资源简介

10 固体的热胀冷缩
一、教学目标
1.科学观念：知道多数固体具有热胀冷缩的性质，了解在某些特殊情况下，部分固体会出现热缩冷胀现象；能举例说明固体热胀冷缩性质在生活中的应用，理解其对日常生活和工程技术的影响。
2.科学思维：通过对实验现象的观察、比较和分析，培养逻辑思维能力，学会从现象中归纳出科学规律；运用类比、推理等方法，解释固体热胀冷缩现象，尝试解决生活中与固体热胀冷缩相关的实际问题。
3.探究实践：经历设计实验、进行实验、观察记录、分析数据等探究过程，掌握科学探究的基本方法，提高动手实践能力和实验操作技能；学会使用酒精灯、固体热胀冷缩实验器等实验器材，能够正确操作并确保实验安全。
4.态度责任：培养对科学探究的兴趣和好奇心，积极主动参与课堂讨论和实验探究活动；养成严谨、认真、实事求是的科学态度，尊重实验数据和事实，敢于质疑和发表自己的见解。
二、教学重难点
1.教学重点：通过实验探究，认识固体具有热胀冷缩的性质；理解固体热胀冷缩现象产生的原因。
2.教学难点：设计合理的实验方案，清晰地观察到固体热胀冷缩的现象。
三、教学准备
1.教师准备：固体热胀冷缩实验器（铜球、铁环、支架等）、酒精灯、火柴、水槽、冷水、PPT课件、相关实验视频、生活中固体热胀冷缩现象的图片。
2.学生准备：科学活动手册、笔。
四、教学过程
（一）导入新课
1.展示图片：教师通过PPT展示夏天铁轨拱起、冬天电线绷紧甚至断裂、夏季路面拱起开裂等图片。
2.提出问题：引导学生仔细观察图片，提问“同学们，看到这些图片，你们发现了什么？这些现象可能是什么原因造成的呢？”鼓励学生大胆猜测，发表自己的看法。
3.引出课题：在学生讨论交流后，教师总结并引出本节课的课题——固体的热胀冷缩。教师可以说：“同学们都提出了自己的想法，那这些现象到底和什么有关呢？今天我们就一起来探究固体的热胀冷缩现象，看看能不能找到答案。”
（二）实验探究
1.实验一：铜球的热胀冷缩实验
实验材料：固体热胀冷缩实验器（铜球、铁环、支架）、酒精灯、火柴、水槽、冷水。
实验步骤：
向学生介绍实验器材，并让学生观察实验前铜球和铁环的状态，提问“同学们，观察一下，现在铜球能顺利通过铁环吗？”引导学生观察并回答。
强调实验安全注意事项：使用酒精灯时，要用火柴点燃，不能用燃着的酒精灯去点燃另一盏酒精灯；熄灭酒精灯时，要用灯帽盖灭，不能用嘴吹灭；加热后的铜球温度很高，不能用手触摸，避免烫伤。
开始实验：用酒精灯给铜球加热一段时间，提醒学生观察铜球的变化。然后将加热后的铜球放在铁环上，问学生“现在铜球还能通过铁环吗？为什么？”引导学生思考。
把加热后的铜球放入水槽的冷水中冷却，再将冷却后的铜球放在铁环上，观察现象，提问“现在又发生了什么变化？说明了什么？”
学生操作与观察：学生分组进行实验，仔细观察实验现象，并将观察结果记录在科学活动手册上。教师巡视各小组，指导学生正确操作实验器材，提醒学生注意安全。
实验结论：组织学生汇报实验结果，引导学生总结得出：铜球受热后体积膨胀，不能通过铁环；遇冷后体积收缩，又能通过铁环。说明铜这种固体具有热胀冷缩的性质。
2.实验二：金属条的热胀冷缩实验（拓展实验，可选做）
实验材料：金属条（如铝条、铁条）、支架、小木块、蜡烛、火柴。
实验步骤：
将金属条的一端固定在支架上，另一端悬空，在悬空端下方放置一小木块。
向学生说明实验目的：观察金属条在受热和冷却过程中的形状变化。
点燃蜡烛，用火焰加热金属条的悬空部分，提醒学生观察金属条与小木块的位置变化。
一段时间后，移开蜡烛，让金属条自然冷却，继续观察金属条的变化。
学生操作与观察：学生分组进行实验，认真观察金属条在加热和冷却过程中的变化，并记录下来。教师巡视指导，确保实验安全进行。
实验结论：学生汇报实验现象，共同总结出金属条受热时会向下弯曲，说明体积膨胀；遇冷时会恢复原状或向上弯曲，说明体积收缩。进一步证明了固体具有热胀冷缩的性质。
（三）研讨交流
1.小组讨论：组织学生分组讨论以下问题：
在实验中，我们观察到固体受热和遇冷时体积发生了变化，那你们能解释为什么固体会有热胀冷缩的现象吗？
生活中还有哪些地方应用了固体热胀冷缩的性质？哪些情况下固体热胀冷缩会给我们带来不利影响？该如何避免？
2.全班交流：每个小组选派代表发言，分享小组讨论的结果。其他小组可以进行补充和质疑。教师在学生交流过程中，适时引导和启发，帮助学生深入理解固体热胀冷缩的原理和应用。
3.原理讲解：教师利用PPT动画展示固体分子在受热和遇冷时的运动状态变化。通过形象的比喻，如把固体分子比作一群小朋友，受热时小朋友们活动范围变大，固体体积就膨胀；遇冷时小朋友们活动范围变小，固体体积就收缩。帮助学生从微观角度理解固体热胀冷缩的原理。
4.生活实例分析：结合学生提到的生活实例，如夏天自行车轮胎气不能打得太足，否则容易爆胎；冬天水管容易冻裂等。教师进一步分析这些现象产生的原因，以及如何利用或避免固体热胀冷缩带来的影响。
（四）拓展应用
1.展示实例：教师通过PPT展示更多生活中固体热胀冷缩的应用实例，如桥梁伸缩缝、铁轨之间的缝隙、建筑物的伸缩缝、温度计的工作原理等。让学生了解这些设计是如何巧妙地利用了固体热胀冷缩的性质，以保证工程的安全和正常运行。
2.问题解决：提出一些实际问题，让学生运用所学知识进行分析和解决。例如：“如果在寒冷的冬天，要把一个金属盖子从玻璃瓶上取下来，有什么好办法？”“在炎热的夏天，给篮球打气时需要注意什么？”鼓励学生积极思考，大胆发言，培养学生运用科学知识解决实际问题的能力。
3.小组活动：组织学生进行小组活动，设计一个利用固体热胀冷缩性质的小创意或小发明。每个小组讨论并绘制设计草图，然后选派代表向全班介绍设计思路和原理。教师对学生的创意和想法给予肯定和鼓励，激发学生的创新思维。
五、课堂总结
1.知识回顾：引导学生回顾本节课所学内容，提问“同学们，今天我们一起探究了固体的热胀冷缩，谁能说一说我们都学到了什么？”邀请学生回答，总结固体热胀冷缩的性质、实验探究过程、原理以及在生活中的应用。
2.课堂小结：教师对学生的回答进行补充和完善，强调重点知识。同时，对学生在本节课中的表现给予评价，肯定学生在实验探究和讨论交流中的积极表现，鼓励学生在今后的学习中继续保持对科学的好奇心和探索精神。
3.布置作业：布置课后作业，让学生回家后观察生活中更多固体热胀冷缩的现象，并记录下来。下节课与同学们分享。还可以让学生查阅资料，了解除了常见的固体热胀冷缩现象外，还有哪些特殊的固体热缩冷胀现象。
六、板书设计
固体的热胀冷缩
1.实验现象
铜球：受热，不能通过铁环；遇冷，能通过铁环。
金属条：受热，向下弯曲；遇冷，恢复原状或向上弯曲。
2.结论：大多数固体具有热胀冷缩的性质。
3.原理：固体分子受热，运动加快，间隔变大，体积膨胀；遇冷，运动减慢，间隔变小，体积收缩。
4.生活应用与影响
应用：桥梁伸缩缝、铁轨缝隙、建筑物伸缩缝、温度计等。
影响与避免：夏天自行车轮胎气不能太足；冬天水管做好保暖，防止冻裂。

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