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教科版三年级科学上册 核心素养教案
2.4 水结冰了
核心素养
科学观念 知道当环境温度低于 0℃时，水的温度下降到 0℃会结冰，从液态变为固态。 了解水结冰时体积会膨胀，物体一般具有热胀冷缩的性质（水结冰时例外）。
科学思维 基于水结冰过程的观察现象和温度数据，归纳水结冰的条件及变化规律。通过比较水与冰的特征，认识两者的异同及联系。
探究实践 能设计并完成水结冰实验，记录温度变化和状态变化。 能用文字、图表描述实验现象，分析数据并得出结论。
态度责任 在观察和实验中养成认真、细致的态度，体会证据对科学结论的重要性。激发对物质变化的好奇心，关注水结冰现象在生活中的应用。
重点：观察并描述水结冰过程中的温度和状态变化。
难点：准确测量水结冰时的温度，分析体积膨胀的原因。
聚焦 湖水是怎样结冰的呢？
初冬时节，一群鸭子在湖面上游来游去。深冬时，鸭子只能站在冰面上行走。
水有三种状态，分别是液态水、气态水蒸气和固态冰；冰是无色、无味的，冰摸上去很凉，温度很低，比较光滑、坚硬。在常压环境下，当水的温度下降到一定程度时，水会变成冰。比如寒冬来临时，屋外很冷，我们在室外经常会看到一些水结冰的现象（屋檐下的冰凌、结冰的水面等）；冰箱冷冻室内的食物会被冻得非常坚硬，上面还有白色的霜。通过这些现象，你能猜测出水结冰是因为什么吗？水结冰后有哪些变化？
探索一 说一说我们对结冰现象的看法。
湖里的水结冰是因为天气太冷。温度降低到一定程度，水就会结冰，变成固体。
说明水的变化与水所处的外界环境温度有关，当外界环境温度较低时，水的温度也会逐渐变低，当水温低到一定程度时，水的形态会发生改变，水会变成冰。
探索二 观察并记录水结冰过程中的各种变化。
实验材料:试管（短而细）、温度计、烧杯、碎冰、食盐、清水、记号笔。
实验步骤:
（1）在一支试管中加少量水，不要超四分之一（过多会影响水结冰的速度），然后用温度计测量并记录水的温度（温度计的位置不能动，不要碰到试管壁）。
（2）在烧杯内装上半杯碎冰，将试管放入碎冰中，再倒入适量的食盐并搅拌均匀。
（3）在试管中插入温度计，仔细观察试管内水温及状态的变化，重点记录水结冰时的温度变化情况。
实验分析:通过实验操作，我们能够发现，在碎冰中加入食盐能制造更低的温度。同时，试管中的水温会随着烧杯中碎冰温度的下降而下降，一直下降到试管中的水结成冰。但在到达 0℃时，温度会持续一段时间，才会继续变化，这是因为冰水共存状态需要时间来改变，冰水混合物的温度是0℃，只有当水完全结冰后，温度才会继续下降。
实验结论:当环境温度低于0℃，水的温度下降到0℃时，水开始结冰，水从液体状态变成了固体状态。水结冰时，冰水混合物的温度会长时间保持在 0℃。
探索三 观察并比较水和冰有哪些相同点与不同点。
主要从水和冰的颜色、透明度、形状、硬度等方面进行比较。比较图如下所示:
研讨一 水在什么温度条件下会结冰？
研讨二 水结冰的过程中有哪些变化？
1.温度变化:冰的温度为 0℃或 0℃以下，低于水的温度。
2.体积变化:先是一部分水结冰，然后完全结冰了，水结冰后体积增大。
3.形态变化:从液态逐渐变为固态，有固定形状。
4.其他变化:冰会浮在水面上、硬度增加、透明度变弱等。
拓展
1.热胀冷缩。
（1）瘪了的乒乓球放到热水里会自己复原。这是因为乒乓球内部的空气受热后体积膨胀，将瘪了的乒乓球顶起来，重新恢复原状。
（2）夏天充气轮胎容易爆胎。夏天天气热，车轮里的空气会“胀起来”，就像气球吹得太满一样，所以在气温很高时，充气很满的车轮容易爆胎。
（3）长短变化的电线。电线杆上的电线在夏天会变长，所以看起来会有点松松的；到了冬天，电线会变短，就会拉得很紧，这是金属电线热胀冷缩的结果。
（4）铁轨和桥面的缝隙。仔细观察普通铁轨和桥面，在每两根铁轨之间或每两处桥面之间都会留有缝隙，就是为了防止铁轨或桥面受热膨胀后挤在一起发生损坏。
2.热缩冷胀。
科学家发现，当温度降到4℃以下时，水会呈现出“热缩冷胀”，即温度降低，体积增加。这就能解释为什么冬天的水管容易冻裂，矿泉水结冰后，矿泉水瓶会变得鼓鼓的。除了水之外，“热缩冷胀”在生活中很少见，只有个别金属和材料有这个性质，比如金属锑、硼硅酸盐玻璃等，遇冷会膨胀，遇热会收缩。
课堂总结
本课我们主要学习水结冰的变化。由鸭子在湖面的活动情况，引出探究湖水结冰的过程。能够设计并操作水结冰实验，观察并记录水结冰过程中温度和杯中现象的变化，并比较水和冰的异同。通过研讨明确水结冰的温度条件和过程中的变化。
拓展部分介绍了生活中的“热胀冷缩”现象，并了解水在4℃以下会“热缩冷胀”。
板书设计
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教科版三年级科学上册 一课一练
2.4水结冰了
一、填空题
1．水变成冰时，温度降低了，说明水向周围__________热量。
2．水结冰属于液态变成__________的物态变化。
3．冰融化的过程需要__________（填“吸热”或“放热”），温度__________。
4．水结冰后，__________会变大，__________不变。
5．冬天在路面洒水结冰后，很容易发生__________；给水管包裹__________，可以防止冻裂。
二、选择题
6．标准大气压下，水结冰时的温度是（　 　）。
A．0℃ B．10℃ C．100℃
7．霜是空气中的水蒸气遇冷（0℃以下）直接变成（ ）。
A．小水滴 B．水蒸气 C．小冰晶
8．小华将一杯水放入冰箱冷冻成冰块后，发现杯子破裂了，小华选择再次冻冰块的实验目的是（ ）。
9．在做水结冰的实验时，向碎冰中加入较多的盐是为了（ ）。
A．改变水的颜色 B．使碎冰块快速熔化 C．产生更低的温度
10．在-17℃的贝加尔湖湖中，男子在飘着浮冰的湖里游泳，请问湖水的温度接近（ ）。
11．俊希和爸爸记录了试管内的水结成冰的过程中的温度变化（如下表），你认为第6分钟温度计的读数最有可能是（ ）
时间（分钟） 1 2 3 4 5 6
温度（℃） 12 7 3 1 0
A．1℃ B．－20℃ C．0℃
三、判断题
12．通常情况下，水开始结冰的温度为10℃。( )
13．水结冰后体积会变大，所以装满水的塑料盒结冰后会鼓起来。( )
14．做自制红水温度计实验时，不管记录的现象是否与猜想一致，都要如实写下观察结果。( )
15．自然界中，只有冬天才会出现结冰现象。( )
16．瘪的乒乓球放在热水里会复原与气温计的原理完全一样。( )
四、简答题
17．寒冷的冬天，室外常发生水管胀裂的现象。水管胀裂与水结冰有关系吗？破坏的力量来自什么的变化呢？
五、实验题
18．情境题：科学课堂上，李老师带领同学们
开展探究水在什么温度结冰的分组实验。小华
想起冬天室外水管容易胀裂，猜想这和水结冰
有关，大家一边观察试管里水的变化，一边记
录温度，验证水结冰时发生的各种变化。下图
是实验装置，还有小组记录的实验表格。
水结冰的温度记录表
时间 0分钟 3分钟 6分钟 9分钟 12分钟
温度 25℃ ____________ 4℃ ____________ 0℃
状态 水 水 水 冰水混合物 冰水混合物
(1)该同学观察到温度计的示数如图所示，请将温度计的示数记录在表格中。
(2)在碎冰中加入食盐的作用是___________________________________。
(3)由水结冰的温度记录表可知：水结冰时的温度为_______________________℃，水结冰的过程中温度_________________________________。
(4)水在结冰过程中由___________________态变成______________________态。（填“固”或“液”）
六、综合题
19．情境题：冬日，老师带着同学们远眺苍山。
苍山上白雪皑皑，山间不少水潭表面结了一层
薄薄的冰。同学们联想到课堂上水结冰的实验，
围绕冰与水展开讨论，请你来完成下面习题。
(1)此时取一部分冰水测量温度可能是（ ）。
A．20℃ B．37℃ C．0℃ D．100℃
(2)若要使下图试管里的水尽快结冰，可以在碎冰中加入（ ）。
(3)上图实验过程中，小渡发现大烧杯外壁有很多小水珠，这些小水珠是（ ）。
A．烧杯内的冰水渗出来的 B．烧杯中的冰熔化后漏出来的
C．小渡不小心从试管里溅出来的 D．周围空气中的水蒸气遇到冰冷的烧杯凝结而成的
参考答案
1．放出/释放
2．固态
3．吸热 保持不变
4．体积 质量
5．滑倒 保温材料
6．A
7．C
8．B
9．C
10．B
11．C
12．×
13．√
14．√
15．×
16．×
17．水结冰后体积会变大，所以冬天室外水管胀裂和水结冰有直接关系。破坏的力量来自水结成冰时体积膨胀，冰把水管撑大、撑破，并不是水管自己破裂的。
18．(1)10℃；0℃ (2)制造更低的温度 (3)0 不变 (4)液 固
19．(1)C (2)A (3)D
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2.4 水结冰了
教科版三年级上册
教学环节
01 核心素养
02 探究新知
03 课堂练习
04 课堂总结
05 板书设计
教学目标
核心素养 科学 观念 知道当环境温度低于 0℃时，水的温度下降到 0℃会结冰，从液态变为固态。
了解水结冰时体积会膨胀，物体一般具有热胀冷缩的性质（水结冰时例外）。
科学 思维 基于水结冰过程的观察现象和温度数据，归纳水结冰的条件及变化规律。通过比较水与冰的特征，认识两者的异同及联系。
教学目标
核心素养 探究 实践 能设计并完成水结冰实验，记录温度变化和状态变化。
能用文字、图表描述实验现象，分析数据并得出结论。
态度 责任 在观察和实验中养成认真、细致的态度，体会证据对科学结论的重要性。激发对物质变化的好奇心，关注水结冰现象在生活中的应用。
重点：观察并描述水结冰过程中的温度和状态变化。
难点：准确测量水结冰时的温度，分析体积膨胀的原因。
新知讲解
湖水是怎样结冰的呢？
初冬时节，一群鸭子在湖面上游来游去。
深冬时，鸭子只能站在冰面上行走。
新知讲解
水有三种状态，分别是液态水、气态水蒸气和固态冰；冰是无色、无味的，冰摸上去很凉，温度很低，比较光滑、坚硬。
在常压环境下，当水的温度下降到一定程度时，水会变成冰。
新知讲解
比如寒冬来临时，屋外很冷，我们在室外经常会看到一些水结冰的现象(屋檐下的冰凌、结冰的水面等)；冰箱冷冻室内的食物会被冻得非常坚硬，上面还有白色的霜。
通过这些现象，你能猜测出水结冰是因为什么吗 水结冰后有哪些变化
新知讲解
探索一 说一说我们对结冰现象的看法。
湖里的水结冰是因为天气太冷。
温度降低到一定程度，水就会结冰，变成固体。
新知讲解
我们在日常生活中会发现这种现象，一杯热水放置在外面一段时间后会慢慢变成一杯凉水，水的温度变低了。
而将一杯凉水放置在冰箱冷冻层里段时间，水会变成冰块，不仅温度变低了，连形态也发生了变化。
新知讲解
说明水的变化与水所处的外界环境温度有关，当外界环境温度较低时，水的温度也会逐渐变低，当水温低到一定程度时，水的形态会发生改变，水会变成冰。
新知讲解
观察：水结冰的过程
新知讲解
探索二 观察并记录水结冰过程中的各种变化。
实验材料:试管(短而细)、温度计、烧杯、碎冰、食盐、清水、记号笔。
实验步骤:(1)在一支试管中加少量水，不要超四分之一(过多会影响水结冰的速度)，然后用温度计测量并记录水的温度(温度计的位置不能动，不要碰到试管壁)。
新知讲解
(2)在烧杯内装上半杯碎冰，将试管放入碎冰中，再倒入适量的食盐并搅拌均匀。
新知讲解
(3)在试管中插入温度计，仔细观察试管内水温及状态的变化，重点记录水结冰时的温度变化情况。
新知讲解
注:实验数据因材料、环境等不同，会有差别，应以实际测量为准。
22℃
13℃
5℃
2℃
0℃
0℃
水结冰了
冰量增多
新知讲解
观察水结冰
新知讲解
实验分析:通过实验操作，我们能够发现，在碎冰中加入食盐能制造更低的温度。同时，试管中的水温会随着烧杯中碎冰温度的下降而下降，一直下降到试管中的水结成冰。但在到达 0℃时，温度会持续一段时间，才会继续变化，这是因为冰水共存状态需要时间来改变，冰水混合物的温度是0℃，只有当水完全结冰后，温度才会继续下降。
新知讲解
实验结论:当环境温度低于0℃，水的温度下降到0℃时，水开始结冰，水从液体状态变成了固体状态。水结冰时，冰水混合物的温度会长时间保持在 0℃。
新知讲解
探索三 观察并比较水和冰有哪些相同点与不同点。
主要从水和冰的颜色、透明度、形状、硬度等方面进行比较。比较图如下所示:
会流动、无固定形状、占据空间小、柔软、能结冰……
不会流动、有固定形状、占据空间大、坚硬、可融化……
无色、无味、透明、占据一定的空间……
新知讲解
研讨一 水在什么温度条件下会结冰
一般情况下，当水温降到0℃时，水开始结冰，水结冰的过程，叫作凝固。
新知讲解
研讨二 水结冰的过程中有哪些变化
1.温度变化:冰的温度为 0℃或 0℃以下，低于水的温度。
2.体积变化:先是一部分水结冰，然后完全结冰了，水结冰后体积增大。
新知讲解
3.形态变化:从液态逐渐变为固态，有固定形状。
4.其他变化:冰会浮在水面上、硬度增加、透明度变弱等。
新知讲解
1.热胀冷缩。
把温度计的玻璃泡包在手心里，红色液柱就会上升；将温度计放入冷水中，红色液柱就会下降。这是一种“热胀冷缩”的现象，生活中还有哪些地方也有这样的现象呢
新知讲解
(1)瘪了的乒乓球放到热水里会自己复原。这是因为乒乓球内部的空气受热后体积膨胀，将瘪了的乒乓球顶起来，重新恢复原状。
新知讲解
(2)夏天充气轮胎容易爆胎。夏天天气热，车轮里的空气会“胀起来”，就像气球吹得太满一样，所以在气温很高时，充气很满的车轮容易爆胎。
新知讲解
(3)长短变化的电线。电线杆上的电线在夏天会变长，所以看起来会有点松松的；到了冬天，电线会变短，就会拉得很紧，这是金属电线热胀冷缩的结果。
新知讲解
(4)铁轨和桥面的缝隙。仔细观察普通铁轨和桥面，在每两根铁轨之间或每两处桥面之间都会留有缝隙，就是为了防止铁轨或桥面受热膨胀后挤在一起发生损坏。
新知讲解
2.热缩冷胀。
科学家发现，当温度降到4℃以下时，水会呈现出“热缩冷胀”，即温度降低，体积增加。这就能解释为什么冬天的水管容易冻裂，矿泉水结冰后，矿泉水瓶会变得鼓鼓的。
除了水之外,“热缩冷胀”在生活中很少见，只有个别金属和材料有这个性质，比如金属锑、硼硅酸盐玻璃等，遇冷会膨胀，遇热会收缩。
课堂练习
1.[填空]当水的温度下降到______℃时，水开始结冰。
2.[填空]水和冰最直观的区别是两者的形态，水是________，能流动，没有固定形状，而冰是________，有固定形状。
3.[判断]水在任何温度下都能结冰。( ）
4.[判断]水和冰的颜色、气味都相同。( ）
5.[判断]冬天，室外的水缸被冻裂，是因为缸的热胀冷缩导致的。( ）
0
液态
固态
×
√
×
课堂练习
6.[选择]当水开始结冰时，用温度计测量水温，温度计的示数( )。
A.一直下降 B.保持在0℃ C.一直上升
7.[选择]( )的变化让液态的水变成了固态的冰。
A.水量 B.时间 C.温度
8.[选择]液态水变成固态冰，水蒸气变成液态水 它们的相同点是( )。
A.受热了 B.受冷了 C.温度不变
9.[选择]水和冰相比，不同点是( )。
A.水有固定形状，冰没有 B.冰有固定形状，水没有 C.水和冰都有固定形状
B
C
B
B
课堂练习
10.[选择]冰箱保鲜冷藏室的温度是4~7℃，里面放的一杯水( )结冰。
A.会 B.不会 C.一部分会
11.[选择]到达海边时俊希发现:保温箱中的冰块部分熔化，形成了冰水混合物，图( )能比较准确地表示出水和冰的相同点和不同点。
①无味 ②不会流动 ③会流动 ④固体
⑤液体 ⑥气体 ⑦没有固定形状 ⑧有固定形状
B
A
课堂练习
12.[实验]观察下面的实验装置，回答问题。
(1)观察如图的实验，这是小科做( )实验时的情境。
A.水蒸发 B.水结冰 C.水沸腾
(2)实验中，小科在碎冰中加盐的目的是( )。
A.使试管中水的温度降得更低
B.给试管中的水保温
C.方便观察冰在什么条件下变成水
B
A
课堂练习
(3)实验中，使用温度计测量温度，正确的做法是( )。
A.使温度计的玻璃泡接触试管底部
B.把温度计从水中拿出来读数
C.让温度计的玻璃泡完全浸没在水中，且不接触试管壁和试管底
(4)在这个实验中，试管中的水会向周围__________(填“吸收”或“放出”)热量。
C
放出
课堂总结
本课我们主要学习水结冰的变化。由鸭子在湖面的活动情况，引出探究湖水结冰的过程。能够设计并操作水结冰实验，观察并记录水结冰过程中温度和杯中现象的变化，并比较水和冰的异同。通过研讨明确水结冰的温度条件和过程中的变化。
拓展部分介绍了生活中的“热胀冷缩”现象，并了解水在4℃以下会“热缩冷胀”。
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