水壶中的水会因为受热而蒸发，形成水蒸气，有时我们可以在壶口看到“白气”，那就是水蒸气遇冷凝结成的小水滴。
冰块融化：夏天，我们把冰块放在饮料里，冰块会因为吸收饮料的热量而融化，变成液态水，使饮料变凉。
煮面条：煮面条时，面条周围的水会因为受热而沸腾，形成大量气泡，这些气泡实际上是水蒸气在水中上升时遇到较冷的水层而凝结成的小气泡。
窗户上的水珠：在寒冷的天气里，室内温暖的水蒸气遇到冷的窗户玻璃时，会凝结成小水珠，这是因为水蒸气遇冷发生了液化现象。
这些现象都是水的受热遇冷变化在日常生活中的体现，通过观察这些现象，我们可以更好地理解水的物理性质及其在不同条件下的变化规律。
（五）、实验探究题
设计一个实验，验证金属棒在加热和冷却过程中的热胀冷缩现象。
材料：金属棒（如铜棒）、热源（如酒精灯）、冷却装置（如水槽）、尺子、标记笔。
步骤：
1、使用尺子测量金属棒的原始长度，并用标记笔在金属棒上标记出原始长度的两端。
2、将金属棒的一端固定在热源上，加热一段时间（注意安全，避免直接用手触摸加热后的金属棒）。
3、再次使用尺子测量加热后金属棒的长度，并记录数据。
4、将加热后的金属棒迅速放入冷却装置中冷却至室温。
5、再次测量冷却后金属棒的长度，并记录数据。
观察与记录：比较加热前、加热后和冷却后金属棒的长度变化。
结论：根据实验数据，分析并得出结论，验证金属棒在加热和冷却过程中的热胀冷缩现象。
答案：通过实验，学生应观察到金属棒在加热后长度增加（膨胀），在冷却后长度减少（收缩），从而验证了热胀冷缩现象在金属棒中的表现。
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