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新青岛版三上科学第三单元第11课《温度计的秘密》教学设计
一、活动主题
解锁热胀冷缩——校园热能工程师挑战赛（任务2）
二、课程标准依据
核心概念 3.物质的运动与相互作用（热胀冷缩）
学习内容 3.3 物体受热时体积膨胀
学段目标 ①描述热胀冷缩现象；②解释温度计工作原理（3~4年级）
三、教材分析
1.核心内容：通过观察液体受热膨胀现象，理解温度计液柱升降原理，探究热胀冷缩规律。
2.实验重点：对比水/酒精膨胀差异，解释“酒精更适合低温测量”的科学依据。
3.跨学科融合：物理（分子运动论）、历史（中国古代测温技术）。
四、教学目标
科学观念 理解液体热胀冷缩性质是温度计工作原理
科学思维 通过对比实验归纳“不同液体膨胀率差异”
探究实践 制作简易温度计模型并校准刻度
态度责任 培养工具创新意识；感悟中国科技智慧
五、教学重难点
1.重点：热胀冷缩现象观察与原理描述（分子间隙变化）。
2.难点：理解4℃水的反常膨胀（需分子模型辅助）。
六、教学准备
1.材料包：
（1）红墨水+细玻璃管（自制温度计）
（2）酒精温度计、水银温度计（对比观察）
（3）冷热水浴（0℃冰水/50℃温水）
2.教具：分子间隙模型（黄豆+玻璃罐）、郭守敬“宝山漏”复原图
3.安全：酒精灯使用防护垫、护目镜
七、教学过程
（一）导入：工程师的困惑
教师活动：
“热能工程师们！上节课我们学会用温度计，但科考队发现：南极的酒精温度计冻裂了，沙漠的水银温度计爆表了！温度计为什么会‘罢工’？今天我们要破解它的秘密！”
提问： “捏住温度计液泡，液柱为什么会上升？”
学生活动：
1.分组尝试手捂液泡观察液柱变化
2.记录现象：“液柱慢慢爬升！”
设计理念：用极端环境问题引发好奇，动手操作直击核心原理。
（二）新授：热胀冷缩探秘
任务1：液体膨胀对比实验
教师指令：
“每组有两支玻璃管：A管装红墨水，B管装酒精。同时放入热水，观察液柱上升速度！”
学生实验记录单：
红墨水 3cm 5cm 慢（★）
酒精 3cm 7cm 快（★★★）
关键提问：
“为什么酒精升得更快？——酒精分子受热‘跳舞’更剧烈，挤占更多空间！”
（配合黄豆分子模型演示：加热后黄豆振动加剧，罐内空隙变大）
任务2：自制温度计校准
合作学习：
1.将自制红墨水管插入冰水混合物，标记“0℃”刻度
2.插入沸腾热水（教师统一提供），标记“100℃”
3.等分刻度：用尺子10等分，每格代表10℃
设计理念：
从现象观察到模型解释，从原理认知到工具制作，实现思维进阶。
（三）深度探究：4℃水的秘密（8分钟）
教师设疑：
“所有液体都‘热胀冷缩’吗？把红墨水管插进4℃水试试！”
实验现象：
（1）水温＞4℃：液柱下降（正常热胀）
（2）水温＜4℃：液柱上升（反常冷胀）
科学解释：
“水分子在4℃时‘排队最整齐’，温度再降低反而‘乱挤占空间’！所以湖底冬天不结冰，鱼儿才能活下来——这就是自然的智慧！”
民族自豪感升华：
“元代科学家郭守敬利用这个原理，在‘宝山漏’中装入盐水防冻，比欧洲早400年解决冬季计时难题！中国古代科技，闪耀智慧光芒！”
（四）总结迁移：工程师的使命
教师总结：
“真正的工程师，既要懂原理（热胀冷缩），更要会创新（材料选择）。下节课我们将用这个秘密解决更大挑战——设计不怕极寒的温度计！”
金句升华：
“从模仿自然到超越自然，这就是中国工程师的担当！”
八、分层作业设计
基础作业 标注温度计结构图（液泡/液柱/刻度） ★：标对1处
★★：标对3处
★★★：补充功能说明（如“毛细管防断柱”）
提升作业 测试色拉油/牛奶膨胀率差异 ★：定性描述（如“油升得快”）
★★：测量数据对比
★★★：解释“食用油温度计”优缺点
拓展作业 设计“太空无重力温度计”方案 ★：画出外形草图
★★：说明失重环境对策（如磁悬浮液滴）
★★★：引用中国空间站技术案例
九、教学反思预设
1.成功点：黄豆分子模型化解抽象概念；反常水实验引发认知冲突。
2.改进点：等分刻度操作超时，下次改用预印刻度贴纸。
3.跨学科延伸：结合数学“等分线段”技能强化刻度划分训练。
《学习任务单》
班级：_____________ 姓名：_____________
任务1：液体膨胀竞赛
红墨水 ______cm ______cm
酒精 ______cm ______cm
工程师笔记：
液柱上升最快的是________，因为它受热时分子“跳舞”更________（剧烈/缓慢）
任务2：刻度校准工程师
1.冰水混合液中液柱位置：标记为 0℃
2.沸水中液柱位置：标记为 100℃
3.将0-100℃线段平均分成____格，每格代表____℃
任务3：反常水侦探
将自制温度计插入不同温度水：
8℃
4℃
0℃
工程师宣言：
我要利用4℃水的秘密，设计一个________（发明名称），帮助________（群体）解决________问题！
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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