2.8《材料的传热本领》教案

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2.8《材料的传热本领》教案

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苏科版科学五年级上册第二单元《热传递》
第8课《材料的传热本领》教案
一、教学核心素养目标
1.科学观念目标:知道不同材料传热本领不同;容易导热的材料叫热的良导体,不易导热的叫热的不良导体;明白疏松多孔、内含空气的材料保温效果好;理解铝箔本身是热的良导体,但光亮表面可以反射热辐射,起到隔热保温作用;知道红外热成像仪可以探测物体热辐射,显示温度分布。
2.科学思维目标:能利用热传导知识解释室温相同,脚踩瓷砖、木地板、地毯冷热感受不同的现象;根据实验现象对6种材料导热性能排序;区分两种保温原理(多孔材料阻隔热传导与对流,铝箔反射热辐射);设计保温盒,综合运用三种热传递知识。
3.探究实践目标:分组开展金属、非金属小棒导热对比实验;完成铝箔反射热辐射对照实验;小组合作设计、制作保温盒,开展雪糕保温比拼;规范使用温度计,做好实验数据记录。
4.态度责任目标:体会材料特性决定用途,建立结构与功能相联系的观念;实验中保持严谨,控制变量;能运用传热知识设计保温装置,感受科学技术改善生活,增强节约能源意识。
二、教学重难点
1.教学重点:区分热的良导体与不良导体;掌握多孔材料保温原理;理解铝箔反射热辐射实现隔热。
2.教学难点:突破认知冲突,理解铝箔是热的良导体却可以用来保温;综合区分热传导、对流、辐射在保温场景中的作用。
三、教学准备
1.教师准备:铜棒、铁棒、铝棒、木棒、玻璃棒、塑料棒;烧杯、热水、数字温度计;红外热成像图片;岩棉板、稻草、棉花、空心砖图片;铝箔、深色棉布、烧杯、台灯;雪糕、各类保温材料。
2.学生准备:活动手册、铅笔。
安全提示:热水实验小心烫伤;使用电器台灯注意用电安全。
四、教学过程
(一)问题与猜想(8分钟)
教师导入:同一个房间,温度一样,光脚踩瓷砖、木地板、地毯,体感完全不同。出示三张脚底红外热成像图片,介绍红外热成像仪:探测物体红外辐射能量,用不同颜色显示温度高低。
抛出探究问题:室温相同,为什么脚底温度不一样?不同材料传热快慢一样吗?铝箔属于金属,导热很快,为什么保温袋、防晒坐垫要用铝箔?
小组猜想讨论。学生猜想:瓷砖导热快,快速带走脚上热量;地毯传热慢,热量不容易跑掉;铝箔虽然导热快,但可以反射热量,阻挡热辐射。教师板书猜想,进入实验探究。
(二)探究与结论(18分钟)
活动1:比较六种材料导热性能。
实验方案:把铜棒、铁棒、铝棒、木棒、玻璃棒、塑料棒同时放入同一杯热水,用数字温度计测量棒末端升温快慢。全班汇总数据,按照导热能力从好到差排序。
实验结论:铜、铝、铁导热快,属于热的良导体;木头、玻璃、塑料导热慢,属于热的不良导体。结合生活物品分析:锅体用金属良导体,快速导热加热食物;锅把手用塑料、木头不良导体,防止烫手。
活动2:探究多孔材料保温原理。出示岩棉墙体、稻草裹树、棉花被子、空心砖图片。
师生小结:这类保温材料疏松多孔,孔隙中封存大量空气;空气本身是热的不良导体,小孔隙可以减少热传导,同时限制空气大范围流动,阻止热对流,实现保温。电动车防晒坐垫、消防隔热服、食物保温袋,很多同时使用多孔材料加铝箔。
活动3:铝箔反射热辐射对照实验。
实验步骤:两个相同烧杯加入等量室温水,外壁都裹黑纸,记录初始温度;一个烧杯外层包裹铝箔,亮面朝外,另一个包裹深色棉布;两烧杯与台灯距离一致,台灯同时照射;3分钟读取温度计读数。
实验现象:包裹铝箔的烧杯温度上升少;深色棉布包裹的烧杯温度升高明显。
实验结论:铝箔光滑亮面能够反射热辐射,阻挡辐射热进入烧杯,实现隔热。铝箔本身是热的良导体,但依靠反射热辐射起到保温效果。
活动4:设计保温盒。任务:小组自选材料制作保温盒,比赛哪个盒内雪糕最后熔化。学生思考,综合减少热传导、热对流、热辐射三种途径,综合选材。
(三)反思与评价(6分钟)
小组交流反思:导热实验结果有差异,是什么原因?学生交流:小棒浸入热水深度不一致、测温探头位置不同、热水降温影响实验。导热对比属于对比实验,只能改变材料种类,其他条件保持一致。
辨析难点:区分两种保温思路。棉花、空心砖:靠内部空气阻隔传导和对流;铝箔:依靠表面反射,阻挡热辐射。
教师点评:物体导热本领是材料本身属性;解决保温问题,需要同时减少热传导、热对流、热辐射,综合设计方案。
(四)应用与迁移(5分钟)
拓展生活实例:冬天保温杯,内胆夹层真空减少传导对流,内胆镀金属膜反射热辐射,减少热量向外辐射散失。
布置任务:小组课后完成保温盒制作;活动手册上记录材料导热排序,思考家里保温物品用到的科学原理。
(五)阅读与新知(3分钟)
师生梳理本课主线:材料分为热的良导体、不良导体;多孔材料利用封闭空气实现保温;铝箔是良导体,但光亮表面可以反射热辐射隔热;保温设计要同时减少热传导、对流、辐射。教师小结,第二单元热传递全部完成,三种传热方式和材料导热本领综合运用。布置课后任务,完善活动手册记录。
五、板书设计
8.材料的传热本领
红外热成像仪:探测物体热辐射,显示温度分布
良导体(导热快):铜、铝、铁等金属→锅具
不良导体(导热慢):木头、塑料、玻璃、空气→锅柄、地毯
保温材料1:岩棉、棉花、空心砖
特点:疏松多孔,封存空气;阻隔热传导、限制热对流
保温材料2:铝箔(认知冲突)
铝箔本身是热的良导体;光亮表面反射热辐射,阻挡辐射传热
保温思路:同时减少热传导、热对流、热辐射
生活应用:消防隔热服、食物保温袋、电动车防晒坐垫
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