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(共25张PPT)
第6课 热对流
1
导入新课
2
重难点讲解
3
温故知新
4
考点训练
1 导入新课
冷、热空气怎么流动？
2 重难点讲解
热空气：轻盈向上
温度升高导致空气密度变小、体积膨胀，因浮力作用会向上上升，常形成上升气流，比如热气球升空。
冷空气：沉稳下沉
温度降低使空气密度变大、体积收缩，受重力影响会向下下降，往往聚集在空间的底部，比如冬天室内暖气下沉。
核心规律：热升冷降是流体（气体/液体）的共性，是自然界中形成风、洋流等现象的基础。
课堂设问：空气的冷热循环显而易见，那在水中，冷热是否也会形成类似的对流现象呢？
2 重难点讲解
提出核心问题
核心聚焦：理解热对流的形成机制，是掌握液体传热规律、解决生活中热传递问题的关键一步。
2 重难点讲解
探究实验：热在水中是怎样传递的？
01 提出核心问题
液体传递热量的方式与固体有何不同？当水被加热时，热量是如何从底部的热源扩散到整杯水的？这是我们本次实验要探究的关键科学问题。
02 建立实验假设
基于热胀冷缩特性，我们推测：水受热后密度减小会向上流动，周围较冷的水密度较大则向下补充，形成“热对流”循环，以此实现热量在水中的传递。
2 重难点讲解
实验设计
实验材料准备
回形管
实验核心载体，用于构建封闭的水循环路径，直观呈现对流现象。
铁架台
提供稳定的支撑结构，确保回形管保持水平，保障实验装置的稳固。
酒精灯
提供可控的热源，对水体进行局部加热，是产生对流的动力来源。
染色水
利用色素使水流轨迹可视化，让肉眼难以察觉的流动变得清晰可见。
2 重难点讲解
核心操作步骤
01 装置搭建与固定
将两个灌满清水的回形管对称固定在铁架台两侧，确保管内无气泡残留，保持装置水平且稳固，为后续加热做好准备。
02 添加染色水标记
分别在回形管的管口处小心滴入几滴染色水，使染色水自然融入水中，形成明显的颜色标记，便于清晰观察后续的水流方向。
03 施加热源
点燃酒精灯，将火焰集中在其中一个回形管的左下角进行加热。保持火焰稳定，确保热量均匀传递至管内水体，为后续观察提供清晰的热力条件。
04 观察与记录
对比观察两个回形管内水的流动差异，重点记录染色水的扩散路径、颜色变化趋势以及形成的环流模式。注意观察受热管与未受热管的对流现象区别。
2 重难点讲解
实验安全注意事项
严格遵守酒精灯使用规范，点燃时需用火柴，严禁用燃着的酒精灯引燃；加热过程中切勿触碰玻璃管，防止高温烫伤；实验结束后务必用灯帽盖灭酒精灯，保持实验台面整洁，远离易燃物品。
2 重难点讲解
实验现象
加热后的动态循环
当对回形管左下角加热时，染色热水因密度变小迅速向上流动，上方密度较大的冷水随即向下补充空缺，从而形成持续的对流循环。有色水在管内呈现出明显的上升与下降交替的流动轨迹，直观展现了热对流的物理过程。
未加热的静止状态
在未进行加热的回形管中，管内的染色水几乎保持静止状态，没有明显的流动趋势。水分子仅做微弱的无规则热运动，无法形成定向的宏观流动，直观印证了温度差是热对流产生的关键条件。
结论：热对流是由于流体各部分温度不同而引起的相对流动，是热传递的重要方式之一，也是自然界中热量传递的主要形式。
2 重难点讲解
实验结论
水受热后，热的部分向上流动，冷的部分向下流动，形成循环流动，从而将热量持续传递开来。这种依靠流体本身的流动来传递热量的方式，是热对流的典型特征。
核心结论
水（液体）传递热的方式与空气（气体）相似，二者均主要通过对流的方式传递热量，即依靠物质的流动来实现热量的转移，而非仅靠分子间的直接传导。
2 重难点讲解
热对流概念
01 / 核心定义
液体或气体中，较热的部分因密度减小而上升，较冷的部分因密度增大而下降，通过这种循环流动使整体温度趋于均匀，这种独特的传热方式称为热对流。
介质：仅限流体
仅发生在液体（如水）和气体（如空气）中，固体因分子排列紧密，无法产生流动，故不存在热对流现象。
机制：冷热循环
受热部分体积膨胀、密度变小而上浮；遇冷部分体积收缩、密度变大而下沉，由此形成持续不断的自然对流循环。
2 重难点讲解
讨论：乐乐的实验设计
01 实验设计
使用注射器抽取染红的热水，缓慢注入冷水杯底部，静置观察染色热水在冷水中的扩散路径与运动方向，记录颜色变化的全过程。
02 猜想假设
热水受热体积膨胀，密度变小，比冷水更轻，因此会自发向上运动；而冷水因密度较大而下沉，从而形成持续的热对流循环，带动颜色扩散。
03 实验点评
实验方案巧妙利用染色法将不可见的热对流转化为直观的视觉现象，操作简单且现象明显，能有效帮助理解热对流的本质，是探究热传递的经典简易实验。
实验小贴士：注入热水时动作要缓慢，避免因冲击力过大而破坏自然对流的观察效果，影响实验现象的准确性。
2 重难点讲解
讨论：阳阳的实验设计
01 实验设计
将染色冰块放入常温水中，静置观察冰块熔化过程。重点记录染色冷水在水中的扩散路径、流动方向及与周围水体的混合状态。
02 猜想假设
基于密度差异原理，冷水密度大于常温水，因此冰块融化后的染色冷水会在重力作用下自然向下运动，形成下沉的水流，而非停留在水面。
03 实验点评
实验设计巧妙且直观，通过可视化的染色水流，清晰验证了热对流中“冷流体下沉”的现象。该方法材料易得、操作简单，是理解对流原理的优秀案例。
核心启发：利用生活中常见的材料即可探索物理规律，这种“低成本、高直观”的实验思路，是培养科学探究能力的重要途径。
2 重难点讲解
生活实例1：太阳能热水器储水箱
01 思考时刻
为什么太阳能热水器的储水箱总是安装在集热管的上方，而不是下方？这背后隐藏着怎样的物理奥秘？学生回答。
02 热对流循环原理
集热管吸收太阳能使水温升高，水受热后密度变小、质量变轻，自然向上流动进入储水箱；而水箱中的冷水因密度较大下沉至集热管底部，再次被加热。如此反复形成热对流循环，确保储水箱始终储存高温热水。
核心关键：利用热对流的“热升冷降”特性，实现无需外力的自动循环加热。
高效吸热
集热管利用真空技术减少热损失，最大化吸收太阳能转化为热能。
自然循环
完全依靠水的密度差驱动循环，无需外接电源，节能又环保。
2 重难点讲解
生活实例2：水壶烧水
01 思考时刻
火焰只在水壶底部加热，为什么整壶水最终都会变得滚烫？热量是如何从底部传递到上方的呢？学生回答。
02 热对流原理揭秘
这是典型的热对流现象：
1. 受热上升：底部水受热膨胀，密度变小向上流动；
2. 遇冷下沉：上方冷水密度大向下补充，形成循环；
3. 均匀受热：通过不断的对流循环，热量传遍整壶水。
科学小贴士：热对流是液体和气体传递热量的主要方式，广泛应用于生活中的供暖和烹饪。
2 重难点讲解
生活实例3：室内暖气
01 思考时刻
为什么小小的暖气片能让整个房间都暖和起来？它并非单纯靠自身发热，而是借助空气的流动特性，实现了热量的高效传递与扩散。
02 科学原理：热对流
暖气加热周边空气，使空气受热膨胀、密度减小而上升；周围冷空气迅速流过来补充，再次被加热上升。这种持续的空气对流循环，带动热量扩散至全屋，实现整体升温。
实用小知识：
暖气片通常安装在窗户下方，这里是冷空气进入室内的主要通道，能第一时间加热冷空气，加速对流循环，提升取暖效率。
2 重难点讲解
知识小结：热对流要点
01 发生物质
仅发生在气体、液体（流体）中。固体因分子结构紧密、无法自由流动，故不能产生热对流现象。
02 流动规律
遵循“热升冷降”原理：受热部分密度减小而上浮，冷却部分密度增大而下沉，形成连续的循环流动。
03 核心作用
通过流体的循环运动高效传递热量，快速打破局部温差，最终使整个流体系统的温度趋于均匀一致。
核心区别：热对流 vs 热传导
热对流：依靠流体的宏观流动传递热量，是“动态”的传热过程，仅存在于流体中。
热传导：依靠物质分子的直接接触与碰撞传递热量，是“静态”的传热过程，固体、液体、气体均可发生。
2 重难点讲解
动手项目——走马灯
走马灯的科学原理
走马灯的转动核心源于空气的热对流现象。点燃蜡烛后，灯内空气受热膨胀变轻而上升，上升的热气流冲击顶部的扇叶产生旋转动力，从而带动灯体转动，形成流光溢彩的视觉效果。
科学小百科：热对流是指流体（气体或液体）中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程，是生活中常见的传热方式之一。
01 制作灯体
卡纸卷成圆筒，固定两端底座与支架
02 安装扇叶
制作螺旋桨扇叶，悬挂于灯体内部中心
03 点亮观察
点燃底部蜡烛，观察热空气推动扇叶旋转
安全小贴士：制作过程中请注意用火安全，建议在成人监护下进行操作。观察时不要触碰灯罩，以免烫伤。
2 重难点讲解
走马灯制作步骤
01 制作底座
取一个纸杯，在侧面开两个通风口，将蜡烛竖直固定在杯底中心位置，确保平稳。
02 制作扇叶
取另一个纸杯，在侧面均匀剪出若干个直角扇叶窗，叶片稍向上倾斜，保留杯底完整。
03 穿绳固定
在扇叶纸杯的杯底中心穿一个小孔，穿入细绳，用牙签横向穿过绳结，防止绳子滑落。
04 组合黏合
将两个纸杯的开口相对对齐，用透明胶带将接口处紧密黏合，确保整体结构稳固。
05 点亮旋转
点燃底座的蜡烛，手提上方的细绳，热空气上升推动扇叶，走马灯就会慢慢转动起来。
安全小贴士
操作时请远离易燃物品，儿童需在成人监护下进行。使用完毕后请及时熄灭蜡烛，确保安全。
简单几步，亲手制作一盏属于你的走马灯，探索热空气动力的奥秘吧！
3 考点训练
选择题。
1.下列现象与做法中，不属于热对流的是（ ）。
A.利用电暖气取暖
B.烧水时水流翻滚
C.利用电烙铁作画
2.夏天开空调时，想要房间快速降温，空调的出风口应当（ ）。
A. 向上吹
B. 向下吹
C.平吹
A
C
3 考点训练
综合题。
1.在下图中画出热在水中、空气中的传递情况。（用 表示冷水或冷空气的运动方向，用→表示热水或热空气的运动方向）
略
3 考点训练
2.冬天，把教室的门打开一条缝，将纸片分别放在门缝的底部和上部，你会发现底部的纸片往里飘，上部的纸片往外飘。这是为什么呢？
3.在一个烧瓶的底部有一条小鱼，用酒精灯加热烧瓶的上部，等上部的水沸腾的时候，小鱼会被烧到吗？为什么？
答：因为外面的空气比室内的空气冷，冷空气较重，会贴着地面冲进室内，室内的暖空气会从门的上部往外跑。
答：小鱼不会被烧死。因为上部的水被加热了只会上升，不会下降，所以底部的水仍是凉的，对小鱼没有影响。
4 拓展延伸
孔明灯又叫天灯，是我国古代的发明。相传三国时期诸葛亮（字孔明）被敌军围困，制作这种可以飞上天空的灯笼，传递求救信号，所以叫做孔明灯。古代主要用于军事传递信号；现在节日里人们会在灯上写下心愿，用来祈福许愿。它也是现代热气球的古代雏形，和走马灯一样，利用热空气上升（热对流）的科学原理。
基本结构
灯罩：轻薄的棉纸做成，开口朝下；
支架：竹篾或者细铁丝，撑起灯罩；
燃料：底部固定蜡烛或者固体蜡块，用来加热内部空气抖音百科。
升空原理
点燃底部燃料，加热灯罩里面的空气。灯内空气受热膨胀，一部分空气跑出灯罩，灯罩内部热空气密度变小、变轻。当空气产生的浮力大于孔明灯自身的重力，孔明灯就向上飞起来了。
孔明灯
感谢观看

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