资源简介

Lesson 4 雨量测试器
教学内容
在现实生活中降雨量对人们的生活有着重大影响，降雨过量时会产生洪灾，过少又会产生干旱，只有当降雨量适中的时候才会对人们的生活有益。如何有效监测降雨量的多少并可以有效起到提醒作用？本节课利用电路连接知识以及导体在电路中的作用，制作雨量测试器模型来有效监测降雨量，并通过改变实验过程中盐的含量，观察电路连接效果的改变，总结并概括雨量测试器的原理，以及成功测试的条件，结合实际设计并使用雨量测试器。
教学目标
科学知识：利用电路连接知识以及导体在电路中的作用，制作雨量测试器模型来有效监测降雨量。
科学探究：通过改变实验过程中盐的含量，观察电路连接效果的改变，总结并概括雨量测试器的原理，以及成功测试的条件，结合实际设计并使用雨量测试器。
科学应用：通过改变非导体的物质组成，将非导体改变为导体。
跨学科内容：技术（T）：通过在纯水中加入食盐，改变物质性质，使用食盐水连接电路。
工程（E）：正确搭建让雨量测试器运行的电路。
教学重点
通电后、用食盐水作为导线替代物，组成让雨量测试器正常运行的电路。
教学难点
在纯水中加入食盐，盐水在通电后，盐电离成离子，电子移动，盐水内的电子移动带有导电性。
教学活动流程
解决问题所需材料：蜂鸣器、电池盒、离心管、食盐、细木棒、雨量测试器底板、雨量测试器顶板、短木棒、导线。
工具包材料：剪刀、纽扣电池、双面胶、量勺、透明胶带。（课程结束后放回工具包）教师需要准备：清水。
教学活动流程
一、引入（5min）
师：STEAM科学大课堂开始啦！
让我们看一段爆眼球的视频。⑩
教师根据爆眼球视频内容，引导学生展开讨论。
* 主题引入
师：观察视频我们可以看到什么现象？（台风、暴雨）
师：这些现象会造成什么后果呢？
实验引入
师：你们知道当暴雨来临时会引发哪些灾害呢？（山洪，泥石流，房屋倒塌等）师：如何能得知降雨量？采取哪些方式可以进行监测和改善呢？
本节课，我们一起制作一个可以监测雨量的雨量测试器。
二、实验过程（30min）
认识材料
师：请取出袋子中的材料，看看它们如何帮助你解决实验问题？
教师带领学生从袋子里取出实验材料，根据学生水平及实验需要引导学生初步观察并了解不同材料的特征及使用方法。
开始实验
教师引导学生开展探究实验。（注意：探究过程中，应以学生自主探究为主，如果学生遇到操作问题，教师可根据情况选择为学生展示相应的手部操作视频，帮助学生了解操作方法。）
1．建立假设，制作模型
师：分析一下雨量测试器应该由哪些部分组成呢？（提示：测量雨量的容器以及能够对于雨量过大发出提醒的警报器。）
师：首先如果让蜂鸣器响起来，你要怎么办？（提示：纽扣电池按照正确的正负极安装在电池盒中，蜂鸣器的两条连接线，长为正极，短为负极。本电路为串联连接，正负极如连接错误则不能发出警报，请教师根据课上的学生状况酌情指导。）
师：根据材料，雨量测试器要如何安装呢？根据，将雨量测试器组装起来。2．验证推测，确定最优模型
师：思考：接下来，我们如何将蜂鸣器和雨量监测联系在一起呢？也就是下雨到一定的量，蜂鸣器响起来。学生2人一组讨论，实验思路，如何将蜂鸣器和水的量联系起来。
师：如果把雨量连接在我们的电路里，一下雨，它就可以响起来，你要怎么做？
两人一组，根据中的连接方式检查对方的电路连接是否正确。（提示：播放）师：现在我们一起来测试一下雨量测试器是否能够发出警报。
学生将露出金属丝的导线放入离心管中（注意：在导线与离心管进行粘贴的时候两侧高度要一致。）在离心管中加入水，并超过警报线。（提示：报警线，即导线在离心管内和液面接触的位置，根据导线长度而不同。）
师：现在让我们一起来看看手部操作老师是如何演示这个步骤。学生根据手部操作，再次的进行雨量测试器的调整，测试实验。3．改变实验条件，设置实验变量，收集数据
师：如何能够改变水的导电能力呢？请同学们利用袋子中的食盐试试看，观察实验现象。（提示：用量勺一勺一勺地加入食盐，当加入3勺食盐之后继续加入食盐蜂鸣器有明显变化）。
学生一边加食盐，一边并用细木棒搅拌均匀，仔细听加入食盐后蜂鸣器的声音是否有变化，在蜂鸣器响时，此时电路的连接方式是如何的，把实验结果记录在单页上。
4．分析数据得出结论
师：警报器发出声音了吗？在什么情况下发出了声音？如果没有，你觉得是为什么呢？（提示：本实验的提供电压为3V，无法将水电离为大量的游离的离子状态，所以即使电路中产生电流，也因为电流过小，
不能使蜂鸣器发出声音。加入食盐后，如果盐量过低，电压过低，仍然无法让大量的离子电离产生游离态。）
三、讨论与分享（5min）
教师引导学生对以下问题展开讨论，分享自己的观点。
1．制作雨量测试器的过程中你遇到了什么问题呢？是如何解决的？16
2．通过在水中逐渐增加食盐，加入到一定量时发生什么现象？
3．为什么增加食盐后，食盐水变成了导线的替代物呢？回家后请尝试在水中溶解其他的物质，通电后观察实验现象。
四、实验结论（2min）
师：通过这个实验，请陈述一下你所看到的现象，并解释这个实验现象背后的科学原理。（教师可根据学生分享与讨论的内容，结合以下信息做简要总结。）
总结：
师：通过实验我们可以发现，当雨量测试器中的导线两端直接与水相连接的时候，即使水超过了水位警报线，蜂鸣器也不会发出报警的声音；当在雨量器中逐渐增加食盐，蜂鸣器会发出报警的声音，且随着食盐的含量增多后，蜂鸣器的声音会越来越大，直至水中食盐含量达到饱和状态，蜂鸣器的声音不再变化。
综上得出有些物质是可以导电的，有些物质是不可以导电的，其中盐水就是可以进行导电的。注意：完全不含杂质的水，也就是纯水是不导电的，当电压达到一定瓦数，可以将盐水中的物质电离成游离的离子状态，移动的电子产生电流，所以通电后的食盐水成为导线的替代物，串联电路联通，蜂鸣器响起。
（提示：教师可根据师训视频中的实验总结部分，了解本次实验原理。）
五、拓展与迁移（2min）
教师可利用“科学大讲堂”视频帮助学生拓展本节课相关知识。
师：科学大讲堂中发生了哪些有意思的事情和有趣的实验呢？让我们一起去看看吧。播放科学大讲堂视频。
六、回顾与总结（1min）
教师请学生拿出活动单页，引导学生完成自我反思与评价。
师：经过本节课的学习，你得到哪些收获和成长？请将你本节课的实验收获和心得以及还需提高和优化的部分记录在《回顾与总结》表中，并对自己本堂课在科学兴趣、科学实践、科学思维方面的成长给予评价。(共19张PPT)
雨量测试器
1.观察视频我们可以看到什么现象？
2.这些现象会造成什么后果呢？
当暴雨来临时会引发哪些灾害呢？
如何能得知降雨量？
采取哪些方式可以进行监测和改善呢？
本节课我们就制作一个可以在雨量过大时进行报警的雨量测试器。
蜂鸣器
离心管
纽扣电池盒
导线
提示：其中透明胶来自工具包，使用后请将其放回工具包中。
食盐
细木棒
透明胶
雨量报警器底板/顶板
木棒
提示：其中双面胶、纽扣电池、量勺、剪刀来自工具包，使用后请将其放回工具包中。
教师需准备：清水
量勺
剪刀
纽扣电池
双面胶
1.你有什么办法让蜂鸣器响起来？
连接电路，观察蜂鸣器的正负极，纽扣电池的正负极，观察蜂鸣器响时电路的连接方式。
2.蜂鸣器如何雨量报警呢？
（播放手部视频）连接好试管支架，放置试管倒入水，尝试用导线连接好蜂鸣器和电源，思考：如何让蜂鸣器与雨量（水）的多少相关联？水量在蜂鸣器连接电路中起到什么作用？
3.在什么情况下，将导线放入试管中，蜂鸣器会响？
将两段导线先后放入清水和盐水中，哪种方式能够让蜂鸣器响起来呢？在记录单上选择出来吧
4.雨量报警器响时，电路如何连接？
当雨量报警器因水的增多发声时，此时电路是如何连接的？用透明胶固定导线位置。
5.思考：如何让报警器的声音是可变的？
在水中逐步增加食盐观察蜂鸣器有什么变化？
1、雨量测试器中蜂鸣器是在什么情况下响的？此时电路是如何连接的？
2、通过在水中逐渐增加食盐，你发现实验结果有什么变化？当食盐的含量达到饱和后继续增加又有什么变化呢？
3、根据实验结果的分析，你得出的结论是什么呢？
根据实验中的探索我们可以发现：雨量测试器整体上是串联电路、
当雨量测试器的导线直接与水相连接的时候，即使水超过了水位警报线蜂鸣器也不会发出报警的声音；当在雨量测试计离心管中逐渐增加食盐后再进行测试，蜂鸣器会发出报警的声音的，且随着食盐的含量增多后，蜂鸣器的声音会越来越大，直至水中食盐的含量达到饱和状态，蜂鸣器的声音不会再改变。
综上得出有些物质是可以导电的，有些物质是不可以导电的，其中盐水就是可以进行导电的。注意：完全不含杂质的水，也就是纯水是不导电的，当电压达到一定瓦数，可以将水中的物质电离成游离的离子状态，电子的移动产生电流，通电后的食盐水变成导线的替代物，可以让串联电路联通，蜂鸣器会响起。
请你回顾本堂课的学习过程
用心记录下自己的成长与收获吧！

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