资源简介

地球的运动
一、单元概述
地球的运动是很复杂的，除了公转和自转以外，还有其他许多运动，例如，和太阳系一起参与银河系的运动。严格地说，地球的运动是多种运动的复合。即便是公转，也不是简单地绕太阳作椭圆运动。由于本单元是针对小学五年级学生的，因此只研究与人类关系最密切的两种运动:自转与公转。
五年级的学生，通过电视或书籍，大多数都已经知道地球在自转并且围绕太阳公转这一科学事实。但如果让学生说出自转或公转的证据，那就太少了。深人地了解学生有关地球运动的前概念，会发现一些真实、朴素但错误的观点:1.太阳沉到地下去了，黑夜就来临了。南北半球的昼夜相反(不知地球在自转和公转中的姿态)。2.昼夜现象与月球有关，因为天黑了月亮就出现。(简单地把两个现象相联)3.地球自转的方向可能是从西向东(不知道该如何确认自转方向)。4.地球可能是在运动，但我们感觉不到(不知如何寻找参照物)。5.四季的形成跟地球离太阳的远近有关，离太阳近时是夏季，离太阳远时是冬季……学生的诸多认识，和早期人类对地球及其运动的认识十分相似。
本单元要让学生重演人类对地球运动的探究过程。基于可观察到的现象和事实，运用相对运动、参照物、模拟再现等原理和方法进行推理、论证，最终认识地球是如何运动的。在这一过程中，需要学生多角度地、持续地收集地球运动的证据，如:资料、理论、模拟实验的结果等，需要对证据进行批判性的逻辑加工，还需要具有一定的空间想象力。这些都对学生的探究能力提出了一个较全面的挑战。
教科书采用了多种学生所能接受的方式引导他们进行探究。如模拟实验、游戏、代表性的资料等。这些方式不仅会让学生感到有趣，而且还能促进他们的思考，使他们认识到:复杂而不可直接观察的地球运动，是可以被理解和认识的。
“地球的运动”，共有8课。前5课的教学内容，主要研究地球的自转，后面3课，研究公转和与地球运动相关联的现象:四季和极昼极夜。最终让学生认识到地球在逆时针自转和公转，自转产生昼夜现象，公转时由于地轴倾斜产生了四季和极昼极夜现象。
第1课，“昼夜交替现象”。让学生从熟悉的昼夜现象开始研究地球的运动，试着从地球和太阳的运动关系人手，来解释昼夜现象。学生的解释可能是多种多样的，但所有的解释都要求得到模拟实验的证据支持。通过实验，学生可能会发现更多的解释和解释的共同性:只要地球和太阳处于相对圆周运动都有可能产生昼夜现象。
第2课，“人类认识地球及其运动的历史”。让学生了解人类认识地球及其运动中最具代表性的观点:地心说和日心说，关注并讨论两种学说所使用的证据，反思自己有关昼夜现象的解释。在这一课中，书中并未对两种学说进行简单的评价，希望这两种学说和学生的认识产生积极的碰撞，促进学生更理性地思考地球是如何运动的。
第3课，“证明地球在自转”。运用关键性证据证明地球在自转。教科书为了帮助学生理解傅科摆的原理，设计了傅科摆的模拟实验，让学生体验摆具有保持运动方向不变的惯性。教科书还以资料的形式再现了当年的实验，让学生了解人类是如何证实地球在自转的。引导学生再次修正他们有关昼夜现象的解释。
第4课，“谁先迎来黎明”。借助学生在生活中的经验来认识相对运动，并根据地球以外的参照物确认地球自转的方向。学生确认了地球自转的方向后，对于不同地区谁先迎来黎明会有正确的判断。教科书中对于时区有所涉及，希望学生展开更多的研究。
第5课，“北极星‘不动’的秘密”。让学生对于北极星“不动”进行解释。引导学生认识地球围着地轴自转，初步认识地轴是倾斜的。并根据北极星一年四季的位置不变，认识地轴倾斜的方向一直保持不变。为认识四季的成因打下伏笔。
第6课，“地球在公转吗”。让学生认识历史上证明地球公转的关键性证据一恒星的周年视差。本课仍以模拟实验的方式让学生体验:处于公转轨道的不同位置，会看到远近不同的恒星有视觉上的位置差异。视差的存在就是公转的证据。教科书提供了相关的史料，让学生了解地球公转是如何被人们证实的。
第7课，“为什么一年中有四季”。提供了古人研究四季的资料，让学生通过研究地球仪上杆影的长短变化来认识四季的形成跟地球的公转和地轴的倾斜相关。
第8课，“极昼极夜的解释”。该课提供了一个机会，让学生综合运用前面所学的知识来解释极昼极夜现象。让学生认识到极昼极夜现象与地球公转、自转和地轴倾斜有关。
二、单元教学目标
科学概念
.地球确实在自转和公转;证据不仅有来自人造地球卫星的观测，还有来自观察或实验的多种现象。
傅科摆是历史上证明地球自转的关键性证据。
地球自转的方向是逆时针(自西向东)，周期为24小时，地球围绕地轴自转，地轴是倾斜的。
.与地球自转相关联的现象有:昼夜现象，不同地区迎来黎明的时间不同，看上去北极星不动等。
.恒星周年视差是历史上证明地球公转的关键性证据。公转过程中，地轴倾斜方向保持不变，因此形成了四季和极昼极夜现象。
过程与方法
.对地球的运动进行较系统、持续和细致的探究。
.根据所要模拟的对象特征做模拟实验。
.通过观察、模拟实验、收集资料等多种途径和方法，收集有关的证据。
.对获得的证据进行批判性选择和思维加工，最终形成解释。如解释有多种可能性，
需进一步探求证据。
.利用文字、图表、图画等方式描述观察、实验和测量的结果，并且能对观察结果进行分析。
.运用口头或书面、文字或图画的形式，有日的地进行探究活动的公开交流。
情感态度价值观
培养尊重事实、重视证据的科学态度。
懂得在探究活动中，需要审视观察到的事实和探究所获得的证据。这些事实或证据，在不同的参照系中可能有着不同的作用。
认识到科学是发展的，科学知识是长期探究、不断修正的结果。
培养愿意与他人合作，乐于交流的学习态度。
三、分课时教学建议
第1课昼夜交替现象
(一)背景和目标
昼夜现象的形成跟太阳光的照射，地球是球体，球体不断自转三个因素相关。一部分学生能够认识到这些，但大多数学生还不能。本课主要让学生展示他们对昼夜现象的看法。设计了三个有层次的活动:一是学生自由发表有关昼夜交替现象的假说;二是做有关昼夜现象的模拟实验;三是根据模拟现象提出有根据的多种可能的解释，并对这些解释进行分析。
教学活动开始时，让学生发表有关昼夜交替现象的解释，可以借此了解学生原有的有关地球运动的认识。学生的解释可能有多种，有的甚至是错误的。教师将有机会评估学生在本单元学习前有关地球运动的原有知识，学生也会在交流过程中对他人的观点进行借鉴和批判。
做模拟实验的活动，是让学生借助光照射到球体上，会在球体上形成亮面和暗面，来模拟昼夜交替现象，探究形成球体上亮暗交替现象的多种可能性一发光物体与球体的多种运动模式。这一活动可以活跃学生的思维，打开学生的思路。
希望学生能够运用示意图对昼夜现象的形成进行解释。日地运动的示意图可以较直观地表现地球和太阳之间的运动关系，也有利于学生的分析。学生通过分析，可以初步认识到日地之间的相对圆周运动形成了昼夜现象。
科学概念
.昼夜交替现象有多种可能的解释。
.昼夜现象与地球和太阳的相对圆周运动有关。
过程与方法
.提出地球产生昼夜现象的多种假说，并且进行验证。
.做好模拟实验和运用实验收集的证据。
.根据实验的情况修正自己的解释。
情感态度价值观
.认识到积极参与讨论，并发表有根据的解释是重要的。
.认识到同一现象，可能有多种不同的解释，需要用更多的证据来加以判断。
.培养主动探究，积极合作的态度。
(二)教学准备
给每组学生准备的材料:小球一个、蜡烛一支(或电筒一个)、火柴、白纸、水彩笔、小组记录表等
(三)教科书说明
第一部分:昼夜交替的假说
让学生对昼夜交替现象提出自己的观点。教师可以从中了解学生的初始想法，关注学生是否从地球和太阳运动的角度来提出昼夜现象的假说。
学生一开始可能只会提出地球自转形成昼夜现象的观点。教师可启发学生，还有没有其他的可能性
教科书列举的四种情况都可能发生昼夜交替现象。这些举例日的是打开学生的思路，引导学生从地球和太阳的相对运动来解释昼夜。
第二部分:昼夜交替现象的模拟实验
模拟实验的作用在于检验假说。
要求学生了解如何做模拟实验是必要的。即首先要找出模拟对象的特征，然后用具有相似特征的材料或物体来代替所要模拟的对象，通过对材料或物体的研究来形成认识。
让学生认识到实验材料与模拟对象的相似性也是重要的。因此教师在教学中要问学生，我们模拟的对象是什么 它们有什么地方相似
让学生选取几种假说来做模拟实验，在实验中要提示学生:观察到什么，才能说明乒乓球上发生了“昼夜交替”现象 发生“昼夜交替”现象时，“太阳”和“地球”在如何运动
教科书是用乒乓球代表地球。如有条件的学校，可用小地球仪来代表地球，这样更逼真，效果更好。在使用地球仪时，一定要将球体从旋转支架上取下来，这与后面的教学内容相关。 在模拟实验中，教师要鼓励学生发现产生昼夜交替现象的其他可能性。如地球绕另一圆心公转;地球在自转，太阳绕另一圆心公转;地球和太阳在同一轨道上，地球自转等。
可以让学生用示意图的方法来记录模拟实验。示意图直观形象，便于全班交流。
第三部分:有多少种可能的解释
让学生在模拟实验研究的基础上提出解释，借此可以观察学生:是否有了新的解释方法 解释时是否用模拟实验作为证据来支持解释 是否能批判性地质疑或接纳别人的观点 让学生学着分析各种解释，从中找到这些解释的共同特点:地球和太阳作相对的圆周运动，都可能产生昼夜交替现象。
让学生把有代表性的解释张贴出来，或将学生认可的各种解释整理记录下来，张贴在教室的墙上。这对后面的教学将有积极的作用。
(四)教学建议
1.课堂引人:我们知道地球上有白天和黑夜，而且白天和黑夜是交替出现的。你们如何解释这一现象呢
2.请学生对昼夜现象发表自己的观点。
3.针对学生的假说，教师问:还有其他的可能性吗 我们又该如何判断这些假说是否正确呢
4.如学生不能说出多种假说，教师可提示书中的四种假说，并问在这种情况下，地球上会发生昼夜交替现象吗
5.模拟实验。
(1)为了证明这个问题，我们来做模拟实验。如何做模拟实验呢
用一个小球代表地球，点燃蜡烛或打开手电筒，用蜡烛光或电筒的光表示太阳光，让“太阳光”照射在“地球”上。
(2)观察:“地球”的哪个部分被“太阳光”照亮 哪个部分没有被照亮 想一想，这两部分分别相当于一天中的什么时间
(3)你们用实验的方法检验了哪种假说 观察到了什么，才能说明“地球”上确实发生了昼夜交替现象
(4)让“地球”上出现昼夜交替，还有其他的方法吗
(5)用示意图画下所有可能的实验方法。
6.交流、分析:
(1)向大家汇报小组的研究结果。
(2)教师记录下学生的解释。
(3)教师和学生一起分析:
这些昼夜交替现象的解释成立吗
这些解释有什么相同的特点吗
在没有新的证据前，前面哪些有关昼夜交替现象的解释暂时是正确的
7.教师小结:通过大家的验证，认为好几种情况都可能使地球发生昼夜交替的现象。
那么，地球产生昼夜交替的真正原因是什么呢 我们将在下节课继续研究。也请同学们回去查阅这方面的资料，看看科学家是怎样研究得出结论的，并把查到的资料带到课堂上来。
(五)评价建议
收集各小组的昼夜交替现象解释的示意图，从以下几个方面评价学生:1.解释方法的多少。2.示意图是否清晰地反映了日、地运动的关系。3.是否用恰当的词汇解释了示意图，如自转、公转等。
第2课人类认识地球及其运动的历史
(一)背景和目标
要知道地球产生昼夜交替的真正原因，必须认识地球的运动。这节课提供了有关人类认识地球及其运动的史料，让学生继续研究昼夜交替的原因。
人类认识地球及其运动，历史上两个有代表性的学说，即“地心说”和‘旧心说”。“地心说”也称“地球中心说”“地静说”。认为地球居于宇宙的中心静止不动，太阳、月球、行星和恒星都围绕地球运转。这一学说最初是古希腊哲学家亚里士多德(前384前322)提出的。公元140年前后，天文学家托勒密进一步发展了前人的学说，建立了宇宙地心说。在16世纪“日心说”发表之前的一千多年中，“地心说”一直占统治地位，并长期为教会所利用。由于这一学说没有反映行星运动的本质，经不起长时间的观测检验，
后来为哥白尼的‘旧心说”所推翻。
“日心说”又称“太阳中心说”“地动说”‘旧静说”。认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运动。古希腊天文学家阿里斯塔克在公元前3世纪就已提出了这种看法，但没能进一步论证。直到16世纪，‘旧心说”才又由波铸天文学家哥白尼正式提出，并作了较系统的理论论证。哥白尼认为地球是一颗普通的行星，发动了宇宙观的革命。
本课不仅提供了两种学说，还选择性地提供了两种学说的一些主要观点。书中提供的证据有一些属于理性的推理，而非来自天文的客观观察。希望学生认真对证据进行比较，自由地对所提供的证据提出个人的看法，并将这些证据和他们关于昼夜现象的解释结合起来。
科学概念
.‘旧心说”和“地心说”中有关地球及其运动的观点都可以解释昼夜交替现象。
过程与方法
.对历史上有关地球运动的假说进行分析，批判和借鉴其中的观点，修正自己对昼夜的解释。
情感态度价值观
.认识到科学的观点是建立在证据之上的。
.认识到同一现象，可能导致有不同的解释，需要用更多的证据来加以判断。
.认识到在资料分析和交流中，大胆质疑和虚心接受同样重要。
(二)教学准备
给全班学生准备:有关“地心说”“日心说”的资料、课件和图片。
(三)教科书说明
第一部分:有多少种可能的解释
地心说
教科书选取了托勒密《天文学大成》中的一些观点。鉴于学生的理解力，并没有展示他学说中的有关本轮、均轮等观点，呈现的是地心说的代表性观点:地球是球体、地球不动、地球位于宇宙的中心。
对于“地心说”观点的论证，托勒密采用了一些可观察到的日常事实或现象加以证明。这些事实或现象也是学生可以观察到的。但有些论据与所要论证的观点没有必然联系，如云彩的变化。
在教学中，可以试着让学生对这些论据展开讨论，这将有利于发展学生的思维能力和提高证据意识。
第二部分:日心说
日心说观点
教科书中选择了与“地心说”相对应的三个主要观点。借此进行比较，有利于学生形成正确的宇宙观。
在哥白尼《天体运行论》中，用了大量的观察数据来论证他的观点。但教材没有选用这些数据和详细的论证过程，因为学生没有观察的基础，不能理解教科书中的一些论据，也出自《天体运行论》，它带有较明显的思辨色彩，即事实论据不多，如地球的自转和公转。这也反映了当时哥白尼尚未获取地球自转和公转的直接证据。
第三部分:对两种学说进行分析比载
让学生对这两种学说进行分析比较，有助于学生原有认识和两种学说产生冲突或同化，使学生更加关注人类最终是如何形成地球运动的共识的。
两种学说的相同点是，地球是球形。不同点是，“地心说”认为地球不运动，处于宇宙中心，太阳围着地球运动;‘旧心说”认为地球在运动，并且围绕太阳运动，所以它不处于宇宙中心。
这两种学说都能解释昼夜交替现象，是因为天体的相对圆周运动都可导致昼夜现象发生。在没有新证据的情况下，很难分清到底哪一种运动才是昼夜交替现象发生的真实原因。
第四部分:修正昼夜现象的解释
回忆人类认识地球运动的历史，可以帮助学生修正自己对昼夜交替现象做出的解释。 希望修正解释的结果，学生还能保留他们的多种解释:如地球围绕太阳公转同时自转、太阳围绕地球转、太阳围着自转的地球公转等。也就是说，希望学生明白，在没有新证据时，不能轻易对解释加以否定。
如果学生只保留一、两种解释，希望教师引导学生列出保留的理由，即证据是什么。
(四)教学建议
1.引人。
上节课我们通过实验发现教科书上提到的几种假设都有可能使地球上发生昼夜交替。那么人类是如何认识地球和地球的运动的呢 让我们了解主要的学说和观点。
2.投影“地心说”的观点和论据。请学生思考:
“地心说”的主要观点是什么
托勒密是如何来证明他的观点的
你们如何看待他的观点和证据
他的观点能解释昼夜交替现象吗
3.了解“日心说”。请学生自行阅读。
4.分析讨论:
“日心说”和“地心说”有哪些相同点，哪些不同点
“日心说”是如何反驳“地心说”的观点的
你们认为‘旧心说”的证据充分吗
如果按这两种学说的观点来做实验，昼夜交替现象都能发生吗
你们还有哪些新的资料或证据要和大家交流吗
5.修正对昼夜交替现象的解释。
请学生在讨论完毕之后，修改自己原来有关昼夜现象的解释。
要排除或保留哪一种解释 为什么
第3课证明地球在自转
(一)背景和目标
人们在长期的观察中，已经发现了一些可以说明地球在自转的论据:1.天体的周日运动(太阳、月亮和星星每天东升西落的现象，叫做天体的周日运动)。这种现象可以用地球自转来解释，但也可以用地心说的观点一天弯围地转来说明(当然以现在的证据
来看是错误的)。2.地球上水平直线运动的物体，会发生偏向现象，在北半球向右偏，在南半球向左偏。这些现象都是地球自转的结果。但这种现象，学生是较难观察到的。
教科书选取了“傅科摆”作为地球自转的实证。傅科摆摆动以后，除受重力外，没有受到其他力的作用，由于惯性，摆摆动方向是不变的。当观察者推动静止的摆锤沿子午线作南北方向的摆动，经过一段时间以后，就会看到摆动方向与子午线方向发生了偏转，从而证明地球在自转。
傅科是用一种特殊的摆来进行实验的。特殊性在于这个摆的摆长是60余米的纤细金属丝，摆锤是一个重27千克的铁球。选用较长的金属丝，是为了让摆动的时间达到足够的长;选用较重的摆球，是为了增加摆本身的惯性和动量，同时防止空气的流动对实验的影响。鉴于此，一般的学校是没有一个较高的且可封闭的室内环境来做一个傅科摆实验的。当然如有条件，完全可以动手做一做。
不能做傅科摆，但不妨碍学生理解傅科摆的原理。教材设计了一个活动，让学生通过动手实验来认识摆具有保持摆动方向不变的特点，从而理解“傅科摆”何以证明地球在自转。
科学概念
摆具有保持摆动方向不变的特点。
“傅科摆”摆动后，地面的刻度盘会与摆的摆动方向发生偏移，这可以证明地球在自转。
过程与方法
通过摆的实验探究，了解摆的特点，并借此理解“傅科摆”的原理。
通过提供的有关“傅科摆”的资料，理解人类是如何直接证明地球在自转的。
情感态度价值观
懂得地球自转是需要实证的。
认识到地球的自转虽无法直接观察到，但通过实验，仍可以证实。
(二)教学准备给每组学生准备:单摆一个·支架一个、可转动的圆盘一个。
给全班学生准备:“傅科摆”的资料，有关地球“同步”卫星的资料。
(三)教科书说明
第一部分:摆的特点
让学生通过实验，认识摆具有保持摆动方向不变的特点。这其实是摆的惯性使然。
为确保实验效果良好，摆锤应稍重一些，摆线应稍长一些，要特别注意提醒学生要平稳而缓慢地转动底盘，尽可能减少外力对摆运动方向的影响。在做实验时，还要要求学生不要晃动桌子、不要对着摆吹气、不要让风吹动摆等，以免影响实验效果。
本实验需要的转动圆盘，最好是用餐桌上的转动盘。如无，可用一块普通的木板，在木板的中心处钉上一枚钉子，用来作为木板转动的轴。使用时，要求学生扶平木板，使其平稳缓慢地转动。
实验时，让学生朝某一方向摆动摆，并记下摆动的方向，如前后来回，或左右来回。再转动底盘，每90度记录一次。学生会发现，底盘转动了，而摆未改变摆动方向。摆的支架转动360度后，摆依然未改变方向。
实验后，要请学生总结，摆是否具有保持摆动方向不变的特点。还可让学生作一个假设:如果在地球平面上立一个巨大的摆，当地球这个底盘转动后，过一段时间会看到什么现象 这个现象，说明了什么 这个现象可帮助学生认识为什么傅科摆能作为地球自转的证据。
第二部分:傅科摆
教科书提供了傅科摆作为地球自转证据的史实资料。
教师可用一些问题激发学生思考。傅科摆是一个特殊的摆，它特殊在什么地方 傅科摆摆动后，发生了什么现象 为什么资料说人们亲眼看到了地球的自转
展示北京天文馆的傅科摆资料。说明傅科摆是一个可重复验证的实验，决不是一个偶然。今天人们依然可以通过傅科摆看到地球的自转。有条件的学校，做一个傅科摆演示给学生看，将极大地激发学生的兴趣。
引导学生收集更多证明地球自转的资料，可以让学生更多地了解证明地球自转的证据，也会让学生认识到地球自转所产生的影响。教科书后面的资料库也提供了这方面的资料供学生阅读。
第三部分:对昼夜现象进行解释
这一活动要求学生继续对昼夜交替现象的解释进行处理和修正。
建议学生对前面的解释进行再次讨论。在所有的解释中，将凡有地球自转的一类保留下来，地球不动的一类应当排除。地球公转的一类在未有新证据判定之前，也应保留下来。 (四)教学建议
1.引人。
怎样才能证明地球是在不停地自转呢 我们如果能通过实验的方法知道就好了。
2.认识摆的特点。
(1)介绍傅科的发现。
(2)指导学生做摆的实验，让学生了解做实验的注意事项:底盘平稳缓慢地转动，减少其他外力对摆摆动方向的影响，做好观察记录等。
(3)小组汇报实验情况和结论。
3.认识地球自转的证据一“傅科摆”。
(1)阅读书中的资料。
(2)提问，“傅科摆”是怎样一种特殊的摆 你们认为为什么要这样设计呢 (摆线长，摆动时间长;摆锤重，防止气流等外力对实验的影响)
“傅科摆”摆动后发生了什么现象
为什么说人们亲眼看到了地球的自转
现在还能看到“傅科摆”吗
4.拓展。
(1)你们还知道哪些证明地球自转的证据 (2)补充有关地球上水平运动物体发生偏向的现象和人造卫星的观测结果。
5.对昼夜现象的解释进行讨论。
(1)对原来有关昼夜现象的解释，你们需要修改吗
(2)你们认为哪些解释是正确的，哪些可以排除掉 为什么
第4课谁先迎来黎明
(一)背景和目标
地球上的不同地区，谁先迎来黎明 这实际上涉及到地球自转方向和时区的问题。本课在学生认识地球自转的基础上，重点探究有关地球自转方向的问题。
学生在做地球自转模拟实验的过程中，会认识到自转的方向不同，北京和乌鲁木齐看到太阳的时间就不相同，即黎明到来的时间有先有后。如何确定地球自转的方向就成了需要解决的重要问题。
人们是通过天体的周日视运动来认识地球的自转方向的。哥白尼已经指出，天体每天东升西落的现象，不是天体的真实运动，而是地球自转导致的。本课教学就是指导学生根据太阳东升西落的现象来推理地球的自转方向。由于相对运动，人们看到日月星的运动的方向刚好和地球自转的方向相反，观察天体的周日视运动方向，就可以得知地球的自转方向。因此有必要先让学生建立相对运动的概念。
教科书安排了几个活动帮助学生建立相对运动的概念。这几个活动是从易到难展开的。先是启发学生联想生活中熟悉的车、船与自然景物相对运动的现象。人坐在向前行驶的汽车里，会看到路旁的树向后退;当车向后行驶时，会看到路旁的树向前进。人坐在转椅上旋转时，会看到周围的景物在转动，而实际上它们根本没有动。当学生认识到这一切都可以通过相对运动来解释时，就自然会根据太阳的视运动一东升西落来解释地球自转的方向了。
地球上的不同地区，迎来黎明的时间相差多少呢 希望学生能够关注到地球仪上的经线，并且能够根据不同地区的经线差来计算两地的时差。这实际上需要学生综合运用地球自转方向及地球自转周期的知识来解决。
在计算过程中，可能会涉及到日期变更线问题。这将有助于激发学生的兴趣，在课后继续探究。
科学概念
.天体的东升西落是因地球自转而发生的现象。
.地球自转的方向与天体的东升西落相反，即逆时针或自西向东。
.地球的自转方向决定了不同地区迎来黎明的时间不同，东边早西边晚。
.不同地区所处的经度差决定了地区之间的时差。
过程与方法
.通过生活经验和体验活动，理解相对运动，并用来解释太阳等天体的视运动。.根据天体视运动的方向推导地球自转的方向。
情感态度价值观
.初步知道因参照物的不同，对物体的运动需要从多角度去认识。
.在活动中培养小组合作精神。
(二)教学准备
给每小组学生准备:两张白纸、水彩笔、地球仪一个。
给全班学生准备:世界时区图一张、转椅一把。
(三)教科书说明
第一部分:谁先迎来黎明一地球自转方向如何
研究北京和乌鲁木齐谁先迎来黎明，其实就是研究地球的自转方向。由于地球是一个球体并且在自转，所以在地球上所处的相对地理位置(经度)不同的地区迎来黎明的时间先后不同。确定不同地区的地理位置关系和确定地球自转方向是研究黎明到来先后的两个先决条件。
不同地区的地理位置关系可以通过地球仪来确认。教科书先让学生通过地球仪来确定北京和乌鲁木齐的地理位置关系，然后做模拟实验。
教科书中设计了一个地球自转的模拟实验，让两个学生分别代表北京和乌鲁木齐，但一定要注意他们的位置关系。即相对于代表“太阳”的观察者来说，北京在右在东，乌鲁木齐在左在西，这也和我们观察地球仪上两者的位置东西关系是一致的。
活动时可以让代表地球的所有学生同时转动，让代表“北京”和“乌鲁木齐”的学生见到“太阳”就示意一声。学生们可以从他们发声的先后关系来判断他们谁先迎来“黎明”。但由于转动方向不同，迎来“黎明”的时间先后就不同。自西向东或逆时针方向转时，北京先迎来黎明;自东向西或顺时针转时，乌鲁木齐先迎来黎明。所以，地球自转方向不同，迎来黎明的时间也就不同。如何确定地球自转的方向就自然成为需要继续探究的问题。
第二部分:确认地球自转的方向
地球是朝哪个方向自转的 要解决这个问题，就必然让学生建立相对运动的概念。
教科书安排了几个活动帮助学生建立这个概念，这几个活动是从易到难展开的。先是启发学生联想生活中熟悉的车、船与周边景物相对运动的现象。人坐在向前行驶的汽车里，会看到路旁的树向后退;当车向后行驶时，会看到路旁的树向前进。通过这个活动，学生可以初步知道景物视觉上运动方向与车的运动方向是相反的。再让学生坐在转椅上观察周围的物体，他们可以观察到，转椅转动的方向和周围的物体相对运动的方向是相反的。以上这些观察到的事实可帮助学生初步建立相对运动的概念一运动和静止是相对的，在运动的物体上观察其他静止的物体时，静止的物体朝相反的方向运动。教学中，我们并不需要学生归纳出这样的一段话来，学生明白这个原理就可以了。
接下来，让学生在知道了相对运动的基础上进行想象和推测。通过前面的学习，学生们已经知道地球在自转。地球就好比一个巨大的转椅，如何知道地球自转的方向呢 根据相对运动的原理，既然太阳的运动方向是东升西落，那么地球运动的方向就应该是自西向东或逆
时针方向了。题这时就可以得出答案了一是北京先迎来黎明。
第三部分:时区及时差
这部分内容实际上是对地球自转方向和地球自转周期的综合认识。
要知道北京和乌鲁木齐或其他大城市之间迎来黎明的时间相差多少小时，需先确定地区之间的位置关系一东西方向和经度相差多少。
可以让学生先试着根据时区图来计算不同地区相差多少小时。学生可以很快地根据时区差来判断它们之间的时差，同时根据时区之间的东西方向来确认谁先迎来黎明。
部分学生可能会对时差问题提出异议，特别是对处于国际日期变更线附近的两个地区。这时需要教师加以说明。即国际日期变更线是人们的一个规定，就像0度经线一样，原则上以1800经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线，东经1800比西经180。早一天。
第四部分:小结地球及其运动的特点洲7哗目l切ZJ:/J’二口决匕二沙月、竺久声号，迁立月JJ日J，又r砂气丫、
让学生总结前一段时间的学习，表格中需填写的正确内容分别是:球形、傅科摆、自西向东或逆时针、24小时或一天。
(四)教学建议
1.引人。
我们已经知道地球在自转，由此产生了昼夜现象。那么，地球上不同的地区迎来黎明的时间相同吗 比如，北京和乌鲁木齐，谁先迎来黎明呢
2.学生交流他们对这个问题的看法。
3.教师和学生一起确定如何解决这个问题。
(1)要知道两个城市的地理位置;
(2)要知道地球是如何自转的。
4.给每个小组一个小地球仪，让他们观察地球仪，并找到北京和乌鲁木齐的相对位置。然后问学生:它们谁先迎来黎明呢
5.做模拟实验来解决这个问题。教师指导学生分小组研究，要求其中两个同学分别代表北京和乌鲁木齐，一个同学代表太阳。
6.模拟实验后讨论:北京和乌鲁木齐，谁先迎来黎明
为什么会出现不同的情况
在什么情况下，北京先迎来黎明 在什么情况下，乌鲁木齐先迎来黎明
地球自转方向到底是怎样的呢
7.确认地球自转方向。
(1)引人:为了弄清地球是朝哪个方向自转的这个问题，让我们来联想一些熟悉的现象:
①当你坐在快速向前行驶的汽车里，看到路旁的树、房子等物体是怎样运动的 (人坐在向前行驶的汽车里，会看到路旁的树、房子等物体向后退)
②你们坐过转椅吗 请一同学来做实验。如转椅顺时针转动时，你看到周围的物体在如何运动 逆时针方向转动呢
③在生活中，你们还知道有哪些类似的现象
(2)讲解:当我们随同车、转椅一起运动的时候，会看到车、转椅以外的景物向相反方向运动;同时，通过观察车、船以外的景物的运动方向，可以判断我们乘坐的车船的运动方向。
(3)拓展:我们可以根据物体间相互运动的关系，推想地球的运动状况。假如地球是一个大转椅，你们如何知道它自转的方向
根据太阳东升西落的现象，你们知道地球的自转方向了吗
北京和乌鲁木齐谁先迎来黎明
8.认识时区和时差。
(1)提问，北京比乌鲁木齐早几个小时先迎来黎明呢
(2)出示世界时区图，请学生分别找出北京和巴黎、北京和纽约的日出时间分别相差多少小时，并且说说理由。
(3)教师简单介绍时区图。
9.总结地球运动的几个特点:运动方向和方式、周期、证明地球自转的证据。
10.布置任务:每个学生晚上观察北极星和北斗七星。
第5课北极星“不动”的秘密
(一)背景和目标
长时间对着北极将星体的周日运动拍摄下来，可以发现星体在顺时针旋转，北极星处于天体旋转的圆心附近。学生已经知道地球的自转及自转的方向，所以能够解释天体的顺时针旋转现象。但对于北极星“不动”的原因解释还有一定的困难。
教科书安排了几个有层次的活动来帮助学生形成解释。一是直接用图片旋转来再现北极星的“不动”，让学生明白北极星处于旋转的天体形成的同心圆的中心;二是让学生结合坐转椅的经验，理解如果保持视线的中心不动，也可以再现周围物体绕视线中心旋转的现象;三是让学生根据陀螺转动的情况，理解地球的自转是围着轴心运动的;四是让学生用地球仪做模拟实验，思考如何将地球仪转动，才能让地球仪上的人观察到北极星不动;五是让学生根据书中的示意图和地球仪，认识地球绕轴自转。每一个活动，都在一定程度上启发学生对北极星“不动”的秘密进行解释。
这些活动也将为他们认识四季的成因奠定基础。
科学概念
天空中星星围绕北极星顺时针旋转，北极星相对“不动”，是地球自转产生的现象。
从北极星在天空中的位置可推测出地轴是倾斜的。
过程与方法
结合地球运动的特点，合理解释北极星为何“不动”。
根据星星的运动情况、模型和生活中的事例，推测地球自转的特点
地球绕轴运
动。
情感态度价值观
.意识到对科学现象的解释需要得到证据的支持和从已知出发进行推理。
.认识到多方面、多角度收集证据，有助于更好地进行解释。
.在活动中培养小组合作精神。
(二)教学准备
给每组学生准备:南北极天体夜间图片两张、硬纸片一张、地球仪一个、皮球一个。
给全班学生准备:转椅一把、四季星座运行图。
(三)教科书说明
第一部分:天体的夜间周日运动
因地球自转，天体在夜间仍发生东升西落现象。不过夜间的天体视运动与白天太阳的东升西落稍有不同的是，星星们以北极星为轴心东升西落，人们可以较明显观察到转动的中心。而且北极星附近的星体，因转动半径小而不会沉落到地平线下。
教科书第82页右上图为人们拍摄到的北极星附近的天体视运动情况。可以较明显地看到星星们在一段时间内的运动轨迹一以北极星为中心的长短不同的圆弧。左上图是在南极拍摄到的天体运动的类似情况。由于图片中南极星体运动的轨迹更长，可以断定拍摄持续的时间更长。
希望这两幅图可以让学生知道，星星的旋转运动在南北极都能观察到，都有一个旋转的中心。
从图片上看，北极星的位置有细微的变动，而这个变动在实际观察中，用肉眼是很难发现的。也就是说，地轴北端并非完全正指北极星。当然，这个内容并不需要学生去认识。
第二部分:对北极星“不动”的解释
让学生试着对图片进行分析。教科书中指出了观察分析的要点:两张图片有什么共同点 星座在做什么运动 学生之间对话的内容是这些问题的答案:星星运行的轨迹都有一个圆心，星座在旋转并形成以该圆心为中心的许多圆环，圆心不在天顶，距地平线有一定的高度。
要让学生针对本课的中心问题展开研究，北极星看上去“不动”的原因是什么。
引导学生对北极星“不动”进行解释。解释的过程，往往需要学生借助模型、生活实例和已知进行推理。这对学生来说，是一个相当大的挑战。
第三部分:如何解释北极星“不动”
教科书设计了一系列有层次的活动帮助学生形成解释。
第一个活动:让学生用纸画出星星和北极星，同时将北极星用图钉固定下来，旋转纸板，就可以看到星星围绕北极星旋转。同时，让学生用另一个纸板代表地平线，当这一纸板挡住旋转纸板的下部分时，学生就会观察到:一部分离北极星较近的星体在转动过程中不会沉到地平线下，而另一部分离北极星较远的星体在转动过程中会沉到地平线下，这就是人们常说的东升西落。这个活动可以直观地让学生观察到星体在旋转，而北极星的位置“不动”。地球自转是一个已被学生证实的事实，星体们都会因地球自转而旋转，这一活动还原了这一现象，但暂时还无法解释为何只有北极星“不动”。
第二个活动:让学生坐在转椅上，模拟在自转的地球上，如何看到北极星“不动”。对话框说明了这一实验的要点:在转椅转动的过程中，眼光要直对北极星。这样可以看到其他的星体围绕北极星旋转。在做实验时，画有北极星的纸板要贴在稍高一些的墙上，有利于学生保持头部不动。这个活动可以让学生明白:“北极星”处于视线旋转的中心，所以可保持不动。那么地球上会不会有这样一个“视线旋转中心”呢
对于地球旋转中心，做完转椅实验之后，学生可能还不太明白，所以教科书又设计了第三个活动:用一个转动的陀螺来解释。陀螺是学生常玩的一种玩具，借助它，可让学生较直观地观察到旋转时的轴心。轴心由于转动线速度小，所以看起来轴心是“不动”的。学生还可观察到轴心与地面倾斜时，陀螺仍可以旋转。这可以帮助学生想象地球自转也有轴心，轴心相对不动，轴心也是可以倾斜着的。
最后，让学生试着用地球模型来解释北极星“不动”的秘密，从中可以看出学生是否真正学会了解释。较好的解释是:在球上贴几个小纸人，让球沿某一轴心逆时针自转，轴心倾斜着对着北极星。球上的小纸人会看到北极星不动，而其他的星星围绕北极星顺时针转动。
第四部分:北极星一年四季保持“不动”
北极星一年四季基本保持不动，其原因在于地球的自转轴北端在一年四季中都基本上指向北极星，并且保持倾斜方向不变。这是四季成因中相当重要的一个条件，在这里让学生提前有所认识。
从图中可以知道，同一时刻，星座在天空中的位置不同。如春分时，北斗一七星在天空的偏东方向，到夏至时，它的位置已偏西。即北斗一七星在天空中的位置随季节变化而逐渐西移。但北极星始终位于中心保持“不动”。
第五部分:北极星“不动”的秘密
教科书用一段文字最终对北极星“不动”的现象进行了解释。这时，教师可以让学生观察一下地球仪，明白地球仪倾斜的道理。
对于北极星的“不动”，教科书的资料库中有一些补充，可以让学生课后阅读。北极星“不动”只是在一个极小的时间范围内，由于地轴的倾斜方向在一个较长时间内是变化的，所以北极星的“皇位”也是交替的。
第六部分:小结地球自转的特点
进一步总结地球自转的特点。答案是:地球是围绕地轴自转的，地轴是倾斜的，地轴倾斜的方向保持不变。
(四)教学建议
1.引人。
教师告知学生，人们在夜间观星时，发现一个奇怪的现象:北极星“不动”，其他的星星都围绕北极星旋转。
出示两张图片，告诉学生，这是人们在较长时间内对着北极和南极天空拍摄的结果。 2.请学生分析两张照片:有什么相同之处
如果学生不能较快地发现相同之处，可提示学生观察。
(1)星星们都在怎样运动 是否有一个转动的中心
(2)星星自转的中心是否在天顶方向 是不是与地面保持一定的倾斜角度
3.照片反映了星星在夜间运动的实际情况，为什么只有北极星保持“不动”呢
学生分组讨论，并初步交流彼此的观点。
4.提导学生如何解释北极星“不动”。
(1)用一个纸板，画上一颗北极星，同时在它的周围远近不同的地方随意画上一些星星。转动纸板，让学生观察，是否北极星保持“不动”，其他的星体都围绕它旋转。再用一纸板代表地平线，挡住另一纸板下面的一部分，再旋转纸板，观察:哪一些星体可以被观察到，哪一部分星体观察不到了 从这个现象中，可以想到什么
(2)我们已经知道地球在不停地自转，所以夜间人们在自转地球上，会观察到星星也在不停地旋转，并且旋转的方向与地球自转的方向相反。怎样才能在自转的地球上看到北极星“不动”呢 仍用一个转椅代表地球，我们坐在转椅上怎样才能看到北极星“不动”呢 请部分学生来试试。可提示学生尽量保持头部不动，让视线直对着“北极星”。
(3)出示陀螺。让陀螺在投影仪上转动，学生观察:陀螺自转时是否有一张似乎不动的轴心 轴心倾斜时，它能不能旋转 对此，你们可以想象地球是如何自转的吗
(4)给每组一个球，让学生在球上贴上一张小纸片，代表地球上的人。然后做实验:如何让球自转起来，让上面的人看到北极星“不动”。然后全班交流。
(5)请学生再次解释:北极星为什么“不动”
5.指导学生认识北极星在一年四季中保持“不动”。
出示图片，给学生讲解:北斗一七星一年四季仍都围着北极星转动，这说明了什么 一天中，北极星不动的现象说明地轴是倾斜着指向北极星的，那么一年四季它“不动”，这一现象又说明了什么
阅读书中关于北极星“不动”的解释。
6.出示地球仪，让学生观察:地球仪有何特点 地球仪中间保持不动的铁轴代表什么 为什么地球仪要做成倾斜的样子呢
7.小结:地球自转还有哪些特点 让学生填写在书中的表格中。
(五)评价建议
1.当学生用球来解释北极星“不动”时，是否让球的一端对着“北极星”旋转可以观察学生是否真正能解释北极星“不动”的秘密。
2.借助书中的表格，可以评价学生是否真正理解了地球自转的特点。
第6课地球在公转吗
(一)背景和目标
1718年，英国天文学家哈雷发现了恒星在天空中的位置是有变化的，称之为恒星自行。这在一定程度上动摇了“地心说”中天育旋转恒星不动的谬论。1748年英国天文学家布拉得雷发现了光行差，即恒星的星像位置在一定极小范围摆动，也间接证明了地球在公转。1838年，德国天文学家贝塞尔发现了恒星周年视差，冲破了‘旧心说”反对者的最后一个阵地，是地球围绕太阳公转的确凿证据。
本课中，为了让学生理解，将恒星周年视差表述为观察者在公转轨道两端观测，因视觉角度不同而引起的星星的相对位置变化。即不是让学生去测角度差，而是直接观察角度差引起的位置变化。
本课通过模拟活动，让学生在一个圆圈(模拟公转的轨道)上观测远近不同“星星”的位置变化。教科书再进一步提供资料，让学生了解天文学家贝塞尔等观测恒星周年视差的工作，从而证明地球确实在公转。在这样一个学习过程中，学生将了解天文学家们是如何证实地球公转的，了解天文学家们在没有条件离开地球来直接观测地球运动情况下，是如何通过科学的方法，运用科学的思维和客观的观察来证实地球公转的。这也是一个很好的科学价值观的教育素材。
科学概念
.恒星的周年视差证明地球确实在围绕太阳公转。其他的证据也可以证明这一点。
.在围绕某一物体公转时，在公转轨道的不同位置会观察到远近不同的物体存在视觉
位置差异。
过程与方法
.在模拟实验中，观察并做出恰当描述。
.结合模拟实验进行推理。
情感态度价值观
.意识到对科学现象的解释需要得到证据的支持和从已知出发进行推理。
.认识到科学家在获得证据的过程中需付出艰辛的努力，同时也离不开科学技术的进步。
.在活动中培养小组合作精神。
(二)教学准备
给每组学生准备:记录纸。
给全班学生准备:两根木杆、一把直尺、一些小木条、一个红色圆纸片、两个蓝色圆纸片等。
(三)教科书说明
第一部分:如何证明地球的公转
这部分内容主要是了解学生对地球公转的初始想法。
对于地球的公转，教科书中已经给出了一个定义，并指出了地球的公转周期。
同时，教科书还提出了一个关键问题:在人们无法直接观察地球运动时是如何证明地球公转的呢 这一问题主要是激发学生的思考。
第二部分:周年视差的模拟实验
模拟实验前要做好实验前的准备工作，在操场上画好公转圆圈。有篮球场的可利用球场的已有圆圈。圆圈还可以多画一些，有利于学生分组实验。所立木竿，可利用体育器材中的跳高支架。在支架的同一高度上贴上两个蓝色圆纸片，代表两颗星。木尺上贴上小木条，有助于学生较好地观测到星星之间形成的视觉差。
在到操场上进行模拟实验之前，可先启发学生思考:在地球围绕太阳公转的轨道上，人们观察周围的恒星会有什么变化 这可以帮助学生去理解恒星的周年视差。
实验开始前，要让学生明白实验观察的要求:在操场上绕“太阳”公转一周，并且在A, B两点做观察记录，日的是在轨道公转圆圈上观察远近不同的星星在位置上有什么变化。实验时，人要背对中心圆点转动，这十分重要，因为这代表地球上的人处于黑夜之中所观察到的现象。
实验中要做好组织工作，分小组进行观察，各小组可以在不同的轨道上观察。
当学生从A点转到B点时，他们会观察到:两颗星都会相对观察者转动，并且与观察者的运动方向相反。这一现象，可帮助学生在后面的学习中理解，不同的季节，星座不同;星座东升西落，依次出现又消失。
观星记录表要求学生记录1号星相对于2号星的位置变化，并且要在距星远近不同的两个轨道上分别记录一次。记录下来的数据，会出现误差，这是正常的。但希望每一个学生都体验到:1.两次观察都会发现视差;2.前后两次观察，由于星星离我们的距离不同，近时视差大，远时视差小。
学生了解了在公转轨道上必然会发生恒星的周年视差这一事实后，就会明白，这一现象的存在就可证明地球在公转。根据事实进行科学推理，是我们期望学生掌握的一种科学方法。
第三部分:恒星的周年视差
教科书在这里提供了资料，让学生知道星座的东升西移和周年视差的存在都证明了地球在公转。
教师指导学生分析资料，可提出如下问题帮助学生分析:为什么人们长期不能发现恒星的周年视差 (宇宙太大地球公转轨道相对直径太小)为什么贝塞尔能够发现恒星的周年视差 (新制望远镜并持久地观察)他发现的视差有多大 (0. 31角秒，视差相当于16千米以外的一枚硬币的宽度)
教科书还列举了现代人们观测的结果，这些都可作为地球公转的证据。
第四部分:总结昼夜现象的解释
让学生再次对有关昼夜现象的解释进行处理。通过这课的学习，学生将最终知道:地球的运动有两种方式，自转和公转。他们关于昼夜的所有解释中，将只保留地球在自转同时又在公转的那一种解释。
将这个解释放大重新贴在墙上，将对认识四季的成因和极昼极夜的形成产生良好的促进作用。
(四)教学建议
1.引人。
向学生提问:我们已经知道地球在自转，那么它有没有公转呢 你们是怎么知道它在公转的
2.学生讨论:在以前，人们无法直接观察地球运动，他们又是如何证明地球在公转的
3.教师画一个地球的公转轨道，并在轨道外画出两颗远近不同的星星。问:如果地球在公转，那么在它的公转轨道上观察星星，会看到什么现象
4.指导学生做恒星视差的模拟实验
(1)讲实验的要求，提出观察的要点:在公转轨道的两个点上观察远近不同两颗星的视觉位置差。
(2)分小组，并分发实验记录表。
(3)带学生到操场做模拟实验，并指导学生做好观察记录。
(4)交换场地，让学生进行第二次观察记录。
5.回到教室，交流实验记录:
公转时，你们观察两颗星有什么变化 它们在怎样运动
第一次，1号星的视差是多少
第二次，1号星的视差是多少
从中你们知道了什么
6.如果地球公转，就必然在它的公转轨道上可以观察到恒星的视差，那么天文学家有没有观察到这种现象呢 请阅读书中的资料。
问:为什么人们长期未能发现恒星的周年视差
贝塞尔为什么发现了恒星的周年视差
他发现的视差有多大
从中你们知道了什么
7.小结:写出你们知道的地球公转的证据。
8.整理有关昼夜现象的解释。
通过这节课的学习，前面做出的有关昼夜现象的解释最终应保留哪一种 为什么
(五)评价建议
1.从小组的观星记录表中，可以知道每个小组在模拟实验时是否观察到星星的视差变化。
2.对地球公转进行小结，让学生写出地球公转的证据有哪些 是否有恒星周年视差
是否有多个证据形成的证据链
3.关注学生的昼夜解释，将最终的结果保留在墙上。
第7课为什么一年有四季
(一)背景和目标
昼夜交替和四季变化都是地球运动的结果，教科书在前几课的认知基础上引导学生探究四季的成因。
许多学生对四季的成因有着错误的认识，较普遍的一个观点是地球在围绕太阳公转过程中，离太阳近时是夏季，离太阳远时是冬季。本课则是让学生根据不同季节杆影变化的特点来推测地球所处的季节及四季的成因。在本课的探究中，学生将明白，四季的成因与太阳直射或斜射有关，即太阳的高度有关，从而纠正了四季的形成与地球与太阳的距离远近有关的错误认识。
学生将从探究中发现，如果地轴不是倾斜的，地球仪上将无杆影长度的变化，无太阳高度的变化，从而明白四季的形成与地轴的倾斜有关。
科学概念
.四季的形成与地球的公转、地轴的倾斜有关。
过程与方法
根据地球公转的特征做模拟实验。
在模拟实验中，将地球仪上杆影的长度变化，并结合古人的观察结果，作为判断地球季节的依据。
.从导致杆影变化的原因，推想出四季的形成与地轴倾斜有关。
情感态度价值观
意识到对科学现象的解释需要得到证据的支持和从已知出发进行推理。
在活动中培养小组合作精神。
(二)教学准备
给全班准备:地球仪、强光源(投影机或幻灯机的光)、大头针、地球公转及四季成因的教学挂图或投影片。
给每个学生准备:模拟实验的记录纸。
(三)教科书说明
第一部分:模拟实验
教科书中介绍了古人研究四季的方法:立杆测影，并将其测量的结果公布出来。杆影的长度将作为学生研究四季的一个已知条件，用来判断季节的依据。
在实验操作中，可在教室的场地内画出一个公转轨道，并标出A, B, C,D四个点。中间的强光源可利用投影机或幻灯机的光。有条件的学校可同时摆放四个地球仪。地球仪上同一地点垂直插人四枚大头针，使大头针高度保持一致。在操作时，让大头针正对光源方向(表示正午时分)。地球仪倾斜的方向应保持一致。为使学生理解这一关键点，可在教室一侧的墙面上贴一颗“北极星”，让地球仪地轴北端都指向北极星。模拟实验的这些因素都要让学生知道，
学生才能明白四季的成因与地轴的倾斜、地球的公转有关。
可用一个直尺让学生去测量不同地点上杆影的长度，并将测量的结果画在学生的观察记录表上。记录表上的结果应当是:A, C点长度基本一致、较长;B点长度最短;D点长度最长。当然，在实际模拟实验中，如果这四个公转地点与教科书图示中的标法不一致，或者地轴倾斜方向不同，各点的杆影长度就会不同。
在学生判断公转轨道上不同地点的地球的季节时，让学生要注意古人研究的杆影长度。
第二部分:四季的成因
教科书用这一问题引导学生思考四季的成因。
地轴不倾斜，地球仪上杆影的长度将不会有变化，即不会发生四季现象。这一结果，可让学生做实验来证明，也可让学生进行简单的推理。通过这一事实，学生将明白，四季的形成与地轴的倾斜有关。
四季的成因，事实上还与地轴倾斜角度和方向均保持一致有关，即地轴始终倾斜指向北极星，但这部分内容，教科书没有涉及。
教科书还设计了一个内容，让学生分析杆影的长度与太阳的照射、气温变化的关系。由于地轴的倾斜方向保持一致，导致同一地区的太阳高度在一年四季发生有规律的变化，也就是教科书所说的阳光照射角度发生变化。因为阳光的直射或斜射就导致了不同地区不同季节的气温不同。这有助于学生从他们的经验出发来理解四季的成因。
让学用同样的方法观察南半球阳光的照射情况，学生会很快地知道:南半球阳光照射情况与北半球相反，季节也相反。
第三部分:四季的解释
教科书的最后部分让学生解释一年中为什么有四季。学生的解释可能有多种，大致可以分为:1.阳光有规律地直射或斜射地球不同地区，杆影长度不同，所以有不同的季节(和实验层面一致);2.阳光的直射或斜射，导致不同地区的气温有规律地变化，所以有不同的季节(有简单的推理和概括);3.地轴的倾斜，导致阳光有规律性地直射或斜射某一地区，因此气温也有规律地变化，形成四季(认识到四季变化与地球运动特点的联系)。
本课希望学生对四季的解释基本上能达到第1、第2层次，如能达到第3层次，就说明学生真正理解了四季的成因。
(四)教学建议
1.引人。
四季交替，年年循环，你们认为四季是怎样形成的呢
学生交流他们的看法。
2.古人是如何来研究四季的呢 教师出示古人研究四季的资料片段，并且提出其中的要点:都是在正午时分观测杆影长度，杆的高度一致，杆影长度规律性地变化。
3.指导学生做四季成因的模拟实验。
(1)根据地球运动的特点来做实验:地球在公转，地轴是倾斜的，倾斜的方向始终指向北极星。实验时，地球仪要与上述特点保持一致。
(2)要和古人研究四季的方法一致:立杆垂直地面(大头针垂直于地球仪)，杆长一致(大头针的高度一致)，立杆正对午时太阳(大头针正对光源)。
<3)观察当地球运行到不同位置一A, B, C, D点时，用直尺测量杆影的长度，并记录下来。
4.汇报测量的结果。
根据测量的结果你们能否判断出地球所处的季节
5.分析四季的成因。
你们认为是什么原因导致地球仪上的杆影长度变化
如果地轴不倾斜，会有这个变化吗
6.分析杆影长度与气温的关系。
出示图片，让学生分析:杆影长度不同，说明阳光照射的角度是否有变化
阳光的直射和斜射会影响气温吗 它们是怎样一个关系
教师小结:杆影的长度变化说明太阳的照射角度不同，从我国所处的北半球位置来看，影长则阳光是斜射角度较小，气温较低，则处于冬季;影短则阳光斜射角度较大，气温较高，就处于夏季。
7.观察图片:南北半球的季节变化一致吗 你们是怎么知道的
8.总结四季的成因，并填写在书中。
9.作业:查找四季成因的资料，看看资料上是怎么说的。
第8课极昼和极夜的解释
(一)背景和目标
地球是一个球体，如果地轴是垂直的，即地轴和公转的轨道平面相互垂直，那么阳光总是直射在赤道上，昼半球(被太阳照亮的一半)和夜半球(背着太阳的一面)面积会几乎相等，任何地点的昼夜时间会是差不多一样长。但地轴是倾斜的，而且倾斜角度和方向保持不变，所以在地球围绕太阳公转过程中，太阳直射点在北、南回归线范围内变化，形成四季交替现象。太阳直射点由赤道向北回归线移动、再从北回归线回到赤道的变化过程中(即北半球由春到夏再到秋)，北极地区会处在阳光照射范围内(也可以称为昼弧范围内)，故北极会出现极昼的情况。阳光直射点在北回归线时，极昼发生范围最大，北极圈以内的人们可以整天看到太阳。而这个过程中，极顶附近的极昼现象的持续时间约有半年。同时，由于地轴倾斜角度约23度，所以极昼发生的范围也不会越过北极圈。南半球情况与北半球正好相反。当太阳直射点由赤道向南回归线移动、再从南回归线回到赤道的变化过程中(即北半球由秋到冬再到春，而南半球是由春到夏再到秋)，南极形成极昼现象，北极则是极夜。
本课主要是让学生在地球运动的已有知识基础上，运用前面所学的知识对极昼极夜现象进行解释。书中也提供了一些解释的方法，包括做模拟实验、直观模型演示、画示意图等，希望能给学生一些启示。这些解释都能让学生认识到:因公转中地轴是倾斜的，导致北极圈始终都处于阳光照射中，即便地球自转也不会产生昼夜交替现象，只会出现白昼现象。学生的表述也许不会这样严谨，但如果学生用文字、图示或模拟实验表示出极昼现象就可以了。
教科书还设计了一个活动，让学生探究地轴倾斜角度变得更大时极昼发生的范围。借此，不仅可以让学生明白极昼或极夜发生的主要原因，而且让学生进一步认识地轴倾斜角度的意义，这对认识地球运动、四季、极昼极夜、地球上的生物等都至关重要。
最后，应让学生对本单元的学习进行一次总结。这个总结，是概念的升华过程，也是一个较为完整的思维过程。让学生重新梳理地球运动及其关联现象。这将是一个评价学生本单元学习情况的良好时机。
科学概念
.极昼和极夜现象与地球公转、自转和地轴倾斜有关。
.地轴倾斜角度的大小可以影响极昼极夜发生的地区范围。
过程与方法
.用模拟实验、直观演示、示意图等多种方式来解释极昼和极夜现象。
情感态度价值观
.意识到对科学现象的解释可以采用多种方式，但所有的解释都需要得到证据的支持。
.在活动中培养小组合作精神。
(二)教学准备
为每组学生准备:地球仪一个、手电筒一支、中间挖孔的硬纸片一张、记录纸等。
为全班准备:有关极昼现象和极夜现象的图片和资料。
(三)教科书说明
第一部分:极昼和极夜现象
极昼极夜现象是地轴倾斜导致阳光照射极地时间不同的结果。所以极地的人们可以在一段时间内看到太阳在天空不下落，或者一段时间都见不到太阳。
本课的重点是让学生运用地球运动的特点来解释极昼极夜现象。解释的方式可以有多种，但都要根据地球的运动特点来解释。
第二部分:极昼和极夜的解释
教科书提示学生:极昼极夜的解释和地球自转、公转有关，与地轴倾斜有关。
为提高学生的解释水平，教师有必要介绍一下本节课可能用到的材料:地球仪、手电筒、中间挖孔的两面色彩不一的纸板、纸张等。这些材料可在一定程度上启发学生进行解释。同时，教师应鼓励学生采用多种方式来进行解释。
教师应给学生一定时间，尝试运用各种材料在小组内解释极昼极夜，然后让小组决定采用何种材料，怎样解释。
第三部分:三种不同的解释方式
第一种方法:模拟实验。
如学生采用此种方法来解释极昼现象，教师可在交流时提问:
(1>地球仪和手电筒分别代表什么
(2)怎样才能知道北极的确发生了极昼现象 能否让地球仪自转若干次，北极仍被电筒光照亮
(3)北极发生极昼时，南极发生什么现象 又如何实验，让南极发生极昼 (观察学生是否让地球仪公转到手电的另一边，地轴仍保持倾斜方向不变)
第二种方法:直观模型演示。
如学生采用此方法进行解释，说明学生对模拟实验有所改进，即用纸板来表示地球仪上的晨昏线。这样可更直观地看到北极或南极处于晨昏线的哪一边。
教师可提出下列问题:
(1)涂有不同颜色的纸板代表什么 为什么要竖直在桌面上 (代表阳光照射时在地球上形成的明暗分界线，竖直在桌面表示阳光人射角度不变)
(2)地轴是否要倾斜 地球仪自转若干周后，北极是否仍是极昼现象
(3)如何操作，让南极发生极昼现象 (地球仪倾斜不变，让纸板转动方向，表示地球围着太阳转动。当纸板竖直转动180度后，表示地球已公转到太阳的另一侧，这时就可看到南极处在极昼之中)
第三种方法:画示意图。
如果学生能采用这种方式来解释，
说明学生已能将地球运动的特征进行综
合运用了。
教师仍需提问:
(1>图中的地轴为什么是倾斜的 (因为地球公转时就是倾斜的)
(2)从图中可看到北极处于极昼之中。你能画出地球如何运动后，南极就处于极昼之中吗 (用箭头线表示地球仪运动到太阳的另一侧)
三种方法虽反映了学生头脑中对地球运动特征的认识抽象程度不同，但解释方法没有优劣之分，只要学生能在解释中较准确地表现出地球自转、公转和地轴倾斜就可以了。
第四部分:假如地轴倾斜角度更大
这是一个十分有趣的活动。学生已经发现极昼极夜发生的最大范围在极圈附近。如果地轴倾斜度更大的话，学生只需稍做实验或简单推理就可以知道:地轴倾斜角度更大，极昼极夜发生的范围将更大，这对地球的影响是十分巨大的。教师还可引导一下:极昼发生的范围变大了，可能会产生哪些后果呢
(气温、气候、日照时间等都将较大变化，会极大影响地球上的生物)
第五部分:总结地球的运动
学生在本单元学习完后，须填写方框中的内容。教师可以从中了解学生本单元的学习情况，还可以帮助他们梳理所学过的内容和采用的研究方法。正确的填写如下: 在本单元的学习中，我们研究了:
地球的运动主要有两种形式:
对地球两种运动形式的描述:
(方式、方向、周期、特点)
一地球的运动l
困舀妻医夏
绕地轴转动
方向:自西向东(或逆时针)
周期:24小时一周地轴倾斜
判断地球运动的依据:
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地球运动产生的自然现象:巨玉至
学生在填写有关地球运动形式的描述中，是否关注到地轴，是教师评价的重点。
判断地球运动的依据中，学生是否写出傅科摆、恒星周年视差也是教师评价的重点。
(四)教学建议
1.引人。
W你们知道北极和南极吗，它们在地球上的哪个位置 极地有许多事情令人感到非常奇怪，其中之一就是极地的白天很长，足足有半年的时间太阳升起来就不会落下。你们听说过这样的事吗 感到奇怪吗 出示有关极昼现象和极夜现象的图片和资料。
c2)我们已经知道，昼夜交替是由于地球自转形成的，昼夜交替一次就是一天。那极地的白天为什么可长达半年，黑夜也如此，这是为什么呢
2.学生交流自己的看法。
3.要解释极昼极夜现象，我们当然要从地球的运动特点出发来研究。回忆一下:地球的运动有哪两种方式 地轴是不是倾斜的
要想让别的同学都能接受你的解释，最好采取一些较直观的方式，如实验、画图等。我给每个小组准备了以下材料:地球仪，手电筒，一块较特殊的纸板，中间挖了一个和地球仪一样大的孔，其中一面是黄色，另一面是黑色，还有一些记录纸。
在小组内用这些材料试着解释一下极昼极夜现象。
4.全班交流。
先演示或讲解极昼极夜现象是如何形成的。请说明以下问题:
(1)演示材料分别模拟什么
(2)如何让同学们看到你的解释中，北极或南极确实发生了极昼或极夜现象
在每个小组的主讲人员讲解完后，其他组员可补充。
教师或其他小组的同学可在解释完后提问质疑。
5.教师小结交流活动。
6.引导学生探究地轴倾斜角度的重要意义。
提问:如果地轴倾斜角度再大一些，会发生什么现象呢 这对地球的影响大吗 为什么
7.总结。本单元的学习后，你们都知道了哪些事情 请完成教科书第90页的内容。
四、评价建议
一、评价要求
1.学生在课堂教学过程中，是否乐意参与一系列的探究活动。
2.学生能否顺利完成各项活动，如做摆的实验、地球自转方向模拟实验、太阳公转模拟实验等。
3.学生能否在各种探究活动中仔细观察，并做好记录。如:在太阳公转模拟实验中，是否记录下所观察远近不同的位置等。
4.学生能否在探究中合理推理，并大胆解释所观察到的现象。如:对昼夜现象，有多少种解释的可能等。
5.学生能否接受新的证据，并修正自己的原有观点。如:是否将傅科摆作为地球自转的证据，并修正昼夜现象的解释。
6.学生在科学概念的发展上是否有新进展。如:对地球运动的特点是否有一个较系统的认识。
二、评价方法
1.日常表现观察法:平时留意学生的综合表现，记录一些典型事例，作对学生的整体印象。
2.学生作品分析法:对学生作品(包括记录单、实验计划、昼夜现象解释示意图等)收集整理，并加以分析评价。
3.学生间的评价和自我评价:制定一些评价标准，对本单元的学习过程中期和后期进行评价。
4.单元前测和后测:针对本单元内容拟定一些调查内容，在本单元教学活动开始前和结束后进行调查，从中可以观察出学生学习本单元后的发展变化。
三、本单元可以在以下几个方面给与特别关注
1.学生的一些课前准备是否积极，如收集证明地球自转的证据等。
2.学生在做模拟实验时，是否根据要模拟对象的特征来进行操作。
3.学生在单元学习中，证据意识是否提高，以及如何运用探究所得的证据。
4.学生思维的逻辑性、判断性是否提高。
五、参考资料
地球自转运动
地球自转指地球绕地轴的旋转运动。地轴是地球自转的旋转轴。地球不停地绕地轴旋转。 地球自转方向与公转相同，为自西向东。从北极上空观察呈逆时针方向旋转，从南极上空观察呈顺时针方向旋转。由于地球的自转，地球上的观测者看到恒星及太阳随着天球在自东向西旋转。
地球自转一周的时间即自转周期，叫做一日。由于观测周期采用的参照点不同，有恒星日(23小时56分4秒)和太阳日(24小时)之分。地球自转一周3600，所需的时间是23时56分4秒。这叫做一个恒星日，即天空某一恒星连续两次经过上中天(天体每天经过观测者所在的子午圈平面两次，离天顶较近的一次叫上中天)的时间间隔，这是地球自转的真正周期。一天24小时，是太阳连续两次经过上中天的时间间隔，叫做一个太阳日。由于地球在自转的同时还在绕日公转，一个太阳日，地球要自转360059'，比恒星日多出59'。所以，时间上比恒星日多3分56秒。
地球自转运动是不均匀的，有季节变化、长期变化及不规则变化。如地球自转的长期变化使自转速度减慢，但这种变化不大，每100年日长增加1毫秒一2毫秒。地球自转的季节变化是每年3 ^- 4月速度最慢，8月最快，但季节性日长变化不超过0. 5毫秒一0. 6毫秒。地球自转的角速度，在南、北两极点等于零。除南、北两极点外，地球上任何地点的自转角速度都相等，约为每小时150。地球自转的线速度，在南、北两极点等于零。除南、北两极点外，自转的线速度因纬度和海拔的不同而不同，自转线速度自赤道向两极逐渐减小，赤道海平面处约为1 6'70千米每小时，南、北纬300海平面处约为1 44'7千米每小时，南、北纬600海平面处约为8 3'7千米每小时。在赤道处高度相差100米，线速度相差26米每小时。
地球自转具有重要的地理意义。1.它决定了昼夜的更替，并使地表各种过程(如热量、气温、气压、蒸发、水汽凝结及有机界等)具有一昼夜的节奏。由于地球自转速度使地球上昼夜更替适中，地表增温和冷却不超过一定的限度，生物才得以生存。2.地球自转还会使地球上南、北半球物体水平运动的方向产生偏向。3.地球自转造成不同经线上具有不同的地方时刻。4.地球自转对地球的形状也产生影响，并与地壳运动、海水运动、大气运动等都有密切的关系。大陆漂移、地震、潮汐摩擦、洋流等现象，都在不同程度上受到地球自转的影响。
地球公转运动
地球公转指地球按照一定的轨道绕着太阳的运动。
地球公转轨道是一个十分近似圆的椭圆，太阳位于椭圆的两个焦点之一，公转轨道全长约9.4亿千米，椭圆最长直径叫长轴，最短直径叫短轴，地球公转轨道半长轴为1. 49亿千米(即日地平均距离，称为天文单位距离)。椭圆长短轴之差称为焦点距，1/2焦点距与半长轴之比，称为偏心率，地球公转轨道偏心率约为0. 017或1/600
地球公转的方向与地球自转方向相同，都是自西向东，从北极高空看来，是逆时针方向。
地球公转周期为一年。“年”的时间因参照点不同而有差别。回归年为365日5时48分46秒，恒星年为365日6时9分9. 5秒。地球在公转轨道上的位置，大致在1月3日左右最接近太阳，此时的位置称为近日点，日地距离约为1. 47亿千米;大致在7月4日左右最远离太阳，此时的位置称为远日点，日地距离约为1. 52亿千米。
地球公转的平均角速度，大致是每日向东推进10。公转平均线速度为23. 74千米每秒，在近日点时公转线速度较快，在远日点时较慢。
地球公转轨道面是在地球公转轨道上并通过地球中心的一个平面，地轴与轨道面斜交成66034’交角。太阳位于地球公转轨道面所扩大的黄道面上，从地球上看来，太阳好像终年在这个平面上运动，这就是太阳的视运动。太阳视运动的路线叫做黄道，黄道所在的面就是黄道面。黄道面和地球轨道面相重合。黄道面与地球赤道面之间的交角，称为黄赤交角，日前约为23026}。由于地球的公转运动与黄赤交角的存在，引起了地球上正午太阳高度、昼夜长短的周年变化，使地球上产生四季的更替与五带(热带、北温带、南温带、北寒带、南寒带)的划分，对地球上许多地理现象产生巨大的影响。
观星，感知地球的自转和公转
夜间，面向天空，你可以看到两个著名的星座一大熊座和仙后座。这两个星座都很容易辨认:大熊座由7颗亮星组成勺子的形状，叫北斗一七星，也叫勺子星;仙后座的5颗亮星组成拼音字母W的样子。就是这两个星座，可以帮助我们找到北极星。
利用大熊座找北极星时，沿天漩 < R星)、天枢(。星)的方向延长出去，在相当于这两颗星之间距离约5倍的地方，有一颗几乎同样亮的星一小熊座a星，这就是北极星，中国古代称之为勾陈一。在那部分天空，只有北极星这么一颗比较亮的星，所以很容易找到。我们还可以看到，仙后座a星(阁道三)、北极星、天北极和大熊座的屯星(开阳)几乎可以连成一条直线，仙后座y星与北极星的连线及其与阁道三的连线几乎互相垂直，这也为我们寻找北极星创造了条件。
如果细心观测，你会发现更有趣的现象:大熊座、仙后座不停地以北极星为中心有规律的转动。其实这是地球自转和公转现象的反映。
找一个晴朗的晚上，按以上方法找到北极星，并记录大熊座(或仙后座)相对北极星的方向。此后可以每隔一小时观测一次，会发现这两个星座每隔一小时都转过15度的角度，这是为什么呢 原来这是地球自转的结果。北极星连同周围的恒星离我们很远很远，它们的位置几乎不是变的。而地球每昼夜自西向东自转一周即360度，你也跟着地球每小时转过15度。所以你会看到北极星周围的星座每小时向相反的方向转过15度，24小时后它们又回到了第一次记录的位置。
如果做定时长期观测，你会发现每天大熊座(或仙后座)的位置都有所不同。假如你在20: 00定时观测，第一次先找到北极星并记录大熊座(或仙后座)相对北极星的方向，以后每隔15天在20: 00观测一次，就会发现这个星座每隔15天就转过15度角度，这又是为什么呢 这是地球公转的结果。地球每年绕太阳自西向东公转一周即360度，平均每天大约转过1度。我们就看到大熊座(或仙后座)绕北极星每天向相反的方向转过1度，一年后在20: 00你再观测时这个星座又回到了第一次记录的位置。
哥白尼
哥白尼(1473 1543)，波铸天文学家，‘旧心说”的创立人，曾在波铸和意大利的几所大学学习，研究数学、天文学、法学和医学。1506年回国任僧正，从事宗教活动，但仍以主要精力研究天文学。他在所供职的教堂城垣的箭楼上，建立了一个小天文台，并亲自制作观察仪器，长期从事天文观测和研究。终于创立了科学的宇宙结构体系一“日心说”。从此否定了统治西方达一千多年的“地心说”。‘旧心说”提出后经历了艰苦的斗争，才为人们所接受。这是天文学上一次伟大的革命，引起了人类宇宙观的重大革新，从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论支柱。正如恩格斯在《自然辩证法》中指出的“从此自然科学便开始从神学中解放出来。”“科学的发展从此便大踏步地前进”。
哥白尼在《天体运动论》中阐明了‘旧心说”，这部著作于1543年出版。由于受到时代的局限，在哥白尼的‘旧心说”中保留了所谓“完美的”圆形轨道等形而上学的论点。在开普勒总结出行星运动三定律，牛顿发现了万有引力定律以后，‘旧心说”才建立在更加稳固的科学基础上。
傅科
傅科，法国物理学家。1819年9月18日生于巴黎;1868年2月11日卒于巴黎。
傅科是一位出版商的儿子，起先学医，在他结识菲佐以后，就开始研究物理学，并以此作为他的毕生事业。傅科在光学研究领域有很大的成就，他与菲佐合作，用齿轮测量光速，然后根据阿拉戈十年前提出的建议，研究出一种新的测量光速的方法一旋镜法。傅科测得的光速值比菲佐的值更加精确，仅稍低于迈克耳孙后来最终求得的值。傅科还进一步测量了光在水和其他透明介质中的速度。1853年，傅科证明光速在水中比在空气中小，他把这个研究成果作为博士论文发表。
但傅科的名字常常和始于1851年的一系列壮观的实验联系在一起。傅科知道，钟摆有保持自己振动面的趋向，摆的系着点会扭转。于是傅科认为，如使一大型摆摆动，它就会保持其振动面，同时，地球将在摆下扭转。摆如处于北极，地球就会在每24小时扭转一周。处地越往南边去的纬度，地球就似乎扭转得越慢;因为地球在北部区域里运行的速度比在南部区域里稍慢一些。越往南，则速度差越小，而在赤道则完全不转动。由赤道往南，扭转就会重新开始(但方向相反)，到了南极则又具有24小时的周期。对观察摆的人来说(他本身也跟着地球运动)，就显得好像是摆在缓慢地改变方向。傅科的第一次实验不够明显，需要一个更长的摆。先是阿拉戈将天文台大楼提供给傅科作第二次试验之用，尔后拿破仑三世把巴黎一个大教堂安排给他进行最有名的第三次实验。傅科用一根60多米长的钢丝绳将一个直径约2英尺重27千克的大铁球吊在教堂的圆顶下。摆的下一端是一个尖头，正好从地板上掠过，可在洒于教堂地板的沙上划出记号来。他将铁球高高地拉向一侧，用绳子拴在墙上，当一切都平静后，就点火烧断拴摆的绳子(如用剪刀或刀子切断绳子，就会产生振动，干扰实验结果)。绳断了，摆开始了摆动，为数众多的观众们都静声屏息。随着时间的推移，摆尖划出的记号明显地改变着方向。它扭转的方向和速率正巧符合巴黎的纬度，即31小时47分扭转一周。旁观者实际上等于观察了地球在摆下的自转。这个实验引起了极大反响。早在22个世纪以前，赫拉克雷迪斯就首先提出地球在自转;三个世纪前，哥白尼重申了这一点。自从两个半世纪前的伽利略时代以来，学术界并未怀疑过这件事。不过，关于地球自转的所有证据都是间接的，直到傅科的实验成功，才使地球的自转成为可见的事实，而不单是逻辑的推断。
时区与区时
确定一地时间的标准有两种:一种叫地方时，一种叫区时(标准时)。在日常生活中，人们习惯于用太阳在天空的位置来确定时间，以太阳位置最高(即正午)的时刻定为12点，这种时间叫地方时。如果各地都使用自己的地方时，在人们的生活工作中会带来一定的麻烦，特别是交通通信发达的今天，国际往来频繁，地方时更为不便，这样才有统一时间的必要。时区的划分，区时制度的建立便是适应这种要求而产生的。
1884年国际协议，全世界采用“区时系统”计量时间。地球每24小时自转一周<3600)，一个小时转过经度150。因此，国际上规定，每隔15。划为一个时区，全球可分为24个时区。以本初子午线为基准，从西经7. 5。至东经7. 50，划为中时区，或叫零时区。在中时区以东，依次划分为东一区至东十二区。在中时区以西，依次划分为西一区至西十二区，东十二区和西十二区各跨经度7. 50，合为一个时区。每个时区的中央经线，叫做该时区的“标准经线”。标准经线上的时间便是整个时区的“区时”。例如，北京处在东八区，东经1200，是东八区的中央经线，因此，北京时间采用的是东经1200的地方时，即东八区的区时。
相邻两个时区的区时，相差整整一小时。在任意两个时区之间，相差几个时区，它们就相差几小时。例如北京和莫斯科相差5个时区，时间就相差5小时。其中，较东的时区，区时较早。因此，出国旅行的人必须知道这个常识，向东每跨人一个时区，应把表往前拨一小时，向西每跨人一个时区，应把表倒拨一小时，这样才能保证你随身携带的表的时间，与当地时间一致。
国际日期变更线
由于在任何时刻，东十二区总比西十二区早24小时，即一天。因此，自东十二区向例如，船只于5月1日8时由东十二区进人西十二区，日期要改成4月30日8时。相反，船只5月1日8时由西十二区进人东十二区，日期就要改成5月2日8时。在1884年召开的国际经度会议上，规定了原则上以1800经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线，叫做“国际日期变更线”，简称‘旧界线”。日界线并不完全在1800经线上，而是稍有曲折，主要是为了照顾1800经线附近的居民生活方便，而避开陆地。
地球仪
地球仪是用球体代表缩小的地球，以表示地面地理状况和地球自身特性的模型装置。球面上绘有各大洲、各海洋的分布以及某些重要地理要素、赤道、经线、纬线等。为了便于说明地球的自转、公转、四季形成和昼夜长短等自然现象，地球仪一般按23026’的倾斜装置。
恒星周年视差的发现
恒星周年视差缘于一个简单的推理:与更远的恒星相比较时，比较近的恒星应该显示出视差。即人们以地球绕太阳的轨道直径(大约3X108千米)作基线，在轨道相对的两端以半年的间隔进行观测，可观测到恒星的视差。但由于以前人们没有望远镜，单凭肉眼无法测出恒星的视差，因为恒星和地球间的距离，同地球的轨道直径相比，实在太大了。
望远镜和其他仪器为恒星周年视差的观测提供了可能。在19世纪30年代，德国天文学家贝塞尔使用了一种叫做量日仪的新仪器，因为这种仪器最初是想用来精密地测量太阳的直径的。但用它同样能够测量天体间的其他距离，贝塞尔就用它来测量两个恒星之间的距离。贝塞尔月复一月地注意这些距离的变化，终于成功地测出了一个恒星的视差。
他选择的是天鹅座的一颗小星，叫做天鹅座61星。他之所以选定这颗星，是因为这颗星相对于其他恒星背景每年都显示出特别大的自行，因此它一定比其他恒星离我们近。(不要把这种自行与恒星相对于背景的前后移动相混淆，后者表示的是视差)贝塞尔以附近“固定的”恒星(可能要远得多)为基准，测定天鹅座61星连续移动的位置，持续观测了一年多。最后在1838年，他报告说天鹅座61星的视差为0. 31角秒，即相当于把一枚5分硬币放在16千米远处观看时的视角。这个视差是以地球轨道的直径为基线观测到的，这表明天鹅座61星在大约100万亿千米远处，为我们太阳系宽度的9000倍。因此，即使和最近的恒星相比，太阳系也像是空间的一个小点。
因为用万亿千米计算距离相当不方便，天文学家便以光的速度来计算距离，以便缩小数字。光速是每秒299792. 458千米。光一年走的距离约为94605亿千米，叫做1光年。利用这个单位，天鹅座61星距离地球约11光年。
在贝塞尔成功后仅两个月，英国天文学家亨德森就算出了半人马座a星的距离。这颗星是天空中第三颗最亮的星，位于南天低空处。结果表明，半人马座a星的视差为0. 75角秒，是天鹅座61星的两倍多。因此，半人马座a星相应地距离地球近多了。实际上，它距离太阳系只有4. 3光年，是我们太阳系最近的恒星邻居。其实它并不是一颗单独的星，而是由三颗恒星组成的。
1840年，在德国出生的俄国天文学家斯特鲁维宣布了天空中第四颗最亮的星织女星的视差。后来发现他的测量结果有点误差，但这是可以谅解的，因为织女星距离地球远达27光年，视差非常小。
到1900年，约有70颗恒星已经用视差法测定出来(到20世纪80年代，已有数千颗)。
而现在，人们使用精密的仪器，运用视差法测得较准确的宇宙空间距离约有120亿光年。
四季的划分
地球上的季节变化，从天文现象来看，是昼夜长短和太阳高度的季节变化，这种变化决定于太阳直射点在纬度上的周年变化。从天文含义看四季:夏季就是一年内白昼最长、太阳最高的季节;冬季，就是一年内白昼最短、太阳最低的季节。春、秋二季就是冬、夏两季的过渡季节。我国传统上以立春(2月4日或5日)、立夏(5月5日或6日)、立秋(C8月7日或8日)、立冬(C11月7日或8日)，为起点来划分四季。为了使季节与气候相结合，气候统计工作一般把3, 4, 5三个月划为春季;6, 7, 8三个月划为夏季;9,10, 11三个月划为秋季;12, 1, 2三个月划为冬季。
南、北回归线
南、北回归线是指地球上南、北纬度23026’两条纬线圈。由于地轴与地球公转轨道平面成66034’的交角，地轴倾斜的方向在公转过程中保持不变，因此，在地球绕日公转过程中，太阳直射点一年中南北移动。夏至日时，太阳直射在北纬23026’纬线上。过了夏至日，太阳直射点便向赤道移回。北纬23026’是太阳直射点最北界限，因此称北回归线。冬至日，太阳直射南纬23026}，冬至过后，太阳直射点又转向北移。南纬23026’是太阳直射点最南界限，因此称南回归线。南北回归线又是“五带”中热带和温带的分界线。
南、北极圈
南、北极圈是指地球上南北纬66034’两条纬线圈。在南半球的称南极圈，在北半球的称北极圈。南、北极圈是“五带”中温带和寒带的分界线。
昼夜长短的变化
事实上，昼夜长短变化这一现象的原因有些复杂，是因为:昼半球和夜半球的分界线(圈)叫晨昏线(圈)。晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。由于黄赤交角的存在，除了在赤道上和春、秋分日处，各地的昼弧和夜弧都不等长。地球自转一周，如果所经历的昼弧长，夜弧短，则白天长，黑夜短;反之，则黑夜长，白昼短。
北半球自春分日至秋分日，是夏半年。那时，太阳直射北半球，北半球各纬度，昼弧大于夜弧，昼长大于夜长，纬度越高，昼越长，夜越短;北极四周，太阳整日不落，叫做极昼现象。其中夏至日这一天，北半球昼最长，夜最短，北极圈(北纬6603丫)以北，到处出现极昼现象。北半球自秋分日至次年春分日，是冬半年。那时，太阳直射南半球，北半球到处是昼短夜长。纬度越高，昼越短，夜越长;北极四周，有极夜现象。其中冬至日这一天，北半球昼最短，夜最长，北极圈以内，到处出现极夜现象。
南半球的情况与北半球相反。
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26热
一、单元概述
人们对热现象本质的认识经历了一个曲折的过程。在19世纪以前，人们认为物体的温度变化是由一种没有质量、无色、无味，可以流人或流出物体的特殊物质一“热质”引起的，物体中的“热质”越多，温度就越高，反之，温度就越低。但是，人们在用这种理论来解释一些热现象，特别是摩擦生热现象时，却遇到了困难。例如，不论在哪种情况下(包括在0 0C以下的环境中)将两块冰相互摩擦，最后两块冰都会完全熔化，对于这一现象，“热质说”就无法解释，因为它不能回答摩擦使冰融化的过程中热从何而来的问题……到19世纪中叶，人们通过大量实验证明:“热质”是不存在的;热是与能紧密联系的。其他形式的能可以转变为热量，热能也能转变为其他形式的能。现在我们认为，热的本质是大量粒子(分子、原子等)的无规则运动，这种运动越剧烈，由这些粒子所组成的物体或系统就越热。
热是一种能量形式。然而，在小学阶段，让小学生探究“热”，更主要的还是观察和思考一些与物体冷热程度有关的现象一热现象。例如气体、固体和液体三态的转化及与温度的关系、物体的热胀冷缩、摩擦生热及热传递等。
关于热现象，学生们已经有了不少的经验，尤其是在三年级下册“温度和水的变化”单元，学生们观察探究了温度和水的形态变化的关系，他们已经观察到了物质由于温度的变化而产生的显著变化一物体状态的变化。物质的变化，是从渐变到突变的。在这一个单元，我们将继续观察探究物质在热量变化过程中产生的不易察觉的变化，主要是热胀冷缩现象，以及热量转移(传递)的过程。
“热”单元共设计安排了8个活动。
第1课，从关注身边的热源开始，了解人类获得热能的一般途径，了解一些影响热的产生的因素。其中通过“衣服能给身体增加热量吗”的研究，让学生对热源和热传递有一个初步的感知。
第2课，学生开始关注热量的变化对物体的影响了。冷水在逐渐变热的过程中，会发生什么变化 哪些方面产生了变化 通过“水受热上浮原因”的研究，引出“热胀冷缩”现象的观察研究活动。
第3课、第4课和第5课，连续观察一些生活中的热胀冷缩现象。从液体的热胀冷缩到气体、固体的热胀冷缩，学生会体验并感受到身边的很多物体都有热胀冷缩的现象，以及各种热胀冷缩现象的实际应用。
第6课和第7课，开始关注引起物体温度变化的热传递现象。观察中学生会发现，热可以从一个物体传递到另一个物体，并发现这种传递是有方向的。在传热比赛中，学生还会发现不同物体的导热性能是不同的。
第8课，设计保温杯的活动，一方面是对本单元知识的一个综合运用，另一方面也希望学生意识到科学学习的日的是为了改善生活，服务于生活。比如，选择合适材料控制热传递的速度，使得保温杯符合我们生活需要。
本单元的8个课题活动之间是有着很强的联系的。每课的探究内容或是对前一课提出的问题的解答，或是对前一活动内容的继续深人。这就要求教师在课堂中有效引导，促使学生们在每个探究活动即将结束时，能为下一个的探究提出新的问题，或请理出进一步探究的方向。
二、单元教学目标
科学概念
.热是一种能量的形式，热能够从物体温度较高的一端向温度较低的一端传递，从温度高的物体向温度低的物体传递，直到两者温度相同。
热可以通过多种方式进行传递，不同物质传递热的本领是不同的。
物体由冷变热或由热变冷的过程中会发生体积的变化，这可以通过我们的感官感觉到或通过一定的装置和实验被观察到。
.大多的固体、液体和气体都具有受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小的性质。
过程与方法
.在观察过程中，发现和提出新的问题，并通过观察、实验，搜寻证据以解决问题。
.改进实验方法，以获得更多、更明显的观察现象。
.根据已有知识，运用推理对现象做出解释。
.尝试自主设计实验，对提出的问题进行自主探究。
.对观察结果选择合适的方法(文字或图示)进行描述和交流。
.尝试用模型解释微观现象。
.学习正确使用酒精灯、温度计等仪器开展观察实验活动。
情感态度价值观
.发展探究热现象的兴趣。
.相信自己的感受，但更愿接受客观事实。
.意识到事物的运动变化是有规律可循的，这种运动变化的规律是可以通过一定的方法被人们所认识的。
.初步意识到事物遵循普遍规律，但也有特殊性。
三、分课时教学建议
第1课热起来了
(一)背景和目标
我们生活在季节交替、气候变幻的自然界中，冷热现象是人们最早观察和认识的自然现象之一。小学生对冷热现象的关注和探索也是经常和普遍的。比如根据天气的冷热增减衣服;把压瘪了的乒乓球，浸人开水里烫一下，让乒乓球重新鼓起来;喝太烫的开水时会加人一些凉水，等等。这个单元的起始课就从“怎样给身体增加热量”的话题开始，让学生讨论，我们的身体从周围获得热量的途径和方法。
怎么让自己感觉热起来，学生有很多的体验:运动、晒太阳、用电暖器取暖……也包括加穿衣服。对于小学生来说，增减衣服是习以为常的方法。但如果反问一句:“衣服能给身体增加热量吗 ”学生们或许会不置可否。这是一个学生不曾思考过的问题，但也是可以去探究的问题。这个单元的第一课就让学生重点展开对“衣服是否能给身体增加热量”的自主探究活动，并由此引发学生探究热及热现象的兴趣。
科学概念
有多种方法可以产生热。
加穿衣服会使人体感觉到热，但并不是衣服给人体增加了热量。
过程与方法
自主设计实验探究衣服是否能为身体增加热量。
观察、记录、分析实验现象并由此形成合乎逻辑的实验结论。
情感态度价值观
对热现象产生探究的兴趣。
尊重客观事实。
(二)教学准备
为每组准备:毛线衣物、棉织衣物;一瓶可加盖密封的热水;温度计。
为全班准备:各类热源图片或演示课件1套。(三)教科书说明
内容共两页，分为两个部分。
第一部分:怎样给身体增加热量
教科书从我们的生活经验引人。当我们觉得手冷时，两只手用力互相搓一搓，就会感觉热起来，什么原因呢 这是因为两只手互相摩擦产生了热，也就是把机械能转化为热能了。还有什么办法可以使我们的身体热起来呢 答案是多样的，如运动、吃食物、取暖器取暖、晒太阳、烤火、加穿衣服……提取了学生的这些已有经验后，教科书通过“这些方法是怎么使我们的身体热起来的 ”这一问题促使学生深人地进行思考。可能学生会这样回答:吃人的食物能给我们提供能量;阳光、火、暖气为我们带来了热量。运动后感觉热起来的原因学生可能说不清，教师可作简单的说明。
加穿衣服让我们感觉热起来的原因是什么呢 这一问题看似简单，但学生们未必思考过。当提出这样的问题后，可能有少数的学生会认为衣服可以给我们增加热量，即衣服能生热，但有一些聪明的学生会认为衣服本身是不会产生热量的，它所能起到的是保温的作用，即可以阻止身体的热量散发出去，又阻挡外面的冷空气进人。到底衣服能不能生热呢 怎样来证明自己的观点呢 活动便自然而然地引人到第二部分。
第二部分:衣服能给身体增加热量吗
当学生对于“加穿衣服让我们热起来的原因是什么”这一问题提出自己不同的看法后，怎样才能证明自己的观点是正确的呢 这一部分教科书是通过两个层面的活动来指导学生对“衣服能给我们增加热量吗”这样的问题进行验证。第一项活动是让学生通过已有生活经验进行思维论证一假设衣服能给我们增加热量是正确的，推测出与事实不相符合的结论，从而推翻假设。假设衣服能给我们增加热量，那衣橱里挂满了衣服，衣橱的温度会不断上升，上升到一定的温度后，衣橱里的衣服就会燃烧起来了。事实上是这样吗 衣橱里挂满了衣服，但没有自燃的现象，这与假设的结果是不一致的，也就是说假设是不成立的。教科书中的思考“晚上，我们钻进被窝，感觉被子是凉的还是热的 早上醒来，被窝里又是什么感觉 晚上再去睡觉的时候，被窝还热吗 这说明了什么 ”日的就是启发学生根据已有的经验进行思维论证。
有了前面的思考，教科书通过提出问题“衣服到底能不能给身体带来热 我们能设计一个实验来进行观测吗 ”进人到第二项活动一引导学生设计实验来进行验证。怎样设计实验呢 讨论讨论吧。教师要给予学生充足的时间让他们自主地商讨并开展实验。教科书中的照片表现的是用温度计测量折叠的毛衣的温度，测量书本在空气中的温度和包在衣服内一段时间后的温度。这是最直接的实验观察方法。在这幅图的启发下，学生可能还会这样设计实验方案:先用温度计测量一瓶温水，记录水温，再让瓶子穿上毛衣，过几分钟后再测量瓶内的水温，若水温上升了，则说明衣服能生热，反之则不会生热。实验结果恰恰相反，瓶内的水温下降了，说明什么 这说明衣服是不会给我们增加热量的。
通过思维论证，又通过实验验证，学生深切体会到衣服是不能给身体增加热量的。解决了这一问题，新的问题又相继产生了:衣服不能给身体增加热量，我们的身体怎么会感觉热起来呢 被子离开我们身体是不会变热的，那为什么盖上被子，我们的身体会觉得热起来呢 我们感觉到的热是来自哪里呢 他们在弄明白一个问题的同时，产生了许多新的问题，这些新的问题能促进他们主动地思考，主动地探究，这正是我们科学课所追求的日标。
这一课的教学活动内容不多，难度也不大，却让学生经历了“问题一解释一思维论证一实验验证一产生新的问题……”这样一个探究过程，这对学生学会如何从正反两方面对问题和现象进行探究、验证具有重要指导意义。
(四)教学建议
1.过程安排建议。
(1)引人
.我们的手很冷，怎样用简单的方法让我们的手变暖和 并说说其中的道理。
.冬天我们觉得很冷时，你有什么办法使我们的身体热起来呢
(2)讨论使我们身体热起来的原因
.这些方法是怎么使我们的身体热起来的
运动一血液循环加快
空调、取暖机、太阳、温泉一外界物质给予热量 盖被子、穿衣服一
(3)研究衣服能否生热的问题
.学生提出推测。
加穿衣服使我们热起来的原因一衣服能生热
加穿衣服使我们热起来的原因一衣服不能生热，衣服的作用是保温，阻止热量散发，同时阻挡冷气进人
.思考:早上起床及晚上躺人被窝时，你的被子是凉还是热的呢 这说明什么
.衣服到底能不能生热呢 我们怎么研究这个问题。
.小组讨论:设计实验方案，验证加穿衣服是否会给身体增加热量。
.交流研究方法。
.实验操作:将衣服叠好里面放人一支温度计，一段时间后看温度计上的读数是不是上升了，等等。
(4)交流新发现
.通过实验，有什么新发现 你现在是怎么认为的
.通过实验研究我们有什么新发现吗
.通过实验研究我们有什么新的想法吗
.通过实验研究我们有什么新的问题吗
2.几点说明。
1)本单元是以“热现象”的观察、发现、解释和假说为主线展开的，所以，在课的引人部分，要以现象的发现和体验为主要途径。课堂上不妨让学生动动身体，体验热起来的感觉。这样可以让学生打开思路，然后开始回忆平时让身体热起来的其他方法。让学生充分地自由地在小组内交流是一个不错的方式，这样可以增加学生发言参与的机会，调动学生更多的知识和经验储备，这对后续的活动都是很有帮助的。教师也可以利用多媒体，给学生看一些图片或录像，让学生更多地感知身边的“热现象”。
2)研究“衣服能否给身体增加热量”这个问题，对于学生来说是很有趣的事情。首先，我们在天气变冷的时候，很自然地就想到增加衣服，以便御寒。那么穿衣服是不是像“烤火”一样，使身体得到了更多的热量呢 当学生有不同意见时，教师可顺势提出 各种疑问，对学生思维的矛盾进行推波助澜。
衣服是否能给我们人体带来热量 我们可以用什么方法来检验 建议让学生先提出实验方案，并进行猜测一可能会发生怎样的结果，不同的结果又能说明什么。这里实 验方法的设计、实验前的假设是开展好活动的重要前提。
3)用我们得到的实验结果来进行解释，这个活动也是很有意义的。既然实验结果证明了衣服本身是不能提供热量的，那么为什么我们多穿衣服还是感觉更热了呢 这个问 题，让学生自己先去思考，留着到后面的课堂学习时再解决。第2课给冷水加热
(一)背景和目标
上一节课学生们探讨了如何给身体增加热量的问题。这节课要让学生在课堂上经历一次给冷水加热的观察活动。这项活动中，关注水在加热过程中的变化是重点，因为这之前，学生们只关注到冷水的温度会升高，而其他的变化被习惯性地忽略了。
这项观察活动设计得有趣并且容易操作，能自然地引向热膨胀现象的观察。
首先让学生在密封的小塑料袋中装一些冷水，浸没在热水里，静静地观察冷水袋有什么变化。学生会观察到什么现象呢 密封水袋会慢慢地从热水底部浮到水面。这个现象将引起学生极大的兴趣，这是怎么回事呢 是什么原因让冷水袋浮到水面上呢
教师可以引导学生从物体沉浮的角度去思考，然后在此基础上设计进一步的探究活动。一般学生会认为这袋水在受热过程中变轻了，所以会浮起来，教师可以直接用天平指导学生进行测量。学生还会考虑到体积的变化上来，教科书设计了一个实验，引导他们从覆盖在灌满水的试管的气球皮的变化来观察。
如果学生一开始就提出水在变热的过程中体积发生了变化，教师也应和学生一起分析水的重量是否发生了变化，因为物体在水中的沉浮受物体的重量和体积两个因素的共同影响。
科学概念
.水受热以后体积会增大，而重量不变。
过程与方法
.从影响物体在水中沉浮的因素去分析水受热后产生的变化。
.设计实验，观察水受热以后重量和体积是否发生了变化。
情感态度价值观
.乐于发现新的问题，愿意积极探索。
(二)教学准备
为每组准备:可封口的小塑料袋，水槽;热水，冷水;天平，试管;气球皮，剪刀
橡皮筋。
(三)教科书说明
内容有两页，分两个部分。
让学生充分表达自己的想法，这样可以看看学生的原有知识水平。学生会有很多方法，在他们已有的经验中可以很方便地解决这个问题。而教科书设计的方法:把冷水装在密封塑料袋里浸人热水中加热，也是一个简单易操作的方法，同时又是一个可以引出进一步探究活动的方法。它是引发本单元后续一系列活动的“导火索”。
所以，在实际的加热活动中，不仅要观察冷水是否变热了，更要关注冷水除了温度升高了，还有其他变化吗 很显然，过一段时间，水袋会慢慢浮到水面上来。同时，教科书还进一步让学生再观察:“把这一小袋加热了的水放在冷水里，它是沉的还是浮的 ”这是引发探究问题的重要现象。如何引导学生提出问题一做出解释(或推测)一设计实验研究是接下来的关键。教科书在这部分通过提示框:1.水在变热的过程中，如果重量发生了变化，它的沉浮也可能发生变化;2.水在变热的过程中，如果体积大小发生了变化，它的沉浮也可能发生变化。启发学生从影响物体沉浮的主要因素:重量和体积大小方面去思考促使水袋上浮的可能原因。这部分，教师可充分让学生发表自己的观点，一方面可以了解学生面对问题会怎样进行思考;另一方面可让学生对他们自己提出的解释(或推测)有一个辨析的过程。最后把问题聚焦到在水的重量不变的情况下，体积的变化引起了水袋的沉浮，而水的体积变化是由于水的温度变化决定的。
第二部分:研究水受热上浮的原因
通过上部分的交流和讨论，明确了需要探究的问题，接下来是怎样实施探究。教科书通过图示呈现了学生可以采用的实验观察方法。当然也可以让学生设计出他们自己的研究方法。
在用教科书设计的方法观察体积是否发生变化时，一定要在试管装满水。比较好的方法是把整支试管完全浸没在水中，然后在水中用气球皮把试管口蒙住扎紧。如果试管里没有装满水，残留有空气，那么当给试管里的水加热时，里面的空气也受热了。蒙在试管口上的气球皮面向上凸起，是水受热体积增大引起的，还是空气受热体积增大引起的，我们就无法做出判断了。
有些老师可能会说，试管里留些空气，这样实验效果明显。如果要故意借助空气的受热膨胀而使气球皮明显向上凸起，来说明水在变热过程中体积确实增大了，这是“伪科学”，千万做不得!其实，这部分的活动，学生们不能明显地观察到试管里的水受热后体积到底有没有增大，它所产生的教学意义和价值反而更大:一是让学生意识到事物的有些变化是十分微小的，需要仔细的观察才能观察到;二是可以引发进一步的探究活动一“水受热后体积到底会不会增大 我们怎样能比较明显地观察到体积的变化 ”这也正是下一节课要重点开展的活动。所以，这一项活动与第3课的“水的体积变化的观察”活动是有联系的，是形成良好结构的两项活动。
(四)教学建议
1.过程安排建议。
(1)引人
.提出问题:要使一杯冷水变成热水，有哪些方法
.师生交流。
(2)给塑料袋里的冷水加热
.在密封的小塑料袋里装满冷水，然后浸人热水盆里。
.仔细观察冷水袋的变化。
.根据看到的现象尝试做出解释。
.小组讨论，谁的解释更有说服力。
.全班交流。
.物体在水中的沉浮和哪些因素有关
.冷水由沉变浮能不能用物体沉浮的几个因素来进行解释
.再次对冷水袋上浮的原因做出自己的推测。
(3)研究热水上浮的原因
.我们怎么去证明我们的推测(或假设)
.设计方案。
.研究水在变热过程中重量是否发生变化。
.研究水在变热过程中体积是否发生变化。
(4)分析整理
水在变热过程中哪些方面发生了变化。我们观察到了什么现象 有什么疑问
2.几点说明。
(1)让冷水变成热水，是学生们在生活中经常遇到，并已经试着去解决过的问题。所以，这个问题的提出，学生们会有很多想法，甚至是一些奇思妙想。而我们的关注重点不在这里，我们希望学生通过给水加热，观察水在变热过程中会发生什么变化。所以，怎样给水加热只是一个引人活动，不宜花太多的时间。
(2)给密封在小塑料袋中的冷水加热，是一个会引起学生惊奇的实验。因为大多的学生都不曾观察到这样的现象。学生的“意外发现”，会成为探究的热点。这个短时间的观察活动很重要，建议教师一定要准备充足的材料，尽可能地让学生近距离去经历这个观察过程，并让学生有充足的时间讨论。教科书的提示框可以引导学生找到解释现象的关键。
(3)这节课有好几项活动，如何合理安排活动，是我们设计者要精心考虑的，不能让太多活动分割课堂的时间，我们要保证活动的整体性，也不能把活动都抛给学生，使学生活动的效率得不到保证。
第3课液体的热胀冷缩
(一)背景和目标
前一节课学生已经发现，冷水在加热过程中体积增大了，本课我们将和学生一起进一步研究“水在受热或受冷后的体积变化”问题。这一活动，不仅仅是为了使学生获得水具有热胀冷缩性质这样的认识，而且要他们通过观察水的热胀冷缩现象，体验到不断改进实验和观察方法的重要性。
水有热胀冷缩的性质，那么其他的液体也有这种性质吗 教师要提醒学生不要急于做出回答。如果要回答这个问题，需要开展相应的观察实验予以证实。当学生对其他液体进行研究之后，是否就可以肯定所有液体都有热胀冷缩的性质了呢 教师还要提醒学生，我们还不能得出这个结论，因为我们只研究了几种液体，只能说明我们研究的这部分液体有这样的性质。教科书设计的“其他液体是否有热胀冷缩现象”的活动，把学生们的探究活动向着更广阔的方向拓展，也是对严谨科学态度的培养。
科学概念
.水受热时体积膨胀，受冷时体积缩小，我们把水的体积的这种变化叫做热胀冷缩。
.许多液体受热以后体积会变大，受冷以后体积会缩小。
过程与方法
.改进实验以达到更好的实验效果。
.制作一个简易的观察水的体积变化的装置。
.用科学知识解释生活中的现象(比如瓶装水为什么不装满)。
情感态度价值观
.意识到学习科学知识，要运用到日常的生产和生活。
(二)教学准备
为每组准备:平底烧瓶，玻璃管，橡皮塞;冷水，热水，温度计。为全班准备:多种瓶装和盒装液体。
(三)教科书说明
内容有3页，分两个部分。
第一部分:水的体积变化的观察
活动延续了前一节课的话题，研究直接指向水受热或受冷后的体积变化。学生在前一节课中观察到:水在受热后，试管口的气球皮似乎鼓起来了。那么如果水更热了以后会怎么样呢 教科书中两个孩子的对话，表明了他们观察到的现象和观察中遇到的困难一“这两杯水，哪一杯更热 ”“唉，看不出来了，气球皮鼓得差不多”。这个时候学生发现由于实验现象不明显，通过观察气球皮鼓起的状态，不能很准确地判断两杯水的冷热情况，于是学生开始有了寻找其他实验方法或改进当前实验方法的需求。在组织这部分活动的时候，教师要紧紧抓住学生已经有的认识和困惑，引导学生深人思考一“放在杯中的水变热后的体积变化最明显的现象是什么 ”学生们会猜测:水面会上升。要能清楚地观察“水”这种特殊的物质受热后的体积变化，我们该怎么办
教科书引人的是一个平底烧瓶和红水的新装置，让学生针对新的实验装置进行讨论。学生可能会提出:玻璃管内的水不能漏出来、贴标签、画记号、用放大镜，等等。教师可顺势引导并采纳一些可行的建议。在明确了各项实验改进措施之后，教师再请学生猜测:水受热之后可能观察到什么现象 实验时建议教师可给学生们相对长一点的时间，同时要求他们按一定的时间间隔记录细管中水面的高度变化。在之后的观察实验中，学生们会发现:开始水面慢慢上升，然后快速上升，再慢慢上升，后来停止上升，最后慢慢下降。这是一个非常有意义的发现。教学的重点可以放在对所发现现象的描述并尝试着做出解释上。在教学中，教师需要对“膨胀”和“收缩”两个词加以解释，使学生在观察活动中有较准确的语言加以描述。这个实验，不仅仅是观察水受热以后体积的变化，还要观察水受冷以后的体积变化，引导学生认识水热胀冷缩的现象。教科书提供的这个实验简单易操作，建议让尽可能多的学生亲历实验。在此基础上，教科书又安排了一个让学生“依据水的体积变化，推测水的冷热变化”的活动。
这项活动将前面的学习成果再次提升，从实验的现象引导学生关注身边温度计的原理。这个设计是水到渠成的一个环节，不仅可以让学生新的认识得到巩固，而且更拓展了学生的思维深度。
第二部分:其他液体也热胀冷缩吗
水有热胀冷缩的性质，那么生活中其他的液体也会有热胀冷缩的性质吗 这样的想法是学生在实验基础上自然生成的。也许学生不一定会提出来，但已经是学生现实基础上的一种成熟的需求。那么怎么引导学生去进行探究呢 教师在这个部分可能需要根据可以提供的材料，有选择性地进行设计:1.对于身边易得、价格低廉的液体，让学生再次经历与“水”一样的探究过程，观察体验其他液体热胀冷缩的性质。2.进行思维探究活动。即让学生通过观察和思考“为什么诸如啤酒瓶或饮料瓶里面的啤酒、饮料都不会装满”等问题，认识到这些液体也有热胀冷缩的性质。
建议教师多准备一些液体供他们选择，如酒精、醋、食油、豆奶和饮料等，在实验之前让学生进行充分的猜测，之后用较多时间放手让学生自主地讨论。这样就可以把学生们的探究活动向着更广阔的方向拓展。在探究活动过程中，要注重对学生进行严谨科学态度的培养。
(四)教学建议
1.过程安排建议。
(1)引人
.今天，我们继续研究:水在受热或受冷后，体积究竟有没有发生变化，怎样变化
(2)水受热受冷后体积的变化研究
.讨论观察实验的方法。
.怎么让现象更明显呢
.师生交流。
.确定方法。
.小组实验:观察水受热后体积发生的变化;观察水受冷后体积发生的变化。
.观察温度计液柱的变化和水温的关系。
.小组交流、讨论。 (3)讨论其他液体的热胀冷缩
.提问:其他液体有热胀冷缩性质吗
.生活中为了防止液体热胀冷缩引起危害，有些什么措施呢
(4)整理、小结
.哪些液体会热胀冷缩
.温度计是根据什么原理设计的
.还有什么新的问题
2.几点说明。
(1)怎样能更清楚地观察到水受热后体积的变化，讨论改进实验装置和方法是这课的一个重点活动。教师需要了解学生的已有经验是什么 学生能够想到的是什么样的装置 把设计的实验建立在学生已有经验上，可以更好地调动学生的参与和思考。教科书中的几句引导语可以引导学生发现更有效的实验方法。
(2)“温度计雏形”的引人是个有意思的活动，建议教师准备一支温度计，在实验的时候将温度计也放人热水或冷水中，学生会发现，液柱在发生变化，受热上升，遇冷下降。这个过程可让学生意识科学课程的学习是与生产、生活紧密联系的。常见的水银温度计、红水温度计是利用水银或酒精的体积随温度变化特性来测量温度的。如果有条件，可以让学生做一个“简易温度计”。
(3)其他各种液体的热胀冷缩现象观察，建议教师多准备一些材料。让不同的小组用不同的液体进行这个观察活动，然后交流，可以拓宽观察面，或许也更能吸引学生的探究热情。
第4课空气的热胀冷缩
(一)背景和目标
研究了液体的热胀冷缩之后，这节课让学生开始关注并研究空气的热胀冷缩现象。由于空气是肉眼看不见的，怎样借助其他物体的变化而间接地“观察”到空气体积的变化，是观察方法设计的难点。不过，有了前面液体体积变化观察的经验，学生们在设计观察方法时会从前面的经验中得到启发并进行迁移。因而，教科书很注重让学生自主思考、设计观察方法。当然，教科书还是通过观察实验器材及用文字作了提示。观察空气是否热胀冷缩的方法很多，除了教科书提示的利用气球来观察的方法之外，也可以用I.型玻璃管中液柱移动现象来观察空气体积的变化……只要学生们设计的观察方法有利于观察空气的热胀冷缩现象，都可以在课堂上让学生去实践。
观察了空气的热胀冷缩现象，还希望学生能对空气和水的热胀冷缩现象作一比较，进而尝试着对空气和水的热胀冷缩现象做出解释。怎样解释 教科书先让学生们做一个游戏:模拟空气“微粒”的运动，这是个非常值得尝试的活动。这项活动，相信对学生建构“热能”、“热运动”、“热膨胀”等科学概念会有帮助。因为从物质结构的角度看，膨胀是由于物质中邻分子(或原子)之间的平均距离增大所造成的。那么怎么让学生去想象物质的这种“微粒运动”呢 通过角色扮演的模拟活动，把一种抽象的运动用直观的“模型”表达出来，学生们或许真能建立起他们自己的关于“热运动”、“热膨胀”的认识呢!
科学概念
.气体受热以后体积会胀大，受冷以后体积会缩小。
.热膨胀现象与物体内部微粒的运动有关。
过程与方法
.用多种方法观察空气的热胀冷缩现象。
.用文字或图画进行描述和交流。
.尝试用“模型”解释现象。
情感态度价值观
.对热现象产生更浓的探究兴趣。
(二)教学准备
为每组准备:烧瓶、I.型玻璃管;热水、常温水、冰水;锥形瓶、气球。
(三)教科书说明 内容共3页，分两个部分。
第一部分:观察空气是否热胀冷缩
延续前一课的活动，我们的研究内容从液体转移到了气体一空气是否也具有热胀冷缩的性质 有了液体的研究经验，学生会对空气的热胀冷缩有比较正确的推测。怎么用具体的、可见的实验来验证推测呢 或许可以让学生自主思考开展研究(教科书通过实验装置图进行了研究的提示指导)，给学生一个知识和技能迁移的实践机会。
如何从充满周围空间的空气中取出一部分进行研究呢 学生们会提出用一个容器装。有了前面研究水的装置，他们会想到容器的密闭性问题。用于密封的材料可以选用胶带纸、橡皮泥、黄泥球、橡皮塞等。由于空气是看不见的，如何将这一现象变成可观察的 怎样才能观察到容器内的空气膨胀了 可以尽可能地放手让学生大胆设想。常用的几种方法有:A.通过容器的鼓凹来发现。空气总是充满容器的空间，当容器凹时，说明空气体积变小;当容器鼓时，说明空气体积变大。这种方法适用于软塑料瓶、软包装饮料盒及易拉罐。B.借助其他能鼓凹的物体来发现，例如教科书第33, 34页插图的提示，可以在烧瓶口上套小气球。C.用红墨水封口的液体热胀冷缩装置，观察烧瓶受热或受冷时红墨水的移动情况。无论学生们想出怎样的方法，只要有条件办到，都不妨让他们去实践一番，以使他们获得更多的直观经验和成功带来的喜悦。
在之后的交流中，除了明确空气也有热胀冷缩的性质，还可以指导学生将空气的这一性质与水相比，讨论两者的热胀冷缩有什么不同的地方 鼓励学生通过比较有新的发现。例如:空气变化得更快、体积变化也比水明显。对学生们的这类发现应给予肯定，给他们充分的机会交流、探讨，这个活动不可忽视。
第二部分:怎样解释热胀冷缩现象
学生在之前的活动中，已经对空气体积的变化有了感性的认识。那么怎么解释空气的热胀冷缩现象 这部分，教科书设计了一个班级游戏活动:将“微观世界”放大，让学生们扮演一个个的空气分子，模拟空气分子的热运动。把一种看不见，摸不着，但又实际存在的现象用一种模拟的方法展示在我们眼前，这是一个很有趣也很有价值的活动。模拟空气“微粒”运动的游戏，是对热胀冷缩现象解释的直观模型，这是一种值得学生学习和运用的解释手段。这个“模型”游戏直观地解释了自然界热胀冷缩的现象，也同时为后续研究固体热胀冷缩现象奠定了基础，是一个比较重要的活动。
(四)教学建议
1.过程安排建议。
(1)引人
.液体有热胀冷缩的性质，那么空气有这样的性质吗
.今天，我们一起来研究:空气在受热或受冷后，体积会怎样变化
(2)空气受热受冷后体积的变化研究
.讨论观察实验的方法:怎么能清楚地观察到空气的热胀冷缩现象
.师生交流，确定方法。
.小组活动:观察空气受热后体积发生的变化;观察空气受冷后体积发生的变化。
.小组交流、讨论。
(3)怎么解释热胀冷缩现象
.温度变了，怎么会引起物体的体积发生变化呢
.模拟空气“微粒”运动的游戏。
.一起建立我们自己的假说。
2.几点说明。
(1)让学生自己设计一个观察空气热胀冷缩的实验装置还是有一定困难的，所以教师的引导非常重要:我们要看到原本看不到的空气的体积变化，是需要借助于其他物体的。教科书提示框的内容是学生进行交流、讨论的一个平台:如果瓶内的空气体积膨胀，瓶内的空气就会往外挤。只要想办法观察到瓶内的空气在往外跑，我们就知道瓶里的空气在膨胀了。教师可以用较充分的时间让学生自主设计各种可能想到的实验方法。气球、液柱、泡沫塑料球……都是可以一试的材料。
(2)教科书设计观察空气在热水、常温水和冰水中的体积变化，是对热胀冷缩现象的一个重要体验。因为空气的热胀冷缩非常明显，当学生看到气球在热水中鼓起来，而在冷水中迅速回缩，甚至有可能被吸人瓶子内，这个体验将很深刻地留在学生的脑海中。同时也能比较出液体和气体热胀冷缩的区别来。可以准备一些冰块来进行观察实验活动。
(3)模拟“微粒”运动的游戏，我们可以让学生在教室内自由组合，也可以到走廊或者操场上进行。这个活动体验有着多方面的教学意义，指向了对物体热胀冷缩性质的本质解释。学生们只有去实践、体验过了，才能理解其中的意义所在。组织学生尝试一下吧，会有许多收获的。
第5课金属热胀冷缩吗
(一)背景和目标
学生认识了水、空气都具有热胀冷缩的性质后，此时会很自然地想到另一个问题: 固体会不会也热胀冷缩呢 教科书选择金属固体物让学生开展这方面的观察研究活动。
第一项活动是观察铜球的热胀冷缩。铜球是个球体，加热后，各个方向上都会产生相同程度的膨胀变化。用铜环可以方便地检测到加热后铜球各个方向上的胀大变化，这有利于让学生认识到物体的膨胀是立体的膨胀。当然生活中有许多物体是条状的或平板状的，它们的热膨胀只是更明显地反映在长变的变化或面积的变化上。
有了铜球立体膨胀现象的认识及观察方法的学习，学生们就可以试着去设计观察其他形状的金属物体热胀冷缩现象的实验了。受铜球观察活动的影响，学生们可能会想到找一个圆形的金属薄片(垫片或游戏币等)来观察研究它是否会热胀冷缩:在一块木板上水平并排钉两颗小钉子，两钉间的距离接近等于金属圆片的直径，让金属圆片平贴着木板下滑，正好能通过两钉间的空隙，然后把金属圆片加热，观察加热后的圆片是否还能同样通过两钉间的空隙。如果不能通过，说明金属圆片加热后膨胀了。当然学生也会比较容易想到教科书第37页设计的活动:找一根金属条，观察加热后长度是否发生变化。
观察过两三种金属的热胀冷缩现象后，可以向学生提出“金属都热胀冷缩吗 ”的问题。学生们在第3课“液体的热胀冷缩”一课曾做过类似问题的思考和讨论，相信他们此时不会简单地做出结论。这里再次提出相似问题的思考，一方面是强化学生的意识，仅仅靠一两个事实就不全称定义是不严谨、不科学的;另一方面，这项活动更大的意义在于引导学生关注其他更多金属物体的“热胀冷缩”现象，包括对其他非金属物体的关注。
从而认识到“任何现实的事物都是特殊性和普遍性、个性和共性的有机统一。”比如，金属锑和秘是热缩冷胀的，还有水在4 0C以下也是热缩冷胀的。
科学概念
.许多固体和液体都有热胀冷缩的性质，气体也有热胀冷缩的性质。
.有些固体和液体在一定条件下是热缩冷胀的。
过程与方法
.设计简单易操作的实验活动，有效地观察金属固体体积变化的现象。
.正确使用酒精灯给物体快速加热。
.对生活中的现象尝试用模拟实验加以解释。
情感态度价值观
.对探究各种物体的热胀冷缩现象表现出更浓的兴趣。
.初步意识到事物遵循普遍的变化发展规律，但也有特殊性。
(二)教学准备
为每组准备:酒精灯;铜球热胀冷缩演示器;钢丝条、刻度尺、作支架用的木块等
图片、资料。
(三)教科书说明
内容共3页，分三个部分。
第一部分:观察铜球的热胀冷缩
这一课的活动是根据学生在前两课学习的基础上自然产生的探究需求设计的。固体(金属)的热胀冷缩现象相比水和空气，较难以观察。如果一开始就让学生自主开展观察研究活动，会有一定的难度。因此本课的第一部分“观察铜球的热胀冷缩”，是直接以图文的方式呈现观察的方法和具体步骤。教师在教学时，可以直接出示铜球热胀冷缩的实验材料，通过分析材料，引导学生思考和提出研究的方法与过程。而且在这个活动中，还要特别强调使用酒精灯和不可直接触摸加热后的铜球等安全问题，以防止烫伤。这个活动，可以考虑由教师进行演示实验，如果采取有效的预防措施，也可以组织学生小组实验，例如给学生准备棉质的手套、大量冷水，等等。通过实验，学生会发现铜球也具有热胀冷缩的性质。
第二部分:观察钢条的热胀冷缩
有了前面观察铜球热胀冷缩方法的讨论和实践，我们就可以让学生尝试着去观察其他金属物体的热胀冷缩现象了。比如生活中常见的铁片、钢丝等，它们会热胀冷缩吗 这部分教学时，可给每个小组提供圆形的金属垫片或钢丝条等，让学生们根据观察材料思考、讨论、设计实验方法。教师只要稍作提示:怎样观察金属片的面积是增大了或是缩小了，怎样观察金属条的长度是增长了或是缩短了 相信学生们能想出各种有效的观察方法来。教科书这部分安排的活动是观察钢条的热胀冷缩，主要是考虑到，第一，这一观察实验活动让学生自主开展相对容易些。第二，加热后钢条长度是否发生变化，是借助一根大头针，通过观察大头针的倾斜程度，把钢条的细微变化“放大”，让学生能直接看到加热的钢条的“膨胀”，这可以使学生对热胀冷缩现象的认识变得更深人更具体。另外，像这一类膨胀效应在实际生活中比较多见。比如学生可能都在生活中观察到铁桥、火车行驶的钢轨等连接处留有一些间隙。通过金属条受热膨胀现象的观察认识，容易让他们把新的认识和生活中的现象建立联系，促进他们对这种设计和做法意义的理解，使科学学习与生活应用联系起来。
第三部分:金属热胀冷缩吗
铜球会热胀冷缩，钢条也能热胀冷缩，那么是不是可以说金属都能热胀冷缩呢 这个问题的提出是对学生科学素养的一种检测。相信学生们会认识到需要对更多的金属物体进行观察研究，才可做出概括。当然学生也马上会意识到对所有金属物体进行观察是不可能、不现实的。比较有效的解决办法是，了解前人已经获得的研究成果，这也是一种非常重要的研究方法。
教科书提到了热缩冷胀的两种金属锑和秘，还有单元后资料库介绍的“热胀冷缩和冷胀热缩”的内容，都可以让学生去阅读。通过阅读，他们了解到自然界确实存在物体的热缩冷胀现象，这可以进一步强化学生不可根据一两个事实而做出整体性概括的意识。
那么，通过前几课的学习，前几项活动的经历，虽然我们还不能说金属都有热胀冷缩的性质，液体、气体都有热胀冷缩的性质。但是，我们还是有必要让学生对之前所观察到的一个个单个物体的热胀冷缩现象的认识做个提升。也就是需要组织学生回顾一系列观察实验的现象，并进行分析、归纳和概括，将学生已有的关于水有热胀冷缩的性质，
空气有热胀冷缩的性质，铜球和钢条有热胀冷缩的性质认识，提升为许多物体都有热胀冷缩性质的认识。同时需要引导学生思考教科书最后一段文字中的“……”所蕴涵的意义。这一研讨活动有两层含义:一是强调科学探究中严谨的科学态度，仅仅靠一两个事实就进行完全概括是不严谨的;二是为学生的课后探究留出了空间，省略号所涵盖的探究活动会接连不断地出现，这也正是我们所期望的。
(四)教学建议
1.过程安排建议。
(1)引人
.固体有热胀冷缩的性质吗
.让我们找几种金属材料来观察研究它们是否会热胀冷缩。
(2)观察铜球的热胀冷缩
.讨论观察实验的方法:怎样检测铜球被加热后体积有没有增大
.师生交流。
.确定方法。
.小组观察实验:观察铜球受热后体积发生的变化;观察铜球受冷后体积发生的变化。
.小组交流、讨论。
(3)观察钢条的热胀冷缩
.设计一个实验装置，观察钢条的变化。
.小组实验。
.交流现象和结论。
(4)金属热胀冷缩吗
.铜球和钢条都有热胀冷缩的性质，那么是不是所有的金属都会热胀冷缩呢
.资料学习。
2.几点说明。
(1)观察铜球的热胀冷缩，是在学生已有“水、大多数液体、空气都有热胀冷缩性质”的基础上进行的一个活动，在活动之前，学生基本都会认定铜球是有热胀冷缩性质的，让学生亲眼看到铜球在受热、受冷过程中的变化，在于培养一种科学的求证态度。小组实验和演示实验都可以进行，前提是注意安全。
(2)观察钢条的热胀冷缩实验，意义有多方面:①让学生借助其他物体的变化来判定物体的热胀冷缩。②钢条在温度改变的情况下长度发生的变化，可以更形象地让学生联系到生活中的一些应用，比如铁轨，铁桥等。
(3)金属热胀冷缩的讨论，是延续前面有关液体热胀冷缩的讨论。让学生意识到，从个别到一般的概括是需要大量事实依据的，并要看到事物的特殊性。教科书也列举了锑和秘两种特殊的金属，让学生认识热缩冷胀现象的存在，而且这种特殊性质也被运用到了人类的生产、生活中了。建议教师组织学生课外查询资料，更全面地了解物体的热胀冷缩现象。
第6课热是怎样传递的
(一)背景和目标
在前五课的学习中，学生们不断地在经历着给物体加热的活动。特别是第5课，用酒精灯给金属物体加热，他们已感觉到了在加热过程中，金属物体会快速地热起来一铜球、钢条很快就变得烫手，不可触摸。对于铜球、金属条会变热，相信学生们也能做出解释:因为酒精灯火焰的热传给了它们。那么，钢条在酒精灯上加热时，只是一端或其中一小部分与火焰直接接触，钢条的其他部位会热起来吗 如果也会热起来，热是怎样传过去的 “热是怎样传递的”研究话题就是在这样的情景下被提出来了。
在金属条的一端加热，另一端是否会热起来，学生们有着丰富的生活经验:如果将不锈钢勺的勺部浸在热水中，勺柄露在外面，过一会儿，勺柄也会热起来。尤其是在吃火锅、喝热汤时，如果把金属勺子勺部浸在汤锅中，一会儿勺柄就无法用手直接拿。这其中的原因就是热汤的能量传递到了勺子的勺部，然后又从勺部传到了勺柄。这里的热传递方式主要是靠传导。热传递的方式除了传导还有对流和辐射(请参阅本单元“参考资料”)。这个单元，学生主要观察和探究与“传导”相关的问题。这一课，学生将在教师指导下，通过实验观察热在金属条中的传递过程和方向。继而让学生尝试着自主设计实验，观察热在金属片中的传递过程和方向。然后综合观察结果，分析热传导过程中的共同特点，形成粗浅的关于热是怎样传导的认识。
科学概念
.热总会从温度较高的一端(物体)传递到温变较低的一端(物体);
.通过直接接触，将热从一个物体传递给另一物体，或者从物体的一部分传递到另一部分的传热方法叫热传导。
过程与方法
.设计实验观察热传导的过程和方向;
.用文字或图示记录、交流观察到的关于热是怎样传导的现象。
情感态度价值观
.保持积极的观察探究热传递的兴趣;
.体验通过积极思考和探究所获得的成功喜悦。
(二)教学准备
为每组准备:铁架台;铁丝(铜条)、热水;火柴、金属圆片、酒精灯、蜡烛油等。
(三)教科书说明
内容共两页，分两个部分。
第一部分:热在金属条中的传递
学生经历了液体、气体、固体热胀冷缩现象的实验后，知道热是可以传递的。特别是学生们在上一节课观察铜球、钢条的热胀冷缩时，更是明显地感受到了热的快速传递。同时，他们也可能相应地产生了一些疑问:钢条在酒精灯上加热时，只是一端或其中一小部分与火焰直接接触，钢条的其他部位怎么也会热起来 热是怎样传过去的 关于热传导的话题就这样被提出来了。
“热在金属条中的传递”观察活动分为两个层面。第一个层面的活动是用手(角虫觉)感受金属条中的热传递:把金属条的一端浸在很烫的热水中，用手触摸露出水面的那部分金属条，感觉露出部分的金属条哪里先热，哪里后热 每个地方的冷热程度是否一样 通过手的感觉，判断热传递的过程和方向。第二个层面的活动是设计直观的实验，观察金属条中的热传递:在一段铁丝上每隔一定距离用蜡(或黄油)粘上一根火柴棒，将铁丝固定在铁架台上，并使火柴棒都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一端加热，观察哪端的火柴棒先掉下来，火柴棒掉下的顺序是怎样的。然后对同样的装置，在铁丝的中间加热，推测并观察火柴棒掉下的顺序是怎样的。通过这两项活动，学生们能观察到，热总是从较热的一端逐步传递到较冷的一端的。用蜡(或黄油)粘在铁丝上的间隔相同距离的火柴棒，掉下来的时间间隔是不相同的，就说明了这一点。
第二部分:热在金属片中的传递
第一部分的活动，让学生“触摸”到了和“看到”了热的传递(准确地说是热传导)现象。这一教学环节希望学生能更深人地观察热传导现象。根据日常生活中的经验，学生们往往会认为热传导是一个线型的过程，经过上面的实验观察活动，似乎更强化了他们的这种认识。热传导真是这样的吗 教科书的这部分让学生观察:在涂有一层薄蜡的金属圆片的中心或边缘的一个点上加热，通过观察蜡的熔化情况，推测热在金属片上的传递方向和过程。这项活动，不仅拓宽了学生的探究思路，也会使学生对热传导产生新的认识。一些学生或许还会想到一个金属球中的热传递。通过深人的观察和思考，学生们会认识到热传递是一个从热源中心向四周各个方向逐渐扩散的过程。这样，学生在这部分的探究过程中，他们对热传递，确切地说是热传导的过程和方向，就有了更全面的认识和理解。
(四)教学建议
1.过程安排建议
(1)引人
.用酒精灯给金属条加热，一会儿金属条就会变得很热、很烫。我们能解释这种变化吗 热是怎样传递的呢
.简单交流原有的认识和想法。
(2)观察研究热在金属条中是怎样传递的
.把金属条的一端浸在很烫的热水中，用手触摸露出水面的那部分金属条。
.交流手的感觉。
.说说热在金属条中是怎样传递的。
.在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴棒，将铁丝固定在铁架台上，并使火柴棒都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一端加热。观察哪端的火柴棒先掉下来，火柴棒掉下的顺序是怎样的。
.用同样的装置，在铁丝的中间加热，推测并观察火柴棒掉下的顺序是怎样的。
.交流实验中的发现。
(3)观察研究热在金属片中是怎样传递的
.推测热在金属片中是怎么传递的
.怎样让金属片上的热传递可以“看到” 小组设计实验方案。
.交流实验方案:哪些办法可以进行实验研究。
.按照教科书实验设计装置图小组开展实验观察活动。
.交流实验中的发现。
(4)整理、概述对热传递的认识。
2.几点说明
(1)把金属条的一端浸在热水中，我们能感觉到金属条的另一端变热。这里有多个传热阶段:水一金属条;金属条热的一端一金属条冷的一端;金属条一手。当我们触摸露出水面的那部分金属条时，感觉金属条热了，热在金属条上传递的过程和方向是怎样的，怎样能让我们“看”到热的传递呢 对于这个年龄段的学生，实验设计是一个挑战。单元中的很多活动都在进行着这样的一种能力培养，我们不妨再次给学生足够的讨论与思考的空间。
(2)在一段铁丝上用蜡和火柴演示热的传递，实验操作是适合学生的动手能力的。在这个实验中，教师可以把握两个发展方向:①观察记录火柴跌落的先后顺序，描述热的传递方向;②根据精确的时间记录和一定的间隔设计，观察火柴下落时间与间隔距离之间的关系，描述热在传递方向和速度上的特点。
(3)热在金属片中的传递，对发展学生热传递的认识有着重要的意义。建议将此活动安排成小组活动，让学生尽可能亲身体验。应特别强调注意安全。
第7课传热比赛
(一)背景和目标
通过前一课对热传导的深人观察研究，学生们已经认识到热总是从温度较高的部分传向温度较低的部分。那么不同材料的物体放在相同的热源中，它们导热速度相同吗 哪个快，哪个慢 通过设计研究导热比赛的活动，学生将学习区分热的良导体与不良导体，进而理解，不同导热性能的物体有着不同的用途，生活中我们要根据需要选择不同导热性能的材料。本课有两个活动:
第一，三种不同材料的勺子一塑料勺、木勺与钢勺，把它们放在同一杯热水中，观察它们导热的快慢。钢勺的导热性能较好，我们把这种材料称为热的良导体;而像塑料勺、木勺的导热性能较差，我们把这样的材料称为热的不良导体。生活中，人们在制造物品时需要根据不同材料的导热性能选择相应的材料。
第二，像钢这样的金属材料导热性能好，那么是否所有的金属材料导热性能都一样呢 通过实验研究铜、铝、钢三种不同的金属材料，认识它们的导热性能是有所差异的。
科学概念
.不同材料制成的物体，导热性能是不一样的。
.像金属这样导热性能好的物体称为热的良导体;而像塑料、木头这样导热性能差的物体称为热的不良导体。
过程与方法
.进行不同材料物体热传导性能的比较实验。
.分析热的良导体与热的不良导体在生活中的运用。
情感态度价值观
.发展对探究的浓厚兴趣;
.意识到实验方法的选择和改进会对实验数据的准确性产生影响。
(二)教学准备
为每组准备:塑料勺、木勺、钢勺;杯子、热水、蜡烛;钢条、铝条、铜条。
教师演示用:酒精灯;蜡烛油、火柴棒;铜、铁、铝金属导热性能演示器。
(三)教科书说明
内容共两页，分两个部分。
第一部分:塑料勺、木勺、钢勺的导热比赛
前一课的研究活动突出的是纵向探究，而“哪个导热快”这一活动注重的是横向比较。塑料勺、木勺与钢勺相比，哪个导热快 具有一定生活经验的五年级学生，他们会觉得这个问题实在太简单了，当然是钢勺导热快。木勺和塑料勺比较呢 这就难说了。怎么来比较它们的导热速度 请学生们自己思考设计研究方法。如把三种勺子同时放人热水中，用手握住另一端或在柄上涂上易熔化物。对钢勺的导热性能强这一现象如何做出解释呢 可直接告诉学生像钢这样导热性能好的物质是热的良导体，像塑料这样导热性能较差的物质是热的不良导体。当学生们有了热的良导体与热的不良导体这一初步认识后，再让他们联系生活经验回忆还知道有哪些热的良导体与不良导体 在生活中是如何运用的 学生可能会举出很多事例，如锅用铁制成，而锅柄用塑料或木头制成;我们用的隔热垫一般都是用塑料或木头做的……这样可使学生加深对两个新概念的认识。
第二部分:铜丝、钢丝、铝丝的导热比较
学生经历了不同材料勺子的导热性能比较实验后，可能会提出进一步深人研究的问题，如铜、铁、铝等都是金属，都是热的良导体，它们的导热性能相同吗 可以鼓动学生根据生活经验做出推测，并设计实验方案。有些学生可能会照搬前面的实验方法，用易熔化物体使得肉眼看不到的热传导能看得到;有些学生也可能会选择用手触摸的方法来判断哪个热得快。这项活动，需要为学生准备粗细、长短一样的铜丝、钢丝与铝丝等实验材料，教师要帮助学生认识到实验中需要控制的因素，还需要强调如何做到安全地实验。对于这个导热比赛的实验观察活动，教师可给予学生较多时间，为学生提供充足的材料后，让学生根据实际条件与效果选择实验方案，自主研究。如果学生选择用手触摸来判断，教科书第42页上的对话框提醒了学生实验中该注意的事项，如实验时逐个轮流动手做，要准备一盆冷水，要当心烫着手等细节。
学生们各自选择用不同的方法观察比较三种金属材料的导热性能后，要让他们充分地交流观察到(感觉到)的现象和做出的判断。学生们的观察结果可能会不同。在这样的基础上，教师演示教科书第42页下部设计的实验，让他们再次观察比较这三种材料的导热性能。通过多次实验，学生们会意识到实验方法的选择和改进，对实验数据的准确性有着很大的影响。这也是这一活动所期望达到的重要教学日标。
(四)教学建议
1.过程安排建议
(1)引人
.有时候我们希望物体传热的速度快一些，比如通过正在烧的锅底。但在另一种情况下，我们希望还是传热速度慢些较好，比如在锅柄上。不同材料制成的物体在导热方面有什么不同吗
(2)哪个导热快
①塑料勺、木勺与钢勺的导热比赛。
.不同材料制成的物体，传递热的速度是否相同呢 我们怎么研究这个问题
.出示实验材料:大小相同的钢勺、木勺、塑料勺。
.学生商讨实验计划并进行实验。发记录纸。
.交流汇报实验现象。
.不同的物体传递热的速度不同。像钢勺这种导热比较快的物体称为热的良导体，像木头、塑料这种导热比较慢的物体称为热的不良导体。
.请大家找找生活中，我们是如何使用热的良导体与热的不良导体的
②铜条、铝条与钢条的导热比赛。
.如果都是金属，它们传递热的速度是否相同呢
.提供材料，请学生根据书本中的提示，自主研究。
.学生实验活动。
.汇报交流:同样都是金属，但它们的导热速度也是不同的。
.实验中还有什么新的发现 遇到了哪些困难，是怎样解决的
(3)演示铜、铁、铝金属导热性能
.教师演示教科书第42页下部设计的实验，让学生再次观察比较这三种材料的导热性能。
.说说观察到的现象和想法。
2.几点说明
(1)认识了热在固体中的传递特点，来比较研究不同材料制成的物体的传热性能，是学生愿意也是可以完成的一个研究，教学中更需关注的是怎样激发和保持学生的探究兴趣。 (2)比较三种金属丝的导热性能的活动，日的主要不在正确区分出哪个导热性最好，哪个最差，重要的是让学生们各自选择用不同的方法观察比较三种金属材料的导热性能，通过交流意识到实验方法的选择和改进对实验数据的准确性有着很大的影响。这对今后的学习、工作和生活都有重要的意义。
第8课设计制作一个保温杯
(一)背景和目标
本课所设计的活动其实是对热的良导体与不良导体的解释和运用，帮助学生更深人地了解、掌握哪些是热的良导体，哪些是热的不良导体。本课有三个活动:
第一，将同样多的、相同温度的热水倒人大小相同、材料不同的杯中，观察哪一杯水凉得慢，让学生认识到热的良导体一金属吸热快，散热也快;而热的不良导体一塑料吸热慢，散热也慢。
第二，做一个保温杯，让学生根据已掌握的知识和生活经验及对各种材料保温效果的观察比较，明白制作保温杯该选用什么材料比较合适，是热的良导体还是热的不良导体。在热的不良导体中，哪种材料更好。
第三，按要求选择材料制作一个保温杯，并通过保藏冰块的比赛活动，检测研究制作的保温杯的效果。
设计制作一个保温杯也是这一单元的一个嵌人式的评价内容。它不仅要考察学生知识的运用和动手制作的能力，同时也要检验学生控制变量的能力，以及对实验数据整理分析的水平。
科学概念
热的不良导体，可以减慢物体热量的散失。
空气是一种热的不良导体。
过程与方法
根据热传递的原理设计制作保温杯。
研究哪种保温方法保温效果较好。
情感态度价值观
.激发设计研究保温杯的兴趣，能不断进行尝试和创新。
(二)教学准备
为每个小组准备:不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯;热水、温度计;不同材料
的杯子数个，相同材料的杯子五个，配套的盖子;泡沫塑料、毛巾、记录表。
(三)教科书说明
内容共两页，分两个部分。
第一部分:哪个凉得慢些
这部分一开始就让学生做一项观察活动:把同样多的、相同温度的热水倒人不同材料制成的杯中(不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯)，过几分钟后，这几杯水的温度还一样吗 哪杯最凉 学生根据已有认识和经验推测后，请他们用手触摸各种杯子的外壁，学生通过观察，会发现不同材料的杯壁，热的程度不一样，不锈钢杯很烫，而塑料杯不怎么烫。这种现象能使学生联想到前一课的“哪个传热快”的活动，不锈钢的传热速度比塑料的传热速度快。通过用温度计实际测量，学生发现三杯水的温度不一样了，怎么解释这种现象呢 教师可让学生进行小组讨论，发表各自的想法。如果学生能用热的良导体及热的不良导体进行解释，并且明白热的良导体吸热快，散热也快，所以热水的温度下降得快，那是我们期望的。若学生有困难，教师可让他们阅读资料库中的有关资料。
第二部分:做一个保温杯
做一个保温杯是这节课的重点，也是对热的不良导体的进一步运用。怎样使杯中的水凉得慢一些呢 教师可以让学生各抒己见。面对不同的保温方法，我们怎么选择呢 那得试一试哪种方法保温的效果更好。
教科书为学生提供了一张简洁有效的记录表，对五种保温方法进行对比。让学生经历这一活动是非常有必要的，教师应保证学生在活动中有充分的时间。实验前，教师应引导学生通过讨论明确实验中应该注意的事项，哪些变量必须保持相同，如倒人杯内的水量和温度;什么时候测水温;至少需要几个温度计;温度计的原始温度是否相同等相关因素。科学工具箱内已为大家准备好泡沫塑料及杯子，最难准备的实验材料已经得到解决，教师可以引导学生较好地完成这个实验。在测量等待过程中，教师可以让学生思考能做些什么，过多长时间进行一次测量等。
通过实验和记录，学生获得了一些数据。这些数据是引发学生深人思考的载体，教师要组织学生讨论:通过分析这些数据，发现了什么 有什么新的想法 然后让学生思考，我们的保温杯能使热水始终保持原来的温度吗 这一问题能促进学生深人地理解“保温”的含义。保温杯只能起到尽量阻隔热量的传递，但事实上还是会发生热量的传递。当保温杯内水的温度高于外界的温度时，保温杯所起到的作用是减缓杯内水的温度下降的速度;当保温杯内水的温度低于外界的温度时，保温杯所起到的作用是减缓杯内水的温度升高的速度。“保温”只能减缓物体温度的变化，而不能保持原来的温度，除非不断地进行加热或制冷。
第三部分:保藏冰块比赛
通过前面的学习，学生已经明白尽可能多地使用热的不良导体，是使保温杯的保温效果更好的一种方法。有了这样的基础，再让学生设计制作一个保温杯，要求杯外的包装厚度不得超过3厘米是有意义的。可以让学生以小组合作的形式完成，也可以独自完成。最后通过保藏冰块比赛，来检测各组保温杯的保温效果。这项活动可以让学生在课外进行。
(四)教学建议
1.过程安排建议。
(1)哪个杯中的水会凉得慢一些
.今天老师带来这么多杯子，知道这些杯子分别是用什么材料制成的吗
.如果在杯中倒人同样多的相同温度的热水，你们觉得哪个杯子中的热水会凉得慢一必
.学生做出推测，并说说理由。
.观察实验。
.交流汇报:用手捂在不同材料杯子的杯壁上有什么不同的感觉 什么原因引起的
.小结:热的良导体吸热快散热也快，所以水温降得快;热的不良导体吸热慢，散热也慢，所以水温降得慢。
(2)讨论怎样使杯中的热水凉得慢
.你们有什么办法让杯中的热水凉得慢一些 .小组讨论:使热水凉得慢的办法。
.小组交流，老师板书。
.你们认为哪个保温办法效果较好 学生做出预测。
.学生实验。引导学生注意倒水的时间、水的量、水的温度等变量要保持一致。
.交流实验结果及新发现。
(3)做一个保温杯
.利用提供的材料，小组讨论制作保温杯的方法。
.交流各组制作保温杯的方法，并讨论实验中应注意的事项。
.学生分组实验。
.交流实验结果，汇报哪种保温方法最为有效。
.能让热水一直保持原来的温度吗
(4)保藏冰块比赛
.选择合适的材料制作一个保温杯，杯外的包装厚度不得超过3厘米。
.课外进行保藏冰块的比赛，看看哪组的保温杯效果最好。
2.几点说明。
(1)这是单元中的一个综合活动，让学生利用本单元学过的知识进行一次运用，解决生活中的具体问题，教师要以足够的时间让学生参与该活动，同时也要注意与第1课“多穿衣服是否能给身体增加热量”的教学活动产生联系。
(2)制作一个保温杯。这个活动最好事先让学生在家里设计和实践过，这样可以利用更多的材料，动员学生家庭成员的力量和智慧，产生更多新颖而有效的方法，使学生获得更多的发展。
(3)保藏冰块的比赛是比较有趣的，学生乐于参与的。日常生活中，一般指的保温是保持热的物体的温度，比如热水、热饭、热菜等，这一实验是保持冰块的温度，这在学生的认识领域中可完善他们对“保温”内涵意义的理解。
四、评价建议
1.本单元的教学评价与整个教学活动的进程是密切联系的，在本单元各个活动的探究过程中，学生一直在经历提出问题，解决问题，寻求解释，提出假说等这样一些科学活动，教师应该在这些方面及时对学生进行有效的评价。
2.针对科学概念的评价，可以进行单元学习前后的相关对比调查，可以在单元学习前对学生进行关于“热”的知识检测，并在单元教学后再次进行调查，这样的调查对教师和学生都有积极的意义。
3.针对科学技能日标，可以在教学过程中，进行及时的记录和评价，把学生在活动中的发展状况及时反馈给学生，对有突出表现的学生予以积极的鼓励。
4.建议在进行本单元的过程性评价或终结性评价时，着重考虑以下方面:
(1)学生在课堂探究活动中，乐意参与各种关于热现象的实验，并在一系列的实验操作、观察、解释、交流活动中，积极获取新的认识。
(2)在小组活动中，愿意把自己发现的关于热的知识和大家及时交流，并能提出关于热的相关问题和设想。
(3)能在生活中分辨哪些物质是热的良导体，哪些物质是热的不良导体。
(4)将科学运用于生活，能根据需要，选择不同导热性能的材料，设计制作一个保温杯。
(5)能够利用热学方面的知识解释生活中的相关现象。比如铁轨每隔一定距离留有一定间隙，比如瓶装饮料一般不能装得很满，冬天手扶在木头上没有扶在铁块上觉得冷等。
(6)意识到事物遵循普遍的变化发展规律，但也有特殊性。
五、参考资料
热
热是组成物质的大量分子、原子无规则的运动。热与能紧密相关。其他形式的能可以转变为热能，热能也能转变成其他形式的能。
历史上对热的认识，出现过两种对立的观点。18世纪出现过热质说，把热看成是一种不生不灭的流质，一个物体含有的热质多，就具有较高的温度。与此相对立的是把热看成物质的一种运动形式的观点，俄国科学家罗蒙诺索夫就指出热是分子运动的表现。
针对热质说不能解释摩擦生热的困难，许多科学家进行了各种摩擦生热的实验，特别是朗福德的实验，他用钝钻头钻炮筒，因钻头与炮筒内壁摩擦，在几乎没产生碎屑的情况下使水沸腾;1840年以后，焦耳做了一系列的实验，证明热是同大量分子的无规则运动相联系的。焦耳的实验以精确的数据证实了迈尔热功当量概念的正确性，使人们摒弃了热质说，并为能量守恒定律奠定了实验基础。与此同时，热学的两类实验技术一测温术和量热术也得到了发展。
热学理论有两个方面，一是宏观理论，即热力学;一是微观理论，即统计物理学。这两个方面相辅相成，构成了热学的理论基础。
热运动
热运动是指构成物质的大量分子、原子等所进行的不规则运动。证明液体、气体分子做杂乱无章运动的最著名的实验，是英国植物学家布朗发现的布朗运动。1827年，布朗把藤黄粉放人水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，他奇怪地发现，藤黄的小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，而且每个颗粒的运动方向和速度大小都改变得很快，好像在跳一种乱七八糟的舞蹈。就是把藤黄粉的悬浮液密闭起来，不管白天黑夜，夏天冬天，随时都可以看到布朗运动，无论观察多长时间，这种运动也不会停止。在空气中同样可以观察到布朗运动，悬浮在空气里的微粒(如尘埃)，也在跳着一种杂乱无章的舞蹈。发生布朗运动的原因是组成液体或者气体的分子本性好动。比如在常温常压下，空气分子运动的平均速度是500米/秒，在1秒钟里，每个分子要和其他分子相撞500亿次。好动又毫无规律的分子从四面八方撞击着悬浮的小颗粒，综合起来，有时这个方向撞击力大些，有时那个方向撞击力大些，结果小颗粒就被迫做起忽前忽后、时左时右的无规则运动来了。
分子热运动的典型现象是分子扩散。气体扩散的现象是最明显的了:比如生活中香味的扩散，茉莉花一旦开了花，全家甚至邻居都可以闻到扑鼻香气;鱼、肉腐烂了，会弄得周围臭气熏天。组成液体的分子也很好动:比如，在一杯清水里滴人一滴墨水，墨水就会慢慢散开，和水完全混合。这表明一种液体的分子进人到另一种液体里去了，或者说液体分子在不停地运动。固体分子，同样也不很安分守己:比如把表面非常光滑洁净的铅板紧紧压在金板上面，几个月以后就可以发现，铅分子跑到了金板里，金分子也跑到了铅板里，有些地方甚至进人1毫米深处。如果放置5年以上，金和铅就会连在一起，它们的分子互相进人大约1厘米。再比如长期存放煤的墙角和地面，有相当厚的一层都变成了黑色，就是煤分子进人的结果。
热量
热量是由于物体间或者物体各个部分存在温度差别而在它们之间转移的能量。温度较高的物体放出能量，温度较低的物体吸收能量。热量总是从高温物体传到低温物体，或者由同一物体的高温部分传到低温部分。热量的单位是焦耳
热传递
热传递又称“传热”，是指热量从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分的过程。热传递通过热传导、对流和热辐射三种方式实现。在实际的传递过程中，这三种方式往往是伴随着进行的。
热传导
热传导又称“传导”，是固体中热传递的主要方式。是指在没有物质迁移的情况下，热量从物体的一部分传递给另一部分，或者从一个物体传递到另一个物体的过程。物体温度较高部分的分子具有较大的平均动能，这些分子由于碰撞而把本身的一部分动能传递给了温度较低部分的分子，使后者的平均动能增加而变热。
各种物体的导热性能不同。固体中金属导热性能最好，常用作传热的材料。羊毛、棉花、石棉、软木等物质不容易导热，常用作热绝缘材料。液体除了水银和熔化的金属外，导热性能很差。气体的热传导性能更差。
热对流
热对流是指依靠液体或者气体本身的流动而传热的过程，是热传递的一种方式。烧水时，水壶底部的水受热体积膨胀，密度变小而上升;上部冷水密度大而下降，引起水的上下循环流动。大气因下层受热而引起气流上下循环流动。这些因温度不均匀引起密度或压强的差别而自然产生的对流，称为“自然对流”。依靠外力推动气体或者液体内作相对循环运动而产生的对流，称为“压强对流”。例如，在某些发动机中，冷却装置里的水就是水泵来强迫它作循环流动的。
热辐射
热辐射是指物体以电磁波形式向外发射能量的过程，热传递的方式之一。物体所辐射的电磁波波长随温度而变，温度较低时，主要是不可见的红外辐射;在500 0C以上，则逐渐发射较强的可见光，直至紫外辐射。此外，物体温度越高辐射越强;表面越黑暗、粗糙，辐射也就越强。
由于热辐射既不是靠液体或气体的流动，也不是靠分子之间的碰撞，因此在真空中也可以进行。
热膨胀及其应用
在压力不变的情况下，物体因温度升高而增加其体积的现象，称为热膨胀。
一般物体在受热时，温度升高、体积膨胀，遇冷时，温度降低，体积收缩，称之为热胀冷缩。
物体热胀冷缩的原理，被人们广泛应用在日常生活和生产中。乒乓球被踩瘪了，浸人开水里烫一下，球内的空气受热膨胀，压力变大，就会让乒乓球重新鼓起来;烧开水里，壶里的水不能装得太满，防止水受热膨胀溢出来;铺设铁轨时，铁轨之间留下一定的空隙，使铁轨在夏天受热时有膨胀的余地;夏季安装高压输电线时，电线不能拉得太紧，让电线有伸缩的余地，否则天一冷电线收缩，就会绷断，造成事故。
在相同的温度变化下，固体、液体、气体的热胀冷缩程度是不同的，一般固体膨胀最小，液体较大，气体最大。
也有一些事物，它们的热膨胀有它的特殊性，比如水在4 0C以上是热胀冷缩，但在0 0C到4 0C之间却是热缩冷胀，这是水的反常膨胀。这样，水在4 0C时体积是最小的，密度是最大的。
水冷胀热缩的原理
物质的密度由物质内分子的平均间距决定。对水来说，由于水中存在大量单个水分子，也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子，而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大，所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合水分子中单个水分子个数决定。
具体地说，水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定。
当温度升高时，水分子的热运动加快、缔合作用减弱;当温度降低时，水分子的热运动减慢、缔合作用加强。综合考虑两个因素的影响，便可得知水的密度变化规律。
水凝固成冰、雪、霜时，水分子的排列比较“松散”，雪、冰的密度比较小。将冰熔化成水，缔合水分子中的一些氢键断裂，冰的晶体消失。0 0C的水与0 0C的冰相比，缔合水分子中的单个水分子数日减少，分子的间距变小、空隙减少，所以0 0C的水比0 0C的冰密度大。
在水温由0 0C升至4 0C的过程中，由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用，比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随温度的增高而加大，为反常膨胀。水温超过4 0C时，由于水中缔合数大的缔合水分子数日比较小，氢键断裂所造成水密度增加的影响较小，水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响，所以在水温由4 0C继续升高的过程中，水的密度随温度升高而减小，即呈现热胀冷缩现象。在4 0C时，水中双分子缔合水分子的比例最大，水分子的间距最小，水的密度最大，水的体积最小。
膨胀衔接处
固体膨胀产生的力量很大。建筑物中的钢筋受热时，如果没有足够的空间让它们伸展，那么膨胀所产生的力量足以使墙壁裂开，甚至倒塌。因此，建筑物各个组成部分之间应留有足够的空隙。这些空隙称为膨胀衔接处，可以让结合在一起的组件在温度变化时，有自由伸缩的空间。
长度变化很小的钟摆
钟摆的长度和摆动周期有关，会影响时钟的快慢，要保持时钟的准确性，就必须克服钟摆因温度高低变化所造成的长度变化。
克服的办法，是利用膨胀系数很小的木材，或利用三根直向的细钢条及两根稍粗的锌条做钟摆中段的材料。当钢条受热使钟摆伸长时，锌条的膨胀却反向伸长而使钟摆缩短。
在英国，当瓦特蒸汽机掀起了第一次工业革命的风暴以后，科学家和技术人员对热机的研究达到了空前的狂热。但是，一般的热学家和力学家都比较重视应用技术的研究。加之像瓦特、戴维这样一些对热力学做过开拓工作的人大都是在自学道路上成长起来的，不太擅长于运用数学和物理学的数理抽象方法进行研究，因此，热力学的真正的理论基础建立者并不是他们，而是兼有理论科学才能与实验科学才能的法国工程师萨迪·卡诺。
卡诺于1796年6月1日出生在巴黎。他的父亲拉查雷·卡诺在数学、物理方面也有很高的造诣，卡诺自幼受父萨油.卡诺(1796-1832 )亲的熏陶，进步非常快。
当时，法国的蒸汽机已增加到65台。这个数字虽然并不大，但这使卡诺有可能对蒸汽机进行深人的研究。卡诺发现，从外国进口的蒸汽机尤其是英国制造的蒸汽机在性能方面远远超过法国产的蒸汽机。在研究瓦特蒸汽机的过程中，卡诺最关心的当然是蒸汽机的热效率问题，即热能与机械能之间的转化问题。他发现，蒸汽机在将热能转化为机械能的过程中，除热能转化为机械能这一主要过程之外，还有许多辅助过程。而正是这些辅助过程阻碍了人们对能量转化进行深人研究。于是，卡诺决定舍弃这些辅助过程，采用一种抽象的数理分析方法，着重探讨热能与机械能的转化。运用这种科学方法，卡诺提出了一种理想热机理论，并以这种理想热机理论为基础，设想出一种理想热机。
1924年，28岁的卡诺发表了《关于火的动力及产生这种动力的机器》一文，阐述了他的理想热机理论。文章一开始他就谈到了在地球上观察到的许多现象都与热有关。在这篇论文中，卡诺明确指出，热机只能在具有温差的两个热源之间工作。当热从高温热源像瀑布那样流向低温热源时，热机才能做功。热机的效率与工作介质无关而主要取决于两个热源之间的温差。
他说:“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比，瀑布的动力依赖于它的高度和水量，热的动力则依赖于所用热素和我们可以称之为热素的下落速度，即交换热素的物体之间的温度差。”卡诺在1824年所论述的这些理论成果，实际上已包括了人们后来所总结出来的热力学第二定律:热只能在从高温热源转向低温热源的过程中做功。只是由于卡诺当时还相信热质说，因此对他所发现的这一定律作了错误的理论解释。
在《关于热动力以及热动力机的看法》一书中，卡诺还指出，最好的热机工作物质是在一定的温度范围内膨胀程度最大的物质。也就是说，作为热机工作物质，气体比固体和液体更有前途，具有更大的优点。他看到了气体作为热机工作物质的潜在优点，这就预示后来乃至今天普遍使用的内燃机的发展。
在初步提出热机理论之后，卡诺又继续进行了一些理论探索工作。此后，他逐渐放弃了热质说，而相信了热动说。这就使他对热能与机械能之间的转化有了新的认识。1830年，卡诺在一篇论文草稿中已明确地采用了热动说。此后，他还在热动说的基础上，根据他对热能与机械能之间的转化所作的研究，最先提出了热功当量的概念。与此同时，他还初步对热功当量进行了测定。虽然他所测得的热功当量的数据并不精确，但这是人们对热功当量的最早的测定。正是在1830年所写的这篇论文草稿中，卡诺明确指出:“热不是别的东西，而是动力(能量)，或者可以说是改变了形态运动，它是一种运动。”又说:“动力(能量)是自然界的一个不变量。准确地说，它既不能产生，也不能消灭。实际上它只改变它的形式，也就是说，它有时引起一种运动，有时则引起另一种运动，但决不消灭。”卡诺的这些论述说明，他已接近发现热力学第一定律，并在这以前实际上已发现了热力学第二定律，并以这些发现为基础，提出了理想热机的热力循环理论以及一种高压缩型的自然热机的设想，他正式奠定了热力学的理论基础。而他的热力学成就也就为能量守恒和转化定律的发现直接铺平了理论道路。
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23时间的测量
一、单元概述
自人类具有“时间”这一概念以来，世世代代的人们经年累月不断地寻求着准确测量时间的方法。古人经过长时间的观测和经验积累，发现太阳在天空规则地改变着位置，月亮在天空的移动也有一定的周期。拥有了这样的认识，古代人类将天文现象与自己的生活进行了密切的联系。根据天文现象固有的周期性，形成了历法和时间的概念--一年分为360天加5天，每天24小时，午前、午后各12小时，这就是我们能够追溯到的时间划分。那么，一天内的时间进程如何把握呢 古人想到了把竖直放置的表和水平放置的丰组合为丰表，根据表在丰上的投影来判断时间。他们还通过不断地研究制作出了计算时间的机械，这就是我们现在已经知道的沙漏和水时计。
随着社会的发展，社会分工越来越细，慢慢地人们感到精确计算时间是必要的。17世纪以后，钟表工艺史发生了划时代的进步。根据伽利略发现的单摆的等时性，惠更斯制造了第一个摆钟，使时钟的误差从每天15分钟减少到5分钟。后来他又第一个制造出了靠发条驱动的机械表，并由此导致了18世纪高精度航海钟的发现，解决了困扰人类近两个世纪的经度测定问题，大大推动了航海事业的发展。不仅如此，机械钟的出现还促进了当时整个机械工业的发展，使钟表和罗盘、枪炮、印刷术一起构成的技术革命成为产生近代科学的动力之一。回顾科学发展史，我们可以清楚地看到，时钟的改进历史是与整个人类文明史同步的。 本单元要让学生使用一些测量时间的重要设备做实验，从太阳钟、水钟到机械擒纵器……在“创造”(制作)计时工具的实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，认识技术对人类社会发展的作用。
教学内容大致是这样安排的。
第1课“时间在流逝”，主要让学生对某一个时间段进行估计和感受。
第2}5课“太阳钟”“用水测量时间”“我的水钟”和“机械摆钟”，分别引导学生讨论和思考日暑、水钟和摆钟的构造和原理。
第6}8课“摆的研究”“做一个钟摆”和“制作一个一分钟计时器”则指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了更为深人的研究和探索。
“时间”是一种看不见、摸不着的事物，时间运动的轨迹，是根据其他物体的有规律运动的轨迹来记录的。所以，本单元学习“时间测量”的过程，从某种意义上说，也是对“事物有规律运动”的认识活动过程。
二、单元教学目标
科学概念
.“时间”有时是指某一时刻，有时则表示一个时间间隔(即时长)。在不同的情况下，我们对相同时间(时长)的主观感受会不一样，但时间是以不变的速度在延伸的。
.时间可以通过对太阳运动周期的观察和投射形成的影子来测量，一些有规律运动的装置也曾被用来计量时间。
.长期以来，人们一直在寻求精确的计时方法，随着科学和技术的发展，人们制作的计时工具越来越精确。
.计时工具准确性的提高要靠设计、材料等的改进。
过程与方法
.观察和记录有关太阳运动变化周期的信息。
.学习辨别和控制实验中的可变因素。
.预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果。
.解释结果及总结可变因素是如何改变、影响实验结果的。
.学习用图表、表格等来记录、整理、交流信息。
.设计、制作和改进“太阳钟”“水钟”“摆钟”等简易计时器。
.阅读和研究科学资料以获取更多的信息。
情感态度价值观
.发展探究时间以及计时工具的兴趣。
.认识重复实验证实结果的重要性。
.欣赏前人在测量时间和解释自然现象方面所做的贡献。
.初步意识到事物是运动变化的，事物的运动变化是有一定规律的。
.初步体验到科学、技术与人们生活的密切关系。
三、分课时教学建议
第1课时间在流逝
(一)背景和目标
本课是单元的起始课，是学生们研究时间的测量的开始。对于学生来说“时间”是一个非常熟悉又不熟悉的事物。他们每时每刻都在时间的流逝中生活和学习，几点上课 几点下课 几点放学 学生们是太了解不过了。但是时间又看不见摸不着，怎么能够对“时间”进行研究呢 这个问题对于五年级的学生来说是有一定挑战性的。通过本课的学习，我们要让学生意识到时间是可以被感受、估计和计量的。学生将通过感受1分钟、to分钟来感知时间的长短，并且意识到我们的实际行为很容易使自己估计时间时发生偏差，因此需要准确地、客观地计量时间。
科学概念
“时间”有时是指某一时刻，有时则表示一个时间间隔(即时长)。
借助自然界有规律运动的事物或现象，我们可以估计时间。
过程与方法
.运用各种方法感受一分钟的长短。
.根据估计一分钟时长的经验，比较合理地估计10分钟持续的时间。
情感态度价值观
.意识到只凭主观感受，有时是不正确的。
.我们要珍惜时间。
(二)教学准备
1.教室里挂一面时钟，以及一段片长1}5分钟的学生非常喜欢的动画片。
2.为每个小组准备一个秒表，一份估计时间的记录表。
(三)教科书说明
内容共两页，分三个部分。
第一部分:现在几点了 “现在几点钟 ”一听到这个问题，大家都会下意识地去看看自己的手表或挂在墙上的钟。可是，如果不看时钟或手表，我们能知道现在大约几点钟吗 教科书一开始就向学生提出了一个不大不小的难题。教科书中的插图是一群学生在操场上观察太阳的变化，提示学生可根据太阳在天空中的位置对现在的时间进行估计。除了根据太阳可以估计时间，还可以根据什么估计时间 估计活动后再对照手表，我们根据自己的方法估计得是否正确。这为以后的活动作了一个铺垫，并产生了必要的联系。
第二部分:一分钟有多长
前面部分的活动是让学生对一天中某一个时间点(时刻)进行估计，这部分的内容主要是让学生对某一个时间段(时间)进行估计和感受。教科书首先让学生感受的是“一分钟有多长”。一分钟多长 一分钟等于60秒，那么，每秒又是多长呢 1963年13届国际计量大会规定:艳一133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为1秒。根据这样的规定，1分钟就是艳一133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡551557906200周所持续的时间。对于学生们来说，怎样去认识一分钟的时间间隔呢 可能只能告诉他们一分钟就是钟表里的秒针转动一圈所需要的时间。这一点或许三年级的学生也早已会说，但是，一分钟到底有多长，学生可能没有真正的去注意过、感受过。教科书这部分要让学生去体验一分钟的长短，并引导他们用各种方法来估计一分钟的时长。如，教师可告诉学生我们每个人每分钟心跳的次数大约是80次; 如果按1秒钟打一下节拍的速度，即每1分钟就是60节拍……提示学生可以这些方式来感受一分钟的长度。学生会发现一分钟原来这么“长”，对一分钟有了直观的认识。紧接着让学生对“10分钟又有多长”“一小时有多长”进行描述。有了一分钟的感受，相信学生会运用更多的方法对“一个小时”进行描述。
第三部分:过去多长时间了
“过去多长时间了”是在前两个活动的基础上，让学生根据自己的经验对“上课多长时间了，离下课还有多少时间”进行合理的估计。估计往往是不太准确的，要么太长，要么太短。原因就是课堂上过于投人或者没有兴趣，影响了他们的估计。教师可在下个环节中提出这么两个问题:“什么时候感觉时间过得特别快 什么时候感觉时间过得特别慢 ”这是对刚才的估计寻找归因。那这节课真的比原来长了(或者比原来短了)很多吗 于是引出了“时间有快慢吗”的讨论话题。这个问题就让学生自己去争辩，相信绝大多数的同学会认为时间流逝的速度是不变的。
(四)教学建议
1.估计时间。
教师在这个环节可以与学生开展趣味游戏，请学生把手插口袋里不准看手表。提问:现在几点了 让学生估计现在是几点了，充分调动原有经验来估计现在的时间。学生也许会看看太阳在天空的位置，也有很多学生会根据上学的时间或者每节课的时间进行推测。教师要鼓励学生去估计，发展学生估计与推测的能力。
2.体验一分钟时间有多长。
本课是学生研究时间的第一课，教师们要给予学生充分的体验时间，让学生去体验一分钟时间的长短。比如请学生闭眼静静地度过一分钟，还可以组织学生估计自己一分钟可以做哪些事情 自己一分钟心跳、一分钟跳绳、一分钟写字的个数等。在估计一分钟有多长的基础上，教师组织学生推测10分钟有多长。如果课堂时间比较充裕可以组织学生去体验，如果时间不允许，教师要鼓励学生说出他们的推测理由或者想法。
3.该课的设计中要体现趣味性。
该课的教学一定要让学生在轻松愉悦的状态下学习。在第三环节教师可以突然提出:这节课过去多少时间了 回答这样的突如其来的问题，学生有可能会出现三种情况:一是对过去的时间估计过短;二是对过去的时间估计过长;三是在建立前两个活动的基础上，不急于做回答。原因就是课堂上过于投人或者没有兴趣，影响了他们的推测。通过这样的设计可以引导学生讨论:时间的长短与人的感觉之间的关系，以及时间是否有的时候快，而有的时候慢。
第2课太阳钟
(一)背景和目标
在第一课学生通过各种方法感受了时间，本课是深人研究时间测量的第一课。他们将开始对计时工具进行研究，学习内容涉及到时间测量工具的发展史。古代人没有时钟，他们是怎样来计时的 在学生们的意识中利用太阳计时可能是比较熟悉的一种古人计时方法。但他们并不完全清楚其中的原理。在这节课中，学生将经历一个观察太阳影子变化的过程，通过观察太阳光影的变化来讨论古人是怎么利用太阳来计时的。本课设计了三个活动，第一个是用太阳来计日。认识‘旧”是怎么来的，一日的12小时是怎么产生的。第二个活动是用光影来计时。利用太阳光影子的方向与长短来确定时间。第三个活动是讨论与思考，包括太阳钟计时的原理和实际使用中存在的问题。
科学概念
.阳光下物体影子的方向、长短会慢慢地发生变化。‘旧暑”与“丰表”是根据日影长度制成的计时器。
过程与方法
.观察太阳光影在一定时间内长短与方向的变化。
.制作简易的丰表或者日暑进行计时。
.讨论太阳光影是怎么被用来记录一天的时间的。
情感态度价值观
.对古人研究时间的成果产生敬佩之情。
.感受人类对时间测量的探索过程。
.体验研究的乐趣。
(二)教学准备
收集关于丰表与日暑的介绍资料与图片。
每个小组一根立竿、一把尺子、一个手表。
每个小组制作日暑需要的暑针、暑面各一个。
(三)教科书说明
内容共两页，分三部分。
第一部分:用太阳来计时
现在几点钟了 我们可以看钟表。可是古代人没有钟表怎么办 教科书就这样开始安排这节课的学习活动。学生根据自己的原有认知会很快地做出回答:古人利用太阳。学生们还会想到古人还用“流水”“香灶”等计时。教科书上四幅太阳日出到日落的图片记录了一天的时间。这就是最早的时间单位“天”的来历。有了最初的计时单位后，慢慢地需要对一天的时间进行划分。那古人又是怎么划分一天的呢 教科书提供了一段资料，古埃及人是怎么确定白天与黑夜各12小时的。教师在这个环节中可以向学生讲解的稍微详细一些，或者可以引导学生自己去搜索相关的资料去了解更加详细的关于时间单位的来历。这部分教科书也是时间发展史学习材料，使学生对计时单位的了解由原来的比较宽泛，到逐步精确。
第二部分:用光影来计时
在了解了古人一天的时间后，那古人是怎么记录一天中各个小时呢 教科书上一个卡通古人在观察和度量立竿的影子长度，这就引出了光影计时方法。教师在教学中要试着让学生去解释其中的原理。教师组织学生去太阳下观察影子的变化，如果在上午学生会发现影子会慢慢变短，如果在下午学生会发现影子会慢‘漫变长。同时，学生也会发现随着时间的流逝太阳光的影子方向也在变化。学生通过这样的观察他们会解释古人用光影是怎么来计时的。 教科书右上方图片中的计时工具是‘旧暑”，这与光影计时方法有一定的区别。中间图片表示的是古人用的“丰表”，丰表是利用太阳光影子长短变化来记录时间的。而日暑是利用太阳由东向西移动时，投向暑面的暑针影子慢慢地由西向东移动来计时的。这两种计时方法有区别，但是原理是一样的，都是利用了太阳光影子的变化来计时的。
第三部分:讨论与思考
在讨论丰表与日暑的制作原理时，学生会提到太阳钟是利用了太阳东升西落而造成影子的运动来制作的。“太阳钟”是不是一种完善的计时方法呢 在“讨论与思考”的后续活动中，组织学生对太阳钟进行分析，它在实际使用中会有哪些问题，为下节课的研究做好铺垫，使学生在学完这课后能进一步思考，古人阴天怎么办 到了晚上怎么办 等问题。
这节课的三个活动是相互联系的一个整体，每个活动都有自身的价值，同时也对下个活动产生一定的影响，所以教师在处理教科书时不要将其孤立地分开。
(四)教学建议
1.资料搜集
因为这课的第一部分主要内容是计时单位的发展。课前应组织学生去搜集一些相关的计时单位的资料。教师可以确定资料收集的主题，比如说，“一天是怎么来的 ”"24小时是怎么确定的 ”等等有关于这节课的内容都可以让学生去收集。在课堂上教师充分发挥学生的主动性，让学生在小组与全班开展讨论。这对学生理解计时单位的精确发展是非常有好处的。
2.用光影计时
教师组织学生去观察竹竿在太阳光影的变化规律。通过观察使学生发现竹竿影子会随着时间的推移变短(下午变长)，影子并且还有规律的由西向东移动。在观察的过程中教师可以组织学生用画图的方式记录观察到的现象，这样便于学生在课堂上开展讨论以及发现问题。学生观察后教师组织学生讨论古人是怎么利用太阳光影来计时。通过讨论教师出示丰表与日暑两种计时工具，请学生解释他们是怎么计时的
3.制作丰表或者日暑
在探究过程中，如果时间充足教师可以组织学生制作丰表或者日暑，然后用自己制作完成的“太阳钟”进行计时。这样不仅使学生对太阳钟有更深的理解，还激发学生探究时间的积极性。
第3课用水测量时间
(一)背景和目标
在研究丰表与日暑后，学生会发现太阳光影之所以能够被用来计时，是因为太阳光影是有规律地运动着的。他们开始意识到能够用作计时工具的事物必须是有规律运动着的。可是太阳钟只能白天使用，晚上怎么计时呢 这一课将组织学生去探索如何用流水来计时，研究古人计时用的水钟，以及不同的计时方法。教科书将介绍学生认识两种水钟，一种是泄水型水钟，另一种是受水型水钟。在这一课中，学生将观察滴漏，推测并测量在瓶子中积聚10毫升和50毫升水分别需要的时间。通过本课的学习要使学生初步了解和认识利用滴漏计时的原理。
科学概念
.在一定的装置里，水能保持以稳定的速度往下流，人类根据这一特点制作水钟用来计时。
过程和方法
.记录100毫升水缓慢地流完需要多少时间。
.根据100毫升水流完需要的时间，推测10, 50, 300毫升的水流完需要的时间。
.初步理解流水为什么能够用来计时，以及存在的问题。
情感态度价值观
.认识到细心观察的重要性。
.发展研究计时工具的兴趣。
(二)教学准备
1.每人课前搜集各种水钟的资料与图片。
2.每个小组一个能容纳300毫升水的塑料瓶子，每个小组一个100毫升量筒，签字笔一支，铁钉一个，一个透明水杯。
(三)教科书说明
内容共两页，分两个部分。
第一部分:古代的水钟
古人计时的方法很多，学生通过阅读和交流，可能已经知道古人曾经用水钟来计量时间。在这个环节里，教科书画了三幅水钟的图，说明了两种类型的古代水钟，以帮助学生了解古人是怎样利用流水来计时的。教科书第54页左下图的是古代的“漏壶”。它是一种泄水型水钟，是观测容器内的水漏泄减少情况来计量时间。右边是受水型水钟，是观测容器(底部无孔)内流人水增加情况来计量时间。教科书介绍这两种古代的水钟，主要是帮助学生理解古人是怎样利用流水的滴漏来计时的。可以让学生解释这些水钟是怎样利用滴漏来计时的。这样就可以引出下面环节，使学生对滴漏进行观察和研究。
第二部分:滴漏实验
教科书首先让学生估计并观察从300毫升水中缓慢流出100毫升水需要多少时间一“把一个透明塑料饮料瓶去掉底部，倒过来盛水，在瓶盖上扎一个小孔，让水可以从小孔中缓慢流出。在瓶子中装300毫升水，观察并记录从瓶中漏出100毫升水需要的时间。”这项活动中的透明塑料饮料瓶，应尽可能选择细长的圆筒形瓶子，瓶盖上扎的小孔以直径2毫米左右为宜，让水成线状细流缓缓流出。而且这个活动希望学生能重复观察2 3次(注意每次观测都必须在瓶子中装同样多的水一300毫升水)。通过实验学生们会发现，如果孔的大小不改变，同样流完100毫升水所需的时间是相同的(约1分钟左右)。
紧接着第二个活动是用同样的瓶子装水，观察从300毫升水中，漏出10毫升、50毫升水分别需多少时间。这个活动，同样希望重复多次。如果忽略观测的各种误差，从300毫升水中流出10毫升水的时间，大致相当于流完100毫升水的时间的十分之一;流掉50毫升水的时间也差不多是流完100毫升水时间的一半。至此，学生不难发现，利用流水是可以帮助我们“模糊”计时的。当然，事实上水在下流过程中不是匀速的，流掉前50毫升水的时间与流完后50毫升水的时间并不完全等时。这样的现象，对于观察仔细的学生或许也能发现。我们也希望学生能关注到这样的现象，所以，教科书安排了第三个活动一推测并观察流完杯中全部的300毫升水需多少时间。通过观测，很显然流完全部的300毫升水的时间要大大超出仅流掉前100毫升水时间的3倍。而且，用肉眼也能很清楚地观察到，当瓶中的水越来越多时，水流越来越小，最后甚至会断断续续成滴状。
杯底孔的大小没有变，水的流速怎么会不断变化的呢 知识面广的同学，可能会说到是由于水位高低(水压)引起的。教师不妨向学生做出这样的解释:由于水位高低的变化，引起了水流速度的变化。水位高时，水流较急，水位越低，水流就越缓，渐渐地从流变成滴，甚至不再往下漏。
到此，孩子可能就会提出问题了一水流的速度是在不断地变化的，那用水怎么计时啊 这时，教师可引导学生去关注古人有没有发现这一现象 他们是怎样让水保持固定的速度往下流的 带着这样的问题，孩子们自然会再次关注古代的水钟，他们会找相应的资料去了解古人是如何解决这一问题的。课堂上，也可让孩子们再仔细观察教科书第54页右边的水钟图，分析各构件的作用，理解古人的设计原理(盛水漏斗中的锥体是用来控制流水孔的大小的，盛水漏斗边上的泄水孔是用来保持水位高低的)。通过这次的观察，相信会让孩子们对古人的聪明才智，再一次发出由衷的赞叹。
在孩子们赞叹古人用巧妙的方法保持水位不变的同时，教师还要进一步引导他们观察古人制作的水钟里的水不是连成线状往下流的，而是一滴一滴往下滴的。这又是为什么 教科书希望孩子们对古人的这种设计作思考和解释。课堂上，教师不妨让学生做一道计算题:水每分钟流掉100毫升，1小时流掉多少升 一天流掉多少升 如果水钟一天换一次水，这些水需要多大的储水装置……通过这样的计算与思考，想必孩子们是很容易对古人的这种设计做出解释的。这一活动，或许也能引发出新的教学意义一对他们自己平时的不经意没有关紧水龙头的行为做出反思。
教科书中的第二项活动一“要是水一滴滴往下漏会怎样 ”正是在前面思考的基础上，进行的实践操作活动。通过这项活动，让学生验证了同样多的水，由于流速不一样，它所能计量的时间是不一样的，从节约资源的角度，以及使用方便的角度考虑，都应选择用“滴漏”的方法来计量时间。另外，用滴漏的方法，也能尽可能地减水因水位变化而对水下漏速度的影响。
在上述思考和实践的基础上，我们可以让学生在课外去设计制作一个每分钟滴约60滴水的滴漏，相信孩子们会兴趣盎然、跃跃欲试。这项活动可为下一节课制作一个水钟做好准备。
(四)教学建议
1.要突出重点探究活动。
在进行本课的教学中，教师要把握好“古代水钟”和“滴漏实验”两个活动主次。教科书第一个活动是通过让学生认识古人的水钟，从而促进他们理解流水能作为计时工具的原理，同时也促进学生对计时器发展史的认识。这部分一个重要的意义就是为第二部分的研究做好铺垫，是探究滴漏实验的引子。在教学中，教师要把大部分时间分配给“滴漏实验”这个活动，给学生充分的观察、记录、研讨时间。
2.滴漏实验中流水速度的控制。
研究“滴漏100毫升水需要多少时间”的活动中，教师要注意流水的速度控制。学生在瓶盖上打的洞如果比较小，漏完100毫升水需要较长的时间。教师要指导学生先打一小孔，再逐步扩大，不要一下就打很大的孔。打孔对于学生来说还是有一定困难的，教师要具体说明打孔的方法，以免占用过多的时间影响学生的观察与记录。教师也可以在课前把孔打好。 3.滴漏实验。
教科书中设计的“滴漏实验”是有深刻内涵的。教科书让学生开展的两次滴漏实验中，滴漏100毫升的实验是泄水型的，而观察向量筒中滴人10毫升水与50毫升水是受水型的。这个活动的滴漏原理与教科书的第一部分介绍古代的几种水钟，及后面一课“我的水钟”都是相同的。通过这一探究活动，学生在制作水钟的过程中，就可能会设计出不同类型的水钟。
第4课我的水钟
(一)背景和目标
通过第2 }- 3课的教学，学生已经认识了两种水钟的构造，经历了滴漏实验的研究，学生对滴漏能作为计时工具有了新的理解，有了制作水钟的欲望和基础。这一节课，他们将要运用已掌握的知识设计一个水钟，亲自动手制作一个水钟，并用图画的形式对自己设计的水钟进行描述。还要在实验中检验自己的水钟是否计时准确，以及对水钟的设计进行改进。在这节课中，学生将要经历设计方案一实验制作一修正方案的科学活动过程，这个过程也是一个促进学生思维发展的过程。
科学概念
.通过一定的装置，流水能够用来计时，因为滴漏能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流。
.我们可以控制滴漏的速度，从而使水钟计时更加准确。
过程与方法
.设计制作水钟的方案。
.利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
.在实际运用过程中对自己的方案进行改进。
.经历思考方案一制定计划一实施方案一检验成果一寻找原因一改进实验的探究过程。
情感态度价值观
.感受科学制作带来的乐趣。
.体会到在科学研究中分工、合作，和谐的开展探究是重要的。
.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
(二)教学准备
为每个小组准备一把美工刀、两个塑料瓶、一个时钟(或者手表)、一支记号笔和尺子。教师自己准备一个医院输液用的管子。
(三)教科书说明
内容共两页，分三部分。
第一部分:设计水钟
经历了关于“用水测量时间”的研究，学生已经有了制作水钟的欲望和理论基础。在制作之前我们应该设计一个制作的计划，想好我们要制作的水钟的类型、式样、材料、操作步骤等事项。教科书要求学生画出设计方案图，在插图的右边作了提示与思考，引领学生思考在制作设计方案的时候，需要思考的一些必要问题。第一，选择什么材料制作;第二，怎么利用这些材料来制作水钟;第三，如何标出刻度。这些问题看起来很简单，如果不认真去思考，在实际操作中就会暴露出来。学生通过图画及文字描述来表述自己的思维。只有经历这个活动学生才能有准备、有日的地制订计划。可行的计划是制作水钟的前提。
教科书有一幅插图“一个滴漏边上画了一个时钟”，这是提示学生在标刻度的时候要对照时钟。学生根据每分钟流出水的体积画出刻度。可能有一些学生在测量出一分钟滴漏的水的体积在瓶上的高度后，就会把它作为标准来分出更多的刻度(2^-10之间的刻度)，这是不科学的，如果使用的瓶子形状是不规则的，那这样的做法很容易造成误差。
第二部分:用水钟计时
“用水钟计时”在这个活动中，制作计划已经成为现实的成果，还要在实践中检验。将做好的水钟与钟表对照，你的水钟计时准确吗 当水钟出现误差时，原因出在哪里呢 根据误差寻找影响水钟计时准确的因素。教科书插图中两个学生对话，提示学生从容器的形状、滴水的速度两方面去寻找原因。第一，如果容器的形状不规则容易造成刻度的标识错误;第二，因为开始时容器里装了比较多的水，水的重量产生的压力比较大，开始滴漏速度会快一些。随着容器中的水位逐步下降，水的压力也越来越小，这样就影响了滴水的速度。
学生分析了可能存在原因后，试图对自己制作的水钟进行改造。教科书用插图的形式提示学生可以用这些方法来改进自己的水钟。插图显示了医院里静脉滴注的调节器，这是提示学生设计的滴漏要像静脉滴注一样均匀下滴，最好是能控制滴漏的速度。这幅插图有利于引导学生将计时器的研究方向从水钟过度到下一课的机械摆钟。
本节课让学生经历了一个思考方案一制定计划一实施方案一检验成果一寻找原因一改进成果的科学探究活动。每个活动都要让学生充分探究，让他们理解一项研究成果的取得，要经得起实践的检验，需要不断思考和改进，逐步完善。
(四)教学建议
1.设计水钟。
从三年级学习到五年级，学生会用图画记录观察内容，画图对于学生并不陌生。但是如果用画图与文字结合的形式设计一个科学作品，学生们的经历还是很少的。本课是组织学生开展这方面训练比较好的机会。“设计水钟”是一个思维层次比较高的环节，教师在教学中要把文章做足，尽可能地调动学生的原有认知。引导学生就水钟类型、控制流水速度、刻度三方面开展讨论，在此基础上建构一个水钟的模型。用画图的方式设计水钟时，教师要明确要求学生给“图”写上文字注解。这是了解学生思维发展比较好的方法。
2.制作水钟。
这部分的内容是反映“设计水钟”环节学生思维活动是否全面、细微。在教学准备时，每种用具教师都要具体操作。比如不能用水彩笔或者水笔代替签字笔，如何选择合适的孔径以控制水滴的速度等等。
3.用水钟来计时。
这是一个组织学生反思的环节。教师不能代替学生进行反思。要组织学生开展充分的研讨，并且让他们自己提出改进措施。如果学生提出改进措施有困难，教师可以引导学生观察教科书中的“自制水钟插图”，请学生比较分析自己设计制作的水钟与书本上制作的水钟有什么区别。组织这样的讨论可以促使学生思考产生误差的原因，帮助他们对自己的水钟提出改进措施。
第5课机械摆钟
(一)背景和目标
随着社会的发展，人类对时间精确度的要求也提高了。学生探究过的日暑、水钟、沙漏等一些简易的计时工具，已不适应社会发展的需要。摆钟的发明大大地提高了时钟的精确度。在本课的学习中，学生将观察摆钟的摆，发现摆钟的摆每分钟摆动的次数是相同的。
本节课所研究的摆是“单摆”。所谓单摆是指在细线的下面拴一个小球重物，且细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线长相比也可以忽略的摆。单摆的摆动具有等时性，即在摆长一定、摆角较小的情况下，摆来回摆动一次所需要的时间总是一样的。对摆的等时性的研究学生会非常感兴趣，在本课的学习与研究中，教师要着重解决学生操作方面的一些问题，让学生的测量尽量地精确一些。这将有利于他们更加深人地开展研究。
科学概念
.同一个单摆每摆动一次所需的时间是相同的。根据单摆的等时性，人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。
过程与方法
.重复观察和测量摆钟每分钟的摆动次数。
.动手制作一个单摆。
.观察和测量在相同时间内摆摆动的次数。.
情感态度价值观
理解重复实验的意义。
发展对计时工具研究的兴趣。
(二)教学准备
1.教室前放置一个大摆钟，如果条件允许的话每个小组准备一个摆钟。
2.每个小组手表(秒表)一只。
3.每个小组摆锤一个(螺帽)、摆绳一根(棉线)、支架一个。
4.记录表两张。
(三)教科书说明
内容共两页，分两部分。
第一部分:观察摆钟
摆钟为什么会比其他的计时工具都精确呢 这对学生来说是一个比较具有吸引力的问题。带着这样的疑惑去观察摆钟的构造，会达到较好的教学效果。教科书就是这样开始这节课的教学的。
教师可以告诉学生，摆钟的计时精确度与摆的长度有直接关系。建立在这个基础上，教科书提出“用秒表测一测，摆钟中的摆每分钟摆动几次 ”对摆进行测量以后，有可能全班会得出一致的结论，也有可能结论不一致。这时插图中的一个男孩提出:再测一次，这是教科书所期望的。教师要抓住时机，引导学生思考重复测量的重要意义。经过重复测量，学生会发现各种摆钟的摆每分钟都是摆动60次。无论摆幅大(不能大于90度)一些还是摆幅小一些，摆来回摆动一次所用的时间总是相等的，这就是摆的等时性。
第二部分:观察我们的摆
是不是所有的摆每分钟摆动的次数都一样呢 学生的探究欲望开始被激发。教科书指导学生利用一条细绳和一个小重物，制作一个简单的摆。教科书虽然没有指出摆的各个部分的名称，但是在教学中要使用统一的名称，如摆锤和摆绳等。接下来，学生要用测量钟摆的方法，连续测量自己制作的摆10秒钟内摆动的次数。多次测量后，学生们会发现两个现象。一个是，就一个摆来说，在每个10秒钟内，摆动的次数是一样的。另一个是，就不同的摆来说，在10秒钟内摆动的次数可能并不相同。
这就向学生们提出了问题。摆的幅度越来越小了，但是摆动次数还是一样，这是为什么呢 教科书插图中一个小组的学生在对话，一位学生提出要再测量一次，这是再一次提醒学生就这个现象进行重复实验。
(四)教学建议
1.介绍机械摆钟
像日暑、水钟等一些简易的计时工具，可以让我们知道大概的时间，不能非常精确地记录几分几秒的时间。可是随着社会的发展，人们总希望有更精确的时钟。摆钟的出现大大提高了时间的精确度。教师在这部分应向学生介绍机械摆钟出现对计时工作的影响。
2.观察摆钟的摆
在研究之前教师组织学生观察摆钟，然后组织讨论:摆钟是怎样来计量时间的 鼓励学生大胆的提出自己的猜测。这对激发学生的研究兴趣与积极性是很有帮助的。可能会有学生提出摆钟的摆一秒钟摆一次。
接着教师引导学生去测量摆钟的摆每分钟摆动的次数。第一次测量后，学生进行相互对照可能会发现结果不一样。这时教师就要引导学生解决操作中的一些问题，如摆怎么算是摆动一次;手表计时是否准确等。在这个过程中不仅要学生仔细观察，还强调了重复实验的重要性。
3.观察我们自己的摆
这是一个非常有趣的活动，学生亲自做一个摆并且进行测量。课堂中教师要采集多个小组的测量数据。组织学生进行讨论，让他们自己发现更多有价值的信息。学生们通过分析会发现每10秒摆摆动次数是相同的。这就让学生理解摆的等时性。但是每个小组测量的结果又是不一样的。这为下节开展摆的研究提出了研究的问题。
第6课摆的研究
(一)背景和目标
在学生测量摆的摆动次数的时候已经发现，摆钟的摆与自制的摆在to秒钟内摆动的次数可能不一样。有的摆摆得快，而有一些则摆得慢。学生的头脑中已经形成了一个问题:在相同时间内怎么不同的摆摆动的次数不一样呢 之前学生们已经观察过摆钟的摆与自己的摆，他们会联想到摆的快慢可能会与摆锤、摆绳的长度、摆幅等因素有关系。
这节课中学生们将就摆的快慢与什么因素有关进行讨论与思考，并且去验证他们自己的一些猜测。在探究的过程中逐步排除一些猜测，修正自己的想法。这一节课，学生们将测量不同重量摆锤的摆在15秒钟内摆动的次数，不同长度摆绳的摆在15秒钟内摆动的次数。他们在对测量数据的分析过程中会发现，影响摆的快慢的因素只是摆绳的长短。
科学概念
.摆的摆动快慢与摆绳的长度有关。同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。
过程与方法
.推测摆的摆动快慢与什么有关。
.进行改变摆的摆锤、摆的摆长对摆的次数是否产生影响的实验研究。
.对实验的结果进行分析，并且根据分析进行预测。
情感态度价值观
.初步意识到精确测量结果的得到是需要反复测量的。
.认识到在实验中细心观察发现新的问题是很重要的。
.对新问题有继续研究的欲望。
(二)教学准备
1.每个小组一根摆绳(棉绳)，三个大小相同轻重分别是20克、40克、60克的摆
每个小组准备研究摆锤的记录表一份，研究摆绳的记录表一份。
每个小组准备铁架一个，秒表(或手表)一只。
(三)教科书说明
内容共两页，分成两部分。
第一部分:用摆做实验
这是一节通过“测量”这种探究活动，发现科学规律的课。教科书从三个层面开展探究活动，第一层面，对我们发现的问题，怎么想办法去证实;第二层面，运用测量的方法，对我们的发现进行验证;第三层面，对我们所得到的数据进行分析。
教科书一开始就呈现了一幅插图，图中一群学生在讨论关于摆动速度与什么有关系的问题。这是呈现学生们对上一节课产生的问题进行讨论的场面。插图中一个小男孩说:好像跟摆绳的长度有关。这个小男孩提出这个观点，说明他是经过观察过的。因为学生自己制作
的摆摆锤的重量相差不多，但是摆绳的长度是有差异的。插图中的一位小女孩说:可能与摆锤的重量有关系吧。这个小女孩的话是反映大多数学生原有认知的。边上有一位男孩说:与摆的幅度也有关系的，这样的想法也代表了一些学生的想法。图中有学生提出了:根据以前的观测，摆幅大小对摆的速度影响不大。这位学生把上一节课观察到的现象与这节课联系起来了，是思维发展比较超前学生的代表。在“机械摆钟”一课中，学生观察了不同摆幅的摆在相同的时间内摆动次数是一样的，所以这位学生就提出了“与摆幅没有多大关系”的观点。教科书插图中一个小女孩说:我们还是做实验观察一下吧。这提示学生所有的科学争论最终都要靠实来验证。学生思考完这些后，测量摆的实验开始，教师要提醒学生对测量数据进行记录。
如果要来研究“摆锤的重量是否影响摆的次数”这个问题，我们要改变原来我们制作的摆的哪个因素 使学生初步具有在实验中怎样控制无关因素，从而保证所要研究问题结果的精确性的能力。在这个实验中，要控制的因素就是摆长与摆幅不变，使摆锤的重量增加到原来的三倍，同样测量15秒，并且记录每次测量的结果。实验结束后，教师要引导学生对测量的数据进行比较分析，让学生说说对这个结果进行分析后，有什么推测。
在进行“改变摆绳长度的”实验中，教师可以适当放手。只要做简单的提示，比如:在上个实验中，我们为了研究摆锤的重量是否影响摆的次数，使摆绳的长度、摆的幅度等其他因素保持不变。现在我们要进行“摆绳长度是否影响摆的次数”的研究，我们应该使哪些因素不变 实验怎么进行 在学生实验结束后，引导学生对实验所测的数据进行分析。比较两次实验，让学生谈谈有什么发现 虽然实验结果在教师的心中是清楚的，但是这是个不完全归纳的实验，可以引导学生对实验结果进行大胆的推测。
这两个实验，教科书期望教师在学生的探究过程中起到一个“扶、引、放”的作用。在实验过程中，教师是参与者，和合作者，根据学生的实验情况，不断提出探究性问题，引导学生探索对实验变量的控制，对实验结果做出分析，并能够利用实验的结果进行推测。
第二部分:摆的快慢与什么有关系
教科书设置了几个连续递进的问题，引导学生在“用摆做实验”后，进行思考与讨论。把两张实验记录放在一起，你觉得哪种摆的速度比较快 哪种摆的速度比较慢 摆的快慢与绳长有关吗 与摆锤有关吗 对这些问题你是怎么思考的，这就是教科书想达到的一个结果，学生能根据自己的原有知识、对实验结果进行分析与思考，并进行科学的推测。
教科书最后的一幅照片，是摆绳长度相同的两个摆，但摆锤的长短不一样，一个摆锤比较长，另一个摆锤比较短。教科书引导学生推测这个两个摆的摆动速度，大多数学生肯定会认为这两个摆摆动速度是一样的，因为他们的摆绳是一样的。但是如果学生们去测量会发现短摆锤的摆摆动的速度快。这样的测量结果与学生刚刚实验的结果产生了矛盾冲突，之前的实验结果表明摆动次数是与摆锤没有关系的，而这个实验表明又有关系。这使学生们百思不得其解。教科书试图通过这样的活动让学生真正理解摆绳的长度不等于摆的长度。
(四)教学建议
1.讨论摆摆动次数与什么因素有关系。
在上一节课中学生们已经发现不同的摆摆动速度不一样，他们对这个问题已经产生了探究的欲望。这个活动学生们就这个问题开展讨论，教师在教学中要给予学生充分的讨论时间。让学生充分调动原有的认知，开展头脑思维风暴。通过讨论与辩论使学生达成共识，摆动速度与摆幅的关系不大。从而排除了学生在下面活动中对摆幅的研究。
2.关于摆锤重量是否影响摆动频率的变量控制实验。
让学生理解探究活动的日的对开展实验是很重要的。在教学中组织学生开展这样的讨论，如果要研究摆锤的轻重与摆动速度的关系，我们要测量和记录哪些数据 通过讨论使学生明白如何控制变量来研究摆锤与摆长。也许五年级的学生他们能够说出，如果要研究摆长与摆动速度的关系，摆锤的轻重、大小要保持不变，而摆绳的长度是要变化的。但是在实际操作中学生们往往会忽视另外的变量，比如说“计时”，学生就很难把握。
教科书上建议学生开展三次实验，分别是摆锤原重摆动次数，摆锤两倍重量摆动次数，摆锤三倍重量摆动次数。教师要注意操作性问题:改变摆锤的轻重，但不能改变摆长。如果为了增加摆锤的重量而改变了摆锤的大小与长短，结果是改变了摆长，造成测量数据的不准确。
3.摆的快慢与什么有关系。
这是一个分析实验数据的环节。展示各组学生实验数据，并组织学生自行分析:摆的快慢与绳长有关吗 与摆锤的重量有关吗
学生得出摆绳的长短是影响摆快慢的因素后，教师出示一个摆绳一样长，但是摆锤不一样长的摆，请学生推测他们的摆动快慢会怎样 教师可以进行演示测量，使学生理解摆长不等于摆绳的长度，真正的摆长是支架到摆锤重心的距离。
第7课做一个摆钟
(一)背景和目标
学生们通过研究已经发现，摆的摆动快慢与摆长有关。摆长越长摆得就越慢，摆长越短摆得就越快。但是教科书又为学生们的研究设置了新问题，如果在30厘米长的木条(或塑料棒)上固定一块金属圆片，该怎样控制这个摆的摆动快慢呢
在本节课中，学生们将用调节摆长的方法来调节摆的快慢。经过这节课的研究学生将能够更好地理解钟摆，并学会控制钟摆的快慢。根据前面的学习基础，学生们也将制作一个每分钟摆动30次的摆，也就是摆钟的摆。
科学概念
摆的摆动快慢与摆长有关。
同一个摆，摆长越长，摆动越慢，摆长越短，摆动越快。
过程与方法
.在真实的情境中研究摆长如何影响摆动次数。对钟摆不断地调整直至每分钟正好摆动30次。
运用测量与比较的方法来研究钟摆的摆动快慢。
情感态度价值观
认识到细心观察与准确测量的重要性。
对新问题的研究保持积极的探究欲望。
(二)教学准备
每个小组一根宽1厘米、长30厘米的木条。
每个小组一只计时器(秒表或者手表)。
每个小组提供一个摆锤(可以固定在木条上，并且能够灵活的移动)。
(三)教材说明
内容共两页，分成两部分。
第一部分:摆长怎样影响摆动次数
教科书上出示了两个特殊的摆，他们的摆锤分别是粗细相同的木条，长度分别是20厘米与30厘米。这两个摆展现在学生面前，学生会难以区分哪部分是摆长哪部分是摆锤。这两个摆如果摆动起来，在同样的时间里哪个摆摆动的次数多，哪个摆摆动的次数少呢 在预测这两个摆的时候，将会进行较深人的思考。通过测量发现木条长度为30厘米的摆，摆动的速度要比长度为20厘米的摆摆的慢。这应在学生的预测之中。
如果在30厘米长的木条上固定一块金属圆片，这个摆的摆动速度有变化吗 把金属圆片固定在木条上，使木条的重心发生了变化，摆长就发生了变化，从而使摆的摆动速度也会发生变化。如果原来木条的重心到固定点的距离大于固定了金属片后的重心到固定点的距离，原来木条摆动的速度将要比改变后的摆摆动速度慢。如果原来木条的重心到固定点的距离小于固定了金属片后的重心到固定点的距离，原来木条摆动的速度将要比改变后的摆摆动速度快。
金属片固定在各个位置摆的摆动速度是怎样发生变化的 教科书引导学生去测量三个数值，分别是把金属片中心固定在10厘米、20厘米、30厘米处的摆动周期。学生通过测量会发现金属圆片固定的位置离支点越近摆的速度就越快。
第二部分:做个“钟摆”
通过前面的活动学生已经能够通过调节摆长来调节摆的速度了。这个活动中要让学生制作一个每分钟能够摆动30次的摆。在制作前学生要进行思考，每分钟摆动30次的摆估计金属片应该调整在哪个位置。这个活动与前面测量金属圆片放置在10厘米、20厘米、30厘米处的摆动周期的活动联系起来。对这三组数据进行比较，引导学生确定一个预测的数值，经过调试，制作成每分钟摆30次的摆。
(四)教学建议
1.关于教学准备的建议。
提供给学生的木条一定要直，粗细大小也要一样。教科书使用的固定金属片可以用易拉罐的底来做，要做到能够自由移动。使学生能够比较容易控制摆长。
2.比较两根木条摆动的速度。
这是一个很有意思的活动。让学生观察两个比较特殊的摆，做出推测，并把预测的理由与大家分享。这会使学生们把自己的思维活动展现在同伴面前。对测量的结果进行解释与讨论，可能使学生们对如何确定摆长的思路逐步地清晰。
3.测量木条上固定了金属圆片的摆。
这个活动分为两个层次，一个层次是比较固定了金属圆片与没有固定金属圆片的摆有什么差异。另一个层次是测量金属圆片固定在不同位置对摆快慢的影响。可先引导学生思考和讨论，再组织学生根据讨论结果进行准确的测量。重点在测量后对数据的分析上，使学生进一步理解摆长对摆动速度的影响，能根据需要确定一个摆的摆长。
4.做一个“钟摆”。
这个活动的关键是要让学生不经测量就去预测每分钟摆动30次的摆摆长是多少。引导学生只结合他们的测量结果进行预测。让学生在实际操作中不断地修正自己的认识，制作出每分钟摆动30次的摆。
第8课制作一个一分钟计时器
(一)背景和目标
由于摆具有等时性，长期以来人们用它来制作钟表。但是要使摆钟能精确计时，还必须利用机械技术。
组织学生观察摆钟的内部构造，了解摆钟是怎样利用齿轮操纵器完成计时工作的。通过观察，学生要自己亲手制作一个摆钟。并对自己制作的摆钟进行测量。他们将通过这一过程充分认识到技术在人类社会发展中的作用。
科学概念
.机械摆钟是摆锤与齿轮操纵器联合工作的。
过程与方法
.观察摆钟内部的构造。
.制作一个计时一分钟的简易摆钟。
情感态度价值观
.体验研究计时工具带来的乐趣。
.认识到科学必须与技术结合才能更好地造福人类。
(二)教学准备
1.每个小组一个带齿轮操纵器摆钟。
2.每个小组一张硬纸板，一根木条(或者塑料条)，一个摆锤。
3.每个小组一个秒表(或者手表)，一把剪刀，一个钩码，一根棉线、一个胶带纸。
(三)教科书说明
内容共3页，分成两部分。
第一部分:观察摆钟齿轮操纵器
在这部分主要是引导学生观察摆钟的内部构造，通过观察摆钟的内部构造让学生理解摆钟是怎么利用摆来计时的。摆钟的几个部件主要是:齿轮操纵器、摆锤、垂体、齿轮。摆钟的整个计时过程是这样的，垂体利用本身受到的向下的重力来转动齿轮，齿轮转动时，摆锤同时摆动，使得齿轮操纵器的倒钩松开，这样齿轮就转动一个齿，从而就带动指针转动一秒钟。
教科书上呈现了齿轮操纵器工作的整个过程。第一幅图，是摆钟开始工作，第二幅图，是钟摆摆动到左边时，长针部分的操纵器倒钩会松开，垂体的拉力会让齿轮往前转动一齿。第三幅图，当钟摆往右摆动时，右边的齿轮又会前进一齿。教科书上呈现完整的工作过程，是要让学生们观察清楚，并理解摆钟的计时原理。
第二部分:制作一个一分钟计时器
学生们在第七课已经会制作一个一分钟摆30次的摆。在这里学生们理解摆钟一分钟60秒，但是摆锤却一分钟只需摆30次的道理。学生在这个活动中要亲手制作一个摆钟，并且对自己的摆钟进行检测。
(四)教学建议
1.观察摆钟齿轮操纵器
教师提供给每个小组一个摆钟内部构造模型，组织学生观察摆钟的内部构造，让学生讨论摆钟是怎么利用摆锤摆动来计时的，让学生自己去发现、理解摆钟的计时原理，要让学生对自己观察与讨论的结果进行描述，说明摆钟是怎样利用摆锤的摆动来计时的。
教师要提示学生观察摆钟内部的几个主要部件:摆锤、垂体、齿轮操纵器、齿轮，并引导学生观察这些部件在摆钟工作时是怎么运动的。要求学生们用语言进行描述。
2.制作一个一分钟计时器
引导学生思考:摆锤只需摆30次，摆钟就是一分钟(60秒)。这是为什么 请学生就这个问题开展交流，使学生进一步理解摆钟的计时原理。在充分讨论后组织学生制作一分钟计时器，要注意留给学生充分的时间。
学生制作过程的顺利与否，关键在于教师提供给他们的材料。给学生准备的纸板硬度要强，不能用瓦楞纸。齿轮不能太大，因为硬纸板不能支撑太重的物体。在制作过程中，齿轮的齿数是学生比较容易忽视的，齿轮的齿数太密或太疏，都会影响计时的准确性。
四、评价建议
评价是在教学中一直进行的，并且被整合人教学过程之中，成为教学不可分割的一个组成部分。在指导学生学习的同时也在评价他们，在教学中既要评价学生的学习成果又要评价学生的学习过程。对本单元比较有效的几种评价策略是:
学习作品分析。学习作品蕴涵了学生写的也囊括了学生所做的，是记录学生朝着单元概念日标发展的实物一包括记录单与学生活动作品。记录单是指学生的记录表格、绘画、绘图;学生活动作品是指学生的科学制作、科学调查报告等。在本单元的学习中，学生们第一次比较深人的用绘图的方法设计方案。第四课“我的水钟”中学生们利用绘图的方式记录，教师要仔细分析学生这些绘图方案，并且在课堂上与学生们分享这些代表了他们思维水平的记录。
这个单元中教科书设计了大量的表格帮助学生观察记录。这些记录表记录学生对摆的研究逐步的深人，教师要及时保存这些记录表，以便对学生整个单元课程的学习进行记录。当学生在回顾先前学习的内容时，记录表格也可以反映出他们的学习。
科学制作，在本单元也多次出现。如第四课学生要设计制作一个水钟，并且检验水钟计时的准确性。在第八课中学生要制作一个计时一分钟的机械摆钟。学生对这些作品的制作，都为教师提供了很好的评价时机。“水钟”的制作是学生观察古代水钟，研究滴漏现象的成果反映。而“机械摆钟”的制作是学生对摆研究成果的综合反映。教师可以通过分析这些科学制作来评价学生对本单元的学习情况，了解学生们科学思维的进展。
五、参考资料
人类计时仪器的发展史
人类的日常生活、科研、导航及测绘等等工作都离不开时间。时间的计量涉及两个量:历元和时间间隔。任何具有周期性变化的自然现象都可以用来测量时间。人类从以地球自转为基准来计量时间发展到机械钟、石英钟、乃至原子钟，经历了约3500年的发展变化进程。
在公元前1500年，出现的日暑是人类最古老的计时工具。埃及人首先开始使用这项技术，然后在整个地中海地区普及开来。日暑是以太阳投向刻度盘的阴影为基础的，通常由铜制的指针(暑针)和石制的圆盘(暑面)组成。当太阳光照在日暑上时，暑针的影子就会投向暑面，太阳由东向西移动时，投向暑面的暑针影子也会慢慢地由西向东移动。于是，移动着的暑针影子好像是现代钟表的指针，暑面则是钟表的表面，以此来显示时刻。
在公元前1400年，出现的漏壶(沙漏或者滴漏)是第一个摆脱天文现象的计时仪器。它是根据流沙从一个容器滴漏到另一个容器的数量来计量时间的。古代人设计的“五轮沙漏”通过流沙从漏斗形的沙池流到初轮边上的沙斗里，以此来驱动初轮，从而带动各级机械齿轮的依次旋转。最后一级齿轮带动在水平面上旋转的中轮，中轮的轴心上有一根指针，指针则在一个有刻线的仪器圆盘上转动，以此来显示时刻，这种古老的显示方法几乎与现代时钟的表面结构完全相同。
在公元1088年，中国宋朝的机械师苏颂发明的“水运仪象台”(水钟)被认为是第一架真正的机械钟。它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器，它实际上就是一座小型的天文台。这台仪器的制造水平堪称一绝，充分体现了我国古代人民的聪明才智和富于创造的精神。
1400年，第一批机械钟开始在欧洲流行，其始祖由意大利人乔瓦尼·唐迪于1364年制成，他首次在机械钟里引人了轮式钟摆。
1511年，荷铸人彼得·亨莱茵制成了第一块怀表，但它只有时针而没有分针和秒针。J环表和钟的结构其实是完全一样的，所不同的是它利用螺旋弹簧制成的发条驱动，从而摆脱了传统的钟摆，它靠小巧的“体形”，轻松进人人们的口袋。
1656年，有摆的挂钟(或座钟)产生于荷铸天文学家、物理学家克里斯蒂安·惠更斯的实验室内。它是以伽利略发现的摆的摆动具有规则性这个原理为基础而发明的。自此以后人类掌握了比较精确的测量时间的方法。
1969年，由瑞士人创意、日本精工企业制作的第一块石英手表一Seiko Ostron诞生，其价格在当时相当于一部汽车。石英手表的发明是基于科学家们发现处于电路之中的石英晶体能产生频率稳定的振动以及可以通过特殊的切割方式来控制石英晶体振动的频率。
日暑
日暑又称‘旧规”，是我国古代利用日影测量时刻的一种计时仪器。通常由铜制的指针(暑针)和石制的圆盘(暑面)组成，在暑面的正反两面刻划出12个大格，每个大格代表两个小时。当太阳光照在日暑上时，暑针的影子就会投向暑面。太阳由东向西移动时，投向暑面的暑针影子也会慢慢地由西向东移动。移动着的暑针影子就好像是现代钟表的指针，暑面也就好比是钟表的表面，以此来显示时刻。
日暑依暑面所放位置的不同，可分成地平日暑(暑面水平放置而暑针指向北极，其暑面和暑针夹角就是当地的地理纬度)、赤道日暑(暑针平行地球自转轴而暑面呈现北低南高状摆放，其暑面和暑针垂直)等。
水钟
水钟在我国古代又叫做“刻漏”，是根据滴水的等时性原理来计时的。滴水记时有两种方法，一种是利用特殊容器记录水漏完的时间(泄水型)，另一种是底部不开口的容器，记录它用多少时间把水接满(受水型)。我国的水钟，最先是泄水型的，后来发展成泄水型与受水型同时并用。
右图中的刻漏，主要由几个铜水壶组成，所以又叫“漏壶”。除了最底下的那个，每个壶的底部都有一个小眼。水从最高的壶里，经过下面的各个壶滴到最低的壶里，滴得又细又均匀。最低的壶里有一个铜人，手里捧着一支能够浮动的木箭，壶里水多了，木箭浮起来，根据它上面的刻度，就可以知道时间了。
摆钟
以摆作为振动系统的钟。通常都带有报时功能，所以又称自鸣钟。
1582-}-1583年，意大利物理学家和天文学家伽利略发现了摆的等时性。1656^-165'7年，荷铸物理学家和天文学家惠更斯利用摆的等时性原理发明了摆钟。后经不断改进，沿用至今。摆钟可根据用途和要求制成座钟、挂钟、落地钟、天文钟等型式。摆钟的报时方式通常为机械打点报时，也有用电子扩音报时的。近代帝王宫廷中使用的摆钟，常附有一套机械传动机构，以精工制作的人物、山水、飞禽、走兽等活动形象进行报时。摆钟是机械钟，现在，有的石英电子钟虽然也装有摆锤或扭摆，但只起装饰作用。
摆钟的机芯结构通常包括走时和报时两大系统。走时系统包括走时原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针系5个部分，其中擒纵调速系由擒纵机构和摆锤振动系统组成，合称擒纵调速器;报时系统由报时原动机构、传动机构、控制机构、打点机构和调速器5个部分组成。
摆钟是利用摆锤的周期性振动(摆动)过程来计量时间的。一般来说，摆的重要是确定的，调节摆的摆长，使摆长减短，时钟变快，反之则变慢。对精密摆钟，也有用附加重物法来微调摆的振动周期。摆钟放置在不同的地理位置(不同的地球纬度和海拔高度)中，摆锤的重力加速度会发生变化从而影响其振动周期。摆钟放置在不同温度和气压的环境中，也会引起振动周期的变化。温度变化会引起摆的各部分尺寸包括摆的摆长发生变化。一般是温度升高，摆胀长而使钟变慢;反之则摆缩短而钟变快。因此，精密摆钟常用不同的线胀系数的材料制成温度补偿管，以补偿温度影响。气压的变化会引起
空气阻力和空气密度的变化，从而引起振动周期的变化。因此，精密的摆钟常将摆安装在恒压的壳体中，以消除气压影响。
摆的振动幅度影响到钟的等时性。振幅愈小，振幅变化所造成的日差变化愈小，即等时性愈好，因而精密摆钟常采用长摆杆小摆幅。但是，小摆幅对外界来的震动和撞击很敏感，因而对安装环境要求很高。摆钟的走时日差一般可以达到20秒/天以内，精密摆钟达千分之几秒。
时间基准
所谓时间基准，就是在当代被人们确认为是最精确的时间尺度，长期以来，人们一直在寻求着这样的时间尺度。
在远古时期，人类以太阳的东升西落作为时间尺度;公元前2世纪，人们发明了地平日暑，一天差15分钟;一千多年前的希腊和我国的北宋时期，能工巧匠们曾设计出水钟，精确到每日10分钟误差;六百多年前，机械钟问世，并将昼夜分为24小时;到了17世纪，单摆用于机械钟，使计时精度提高近一百倍;到了20世纪的30年代，石英晶体震荡器出现，对于精密的石英钟，三百年只差一秒……
自17世纪以来，天文学家们以地球自转和世界时作为时间尺度:当地球绕轴自转一周，地球上任何地点的人连续两次看见太阳在天空中同一位置的时间间隔为一个平太阳日。1820年法国科学院正式提出:一个平太阳日的1/86400为一个平太阳秒，称为世界时秒长。
由于地球自转季节性变化、不规则变化和长期减慢，所以世界时每天可精确到1X10-。但是社会的进步和科学技术(特别是航天、空间物理、军事等)的飞速发展，使人们对时间尺度的精度需求越来越高。
1953年是时频科学的一个新的里程碑。世界上第一台原子钟在美国哥伦比亚大学由三位科学家研制成功，其中有一位科学家是我们中国人，叫王天眷(后来回国，多年从事祖国的频标事业)。原子钟的出现标志着一门崭新的学科:量子电子学诞生。1963年13届国际计量大会决定:艳原子}S 133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为1秒。此定义一直延用至今。所以，从1963年后，时间基准的名称应该由PR 1 MAR Y CI_CX'K来代替，它指的是实验室型大艳钟。就已发表的资料来看，德联邦的“联邦技术物理研究院”的PTB-Ca T、美国国家标准局的SIBS-6及加拿大国家研究院的}IRC-Cs V的准确度均已达到10-'‘量级。我国计量院的Cs } , Cs }也达到10-' j量级。由此可见PR 1 MAR Y CI_CX'K的准确度至少要比商品型小艳钟高出一个数量级。
对于大艳钟这样的一级时间标准，世界上只有少数几个国家的时频实验室拥有，而且，有的还不能长期可靠地工作。但是，对于世界上大多数没有大艳钟的实验室也可以有自己的时间尺度。其方法是:用多台商品型艳钟(日前5071n型小艳钟的准确度为1X10-' z)构成平均时间尺度。实验室的小艳钟越多，时间尺度的稳定性就越好。有了这样高稳定度的时间尺度，也可以满足国防、科研、航天等方面的急需。例如:我们国家授时中心有六台小艳钟，组成我们的地方原子时尺度，其稳定度为10 -'‘量级。国外有的实验室有几十、乃至几百台小艳钟，那么，稳定度就更高了。
社会在进步，科技在发展，人类对新的时间基准的研究仍在继续，大艳钟作为PR I MA-RY CI_(X'K的地位受到严重冲击。例如:原子喷泉、光频标就是它的强力对手。喷泉钟的准确度进人10-''，最好的达到1X10-''(美国标准与技术研究院)。光抽运艳束基准频标的准确度也进人10-''(法国巴黎时间频率实验室)。
因此，不久的将来，喷泉钟或光频标完全国家授时中,I'" 5071艳钟组有可能取代日前的微波频标，成为新一代的时间频率基准。
苏颂
苏颂，字子容，生于宋真宗天禧四年(公元1020年)，泉州南宁(今福建省泉州一带)人，后来迁居润州丹阳(今江苏省镇江一带)。
苏颂23岁考中了进士，开始进人仕途。起初，他做过宿州(今安徽宿县)观察推官、江宁知县、南京留守推官等副职。由于他办事谨慎周密，很受当时任南京留守的欧阳修的赏识。
宋仁宗皇佑五年(公元1053年)，苏颂34岁的时候，调到京城开封，担任馆阁校勘、集贤校理等官职，负责编定书籍，前后共有九年多时间。苏颂充分利用这一难得机会，发奋读书，不仅博览了秘阁中各种藏书，而且还每天背诵二千言，回家后默写下来，作为自己的藏书，多年如一日，从不间断。通过长期刻苦努力，使他积累了非常渊博的知识，对于历代的典章制度尤其熟悉。
到哲宗元佑年间(公元1086 1094年)，苏颂被耀升做刑部尚书、尚书左亚，后来又做了宰相。元佑八年(公元1093年)辞去官职，专门从事《新仪象法要》一书的撰写工作，绍圣三年(公元1096年)完成全书。绍圣四年(公元1097年)，朝廷又启用苏颂，封官太子少师。宋徽宗建中靖国元年(公元1101年)，苏颂就去世了。
苏颂在他的一生中，致力于科学研究工作，在药物学和天文学、机械制造学方面取得了杰出的成就。
苏颂对药物学的贡献和当时的历史条件有关。宋朝对药物学比较重视。仁宗嘉佑年间，苏颂奉命负责整理校定以前的药书。于是他组织和领导了一批医官和文臣，于嘉佑二年(公元1057年)首先完成了《开宝本草》(《开宝本草》是宋太祖开宝六年(公元973年)编成的在当时是相当完整的药书)的增补工作，共收药物1 082种，称为《嘉佑补注本草》。稍后，苏颂又编著了我国古代有名的《图经本草》二十一卷。《图经本草》是根据当时郡县所产药材的实物绘图和具体说明汇编起来的，书中有文有图，具有比较大的科学价值和实用价值。后来《图经本草》虽然失传了，但是它的主要内容仍保存在后人的各种本草著作中。例如李时珍在他闻名中外的《本草纲日》里也引用了《图经本草》的不少内容。
除了在本草学方面，苏颂的重要功绩是继承和发扬了汉唐以来天文学上的成果。在他的倡议和领导下，于宋元佑三年(公元1088年)创制了一座杰出的天文计时仪器一水运仪象台，设在当时的京城开封。水运仪象台的制成，体现了我国古代机械工程技术的卓越成就，堪称中古时代中国时钟的登峰造极之作。
苏颂在领导建造水运仪象台的过程中，不仅表现出是一个学识渊博的科学家，同时又是一个卓越的科学活动的组织者。苏颂首先推荐起用了有真才实学的吏部令史韩公廉，又组织当时太史局的一些年轻的生员、学生共同合作。苏颂等人在设计制造新仪器过程中，认真吸收各家之长，加以创新。
水运仪象台是一座底是正方形、下宽上窄略有收分的木结构建筑，高大约12米，底宽大约7米，共分三大层。顶部有一架体积庞大的球形天文仪器，即浑仪。浑仪为铜制，靠水力驱动，用于观测星相。钟楼内放置天球仪，即浑象，其运转与上面的浑仪同步，故可随时对两者进行比较。钟楼前面是一座木阁，分5层各开一门，无论白天黑夜，每隔一段时间，便有木人出现。木人击鼓、摇铃、打钟、敲打乐器、出示时辰牌。所有木人都由巨大的报时装置操纵。这架装置则由巨大的枢轮提供动力，枢轮上有木辐挟持水斗，水从漏壶中滴人水斗，使整个仪器每个时辰前进一个水斗。
水运仪象台是11世纪末我国杰出的天文仪器，也是世界上最古老的天文钟，国际上对它给予了高度的评价。它的主要贡献是:第一，为了观测上的方便，它的屋顶做成活动的，这是今天天文台圆顶的祖先;第二，浑象一昼夜自转一圈，不仅形象地演示了天象的变化，也是现代天文台的跟踪机械一转仪钟的祖先;第三，苏颂和韩公廉创造的擒纵器，是后世钟表的关键部件，因此，它又是钟表的祖先。
苏颂的大时钟从1090年起一直运转到1126年;随后被金朝拆开，运至北京，在那里又运转了几年。苏颂的“水运仪象台”是中古时代中国时钟制造的登峰造极之作;遗憾的是，在后来的100年里，由于战争的原因，这些技术没有能够最终保留下来。
除了创制了水运仪象台，苏颂还编写了《新仪象法要》一书。全书分三卷，分别详细介绍了浑仪、浑象和水运仪象台的设计和制作情况。尤其重要的是，这部书还附有这三种天文仪器的全图、分图、详图60多幅，图中绘有机械零件150多种。这是一套我国现存最早的十分珍贵的机械设计图纸。
苏颂在从事科学研究工作的过程中，能够注意发挥集体的力量和智慧，敢于提拔人才，这在八百多年前的封建时代，是非常难能可贵的。同时，苏颂虽然身为封建士大夫，晚年又位居高官，但是他热爱自然科学，把自己的主要精力投人到科学活动中去，并且以多方面的优异成绩丰富了祖国的科学文化宝库。这也是难能可贵的。
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19各单元说明与教学建议
沉和浮
一、单元概述
石块放人水中，沉下去了;木块放人水中，浮起来了。沉和浮是学生见过的十分熟悉的现象。一方面，学生对于“沉和浮”有着丰富的生活经验。另一方面，对于“沉和浮”他们也有着许多似懂非懂的问题，例如“在水中，钢铁会沉下去，用钢铁制造的轮船却为什么能浮呢 ”“潜水艇为什么既能潜人水下，又能浮出水面呢 ”
人们对浮沉现象的关注已经有几千年了。表面上看是一些物体在液体中上浮而另一些物体下沉，实际上涉及了许多变量。这些变量包括物体的体积、重量和液体的密度，归根结底，物体在液体中的沉浮与它排开的液体的重量有关(阿基米德定律)。有许多人试图去寻找一个简单的规则来解释这个现象，如他们通常说:“重的物体下沉，轻的物体上浮”，这些不精确的概念同样存在于学生的认识中。
本单元将在一系列的探究活动中，让学生自己去解决有关沉和浮的许多问题。学生将探究不同物体的浮沉，形成他们关于对物体是上浮还是下沉现象的解释，而且能够明白物体与被放液体间的相互关系。当学生开始理解了他们所观察的结果之后，他们将鉴别出导致物体上浮或下沉的主要原因是什么。
学生描述的语言可能和科学家精确的定义不很相同，但通过这些探究可以修正或完善他们的想法，使他们在理解上得以提高。这个探究过程会使学生认识到他们也可以弄明白事物的规律。
本单元的核心概念是有关物质的密度，它是物质固有的特性之一。密度是物质质量与体积的比值，它与物质的质量和体积都有关。
本单元还有一些很重要的具体概念:当把物体放人一种液体，相同体积下物体与液体重量的不同将决定作用在物体上的浮力的大小。相同体积下，比液体重的物体会下沉，比液体轻的物体会上浮。
本单元的编写思路是:从物体的沉浮现象开始，探寻物体沉浮的规律，继而研究影响沉浮的变量(体积大小、重量、液体的密度)，最后形成适合小学生年龄特点的有关沉浮现象的本质解释。
本单元设计的对物体沉浮的解释有两条途径，一是用浮力和重力的关系解释沉浮现象，是用密度的概念解释沉浮现象。因为浮力的大小与液体的密度也有密切关系，因此，将物体的沉浮原因定位在物体的密度上。对五年级的学生来说，密度概念要求过高，因此，教科书没有直接出现密度概念，而是通过观察和实验，用同体积的重量作比较，帮助学生建立密度的前科学概念。
第1课从学生常见的现象开始。首先涉及到的是哪些物体在水中下沉，哪些物体在水中上浮，在观察现象的过程中，整理物体的沉浮与哪些因素有关。探究同一种材料构成的物体，在水中的沉浮与它的体积、重量没有关系，只与物体的密度有关，在这里打下一个伏笔。
第2^-3课研究沉浮与物体的轻重和体积大小的关系。相同体积下，重的物体容易沉;相同重量下，体积小的物体容易沉。
第4课是沉浮的应用，体现科学与技术之间的关系。
第5^-6课，从另一个角度，即浮力和重力之间的关系，解释物体沉浮的原因。
第7^-8课，探索液体密度对物体的沉浮影响，最终揭示本单元的核心概念:物体的密度不同，影响它们的沉浮。
资料库中的资料，将扩大学生的阅读面，同时渗透了物体密度的概念。在相同的体积下，一些物体比水重，一些物体比水轻，它们的沉浮与之相关。
当然，本单元只是研究了与沉浮现象有关的因素，并不能穷尽沉浮的规律。关于沉浮的进一步探索、浮力的计算等内容，将在初中的科学课中最终完成。
本单元的教学活动多是以矛盾冲突及产生的问题来引导和驱动的。如“马铃薯在水中是沉还是浮”一课，同一个马铃薯为什么在第一个杯子里是沉的，而在另一个杯子里却变浮了呢，学生在观察中发现了问题再进一步观察、分析，“可能两种液体不一样吧”一提出了推测;让我们来观察比较这两种液体有什么不一样，“可能是水中的白乎乎的东西引起的变化吧”一做个实验来验证一下……就这样使孩子们进人到像科学家那样探究科学的活动过程中。
在“造一艘小船”的活动中，也是通过“用这几种材料能制作什么样的船”“什么样的船能装更多的货”，以及探究过程中不断产生的“用什么方法保持船的平稳”“还有什么方法可以使我们的船装得更多”等一系列问题来指引学生们设计和制作小船，并不断改进小船的制作的。
学生们因为有这些不断产生的问题，才会持续进行观察研究活动。也正是因为他们能不断发现问题、解决问题，继而又产生新的问题，才会使他们变得越来越聪明。
二、单元教学目标
科学概念
.物体在水中的沉浮与构成它们的材料和液体的性质有关。
.比同体积的液体重的物体，在液体中下沉，比同体积的液体轻的物体，在液体中上浮。
.同种材料构成的物体，改变它的重量和体积，沉浮状况不改变。
.不同材料构成的物体，如果体积相同，重的物体容易沉;如果重量相同，体积小的物体容易沉。
.物体在水中都受到浮力的作用，物体浸人水中的体积越大，受到的浮力也越大。
.当物体在水中受到的浮力大于物体受到的重力时就上浮，小于重力时就下沉。浮在水面的物体，浮力等于重力。
过程与方法
.通过简单的推测、实验设计和验证活动获得结果。
.经历一个典型的“观察一发现一推测一验证”的科学探究活动过程。
.按一定要求进行简单的设计和制作。
.学习用控制变量的方法，探索物体沉浮的原因。
.学会用弹簧秤测量物体在水中受到的浮力。
.利用浮力和重力的关系，解释物体在水中的沉浮现象。
.用画示意图的方法，表示浮力和重力的关系，解释物体在水中的沉浮。
.经历观察方法的设计、改进，通过实验获得数据并转化为证据的过程，培养逻辑思维能力。
.对观察研究结果进行简单的整理、分析和概括，形成科学概念。
情感态度价值观
.认识到物体的沉浮现象是有规律的，规律是可以被我们认识的。
.体验科学探究的乐趣，保持和发展探究周围事物的兴趣和好奇心。
.认识到科学和技术紧密相连，它们为人类的发展做出了巨大贡献。
.认识到阅读、收集更多的相关信息资料，能丰富自己的认识，修正、完善原有的认.在实验中理解控制变量的科学方法和思想。
.感受人类创造发明的历程，激发创造欲望。
.懂得方法的改进有利于研究的顺利进行。
.学习利用数据分析解释现象，懂得数据的重要性。
.懂得确定一种物质的性质，需要有很多的证据。
三、分课时教学建议
第1课物体在水中是沉还是浮
(一)背景和目标
生活中哪些物体在水中下沉，哪些物体在水中上浮，学生已经有一定的经验;物体为什么会上浮和下沉，学生也有他们自己的解释。
表面上看是一些物体上浮而另一些物体下沉，实际上是一些变量决定了物体的浮沉。这些变量包括物体的体积、重量和被放液体的密度。人们通常说:“重的物体下沉而轻的物体上浮”，“所有的木材都会上浮”，这些表述都过于简化，生活中不难找到与这些说法相悖的例子。
如何在学生已有经验的基础上进行学习 这是本单元面临的问题，也是本节课开始探索的任务。从纠正学生的错误概念开始，通过一步一步的探索，让学生逐步明白现象背后的原因，认识到事物的规律。
猜想一个物体在水中是上浮还是下沉，是一项具有挑战性的任务，学生将想出许多原因。有些猜想基于物体材料本身，有的基于对熟悉物体先前的认识，有的会关注物体的体积大小、形状、重量或其他的一些特性。
学生很容易把沉浮的原因归结为物体的轻重和大小。鉴于此，教科书特地安排了同一种材料构成的物体，改变他们的重量和体积大小，沉浮状况不变的内容，从而纠正学生一些错误的前概念。
科学概念
物体在水中有沉有浮，判断物体沉浮有一定的标准。
同种材料构成的物体，改变它的重量和体积，沉浮状况不改变。
过程与方法
对物体的沉浮做出预测，并用实验验证，做好记录。
学会用切分和叠加物体的方法研究沉浮变化。
情感态度价值观
.认识到用实验验证猜想，能及时纠正自己的错误概念。
(二)教学准备
每组一个水槽、教科书上要求的一七种物体、一把小刀、to枚回形针、3块相同大小的小木块、记录表。
(三)教科书说明
本课由三部分组成，分别是“观察物体的沉浮”，“观察更多的物体在水中的沉浮”，“观察同种材料构成的物体在水中的沉浮”。
第一部分:观察物体的沉浮
教科书第2页的两幅图，是让学生进行一项简单的观察活动一观察砖块、木块在水中的沉浮，确定判断物体沉浮的标准。同时，规定了操作的方法:把物体轻轻从水面放人水里，而不是把物体扔进水中，也不是放在水面上。接下来要判断塑料块在水里的沉浮情况，由于学生对砖块、木块的沉浮经验十分丰富，一般不会出现判断错误，而对塑料块的沉浮经验普遍不足。所以，应先猜测塑料块的沉浮，然后根据操作要求，轻轻放人水中，观察它的沉浮状况。这里既是复习沉浮的标准，又为下一步的观察活动作了铺垫。
需要指出的是，若放人高密度聚乙烯(HDPE)塑料块，塑料块的大部分是浸人水中的，有些学生会把这种现象表述为“塑料块沉人水中了”，而不是表述为“塑料块是浮的”。因此，此项活动，也是进一步界定“(浮在水中的物体)只要物体的一部分露出水面，就说明这个物体是浮的”，从而避免出现悬浮的概念。
第二部分:观察更多的物体是沉还是浮
明确了观察沉浮的方法和标准，下面再来观察更多物体的沉浮情况。教科书安排了七种材料让学生进行观察。这七种材料是有结构的，有学生极易做出沉浮判断的材料，如石头、泡沫塑料等，也有他们较难判断沉浮的材料，如胡萝卜、蜡烛头等。
因此，在这部分观察活动开始前，教科书对观察活动提出了更高的、进一步的要求。即“先预测物体在水中是沉还是浮，说说预测的理由，再把它们放在水中观察。”根据已有的生活经验进行猜测，预想在观察中可能观察到的现象一这种观察前的推测，是科学研究的重要环节，进行初始的假想或推论，更是调动思维的必要条件。
学生的预测，展示的是他们对沉浮判断的初始概念，当实验结果与学生的初始概念产生冲突时，更容易引起学生的思考，从而发现并提出问题。所以，活动之后要求学生区分哪些预测是正确的哪些预测是错误的，结合自己的预测理由，进一步思考影响物体沉浮的因素有哪些是十分必要的。
在学生的经验中，影响物体沉浮的因素(变量)有以下几个:体积大小、轻重、形状、材料、是否空心等。这些因素有些是相互关联的，如大小、形状和是否空心。接下来的学习，将围绕这些变量，进行沉浮原因的探索。
第三部分:观察同种材料构成的物体在水中的沉浮
这部分内容研究的是材料对沉浮的影响，实际上指向物质的密度概念，但在此处不出现密度概念。
教科书用橡皮和萝卜作为研究材料，进行实验研究。在不少学生的初始概念中，物体越小，重量越轻，就越容易浮起来。因此，学生会认为把橡皮切得很小的时候，会浮起来。实验结果与学生的推测相反，这对学生的学习兴趣和思维发展都有好处。
切分橡皮和萝卜的方法，不限于教科书提供的方法，只要能够大致切分成差不多大小就可以。实验中使用小刀的时候，应提醒学生注意安全。
橡皮和萝卜不能无限制地切小，切分得太小，会出现浮在水面上的情况，这是因为水的表面张力的原因，出现这种情况将会对教学产生不利的影响，会改变探索的方向。
如果找不到能浮在水面的萝卜，可以用苹果等代替。
通过橡皮和萝卜的实验，学生会初步明白，同种材料构成的物体，把它们的体积变小，它们在水中的沉浮状况是不变的。
同样，做回形针和木块的实验是对前一部分的逆向思考。通过实验学生会明白，同种材料构成的物体，把它们的体积增大，它们的沉浮状况也不会改变。
把这两个实验连起来观察，学生能够得出这样的结论:同种材料构成的物体，改变它们的体积大小，在水中的沉浮是不会改变的。可见，这部分内容隐含着材料本身的质地(物质的密度)与物体在水中的沉浮有关系的道理。
(四)教学建议
1.观察物体的沉浮。
一开始，教师可以让学生回忆曾经看到过的物体沉浮情况，了解学生的经验。
然后出示砖块，演示把砖块轻轻放人水里，观察它的下沉过程，板书:沉;出示木块，演示把木块轻轻放人水里，观察它的沉浮，板书:浮。这里确定了沉和浮的参照标准。
接着，出示塑料块，让学生猜测塑料块放人水中，是沉还是浮。猜测后，把塑料块轻轻放人水中，观察塑料块的沉浮状况，并指出像塑料块这样，只要物体有一小部分接近或者露出水面，都属于浮的情况。
2.观察更多物体在水中的沉浮。
把小石块、泡沫塑料块、回形针、蜡烛、带盖的空瓶、萝卜和橡皮放在桌上，让学生预测，哪些物体会沉，哪些物体会浮，并把预测结果和预测的理由填人表格;然后给学生发水槽，进行实验观察验证，并把实验结果填人表格中。这里的顺序不要调换，如果一开始把水槽和物品全部放在桌上，学生有可能直接进行实验，而跳过了预测和思考沉浮理由的过程。
比较预测结果与实验结果，有没有出现预测错误，思考这是为什么 同时全班讨论，我们在预测时，判断物体沉浮的依据是什么 影响物体沉浮的因素有哪些 把这些因素全部罗列在黑板上，以备在后面的活动中进行研究。
3.观察同种材料构成的物体在水中的沉浮规律。
(1)提问:这块橡皮在水中是沉的，萝卜是浮的，把它们切成一半大小，它的重量和体积减小了多少 它在水中的沉浮会发生变化吗 如果切成四分之一大小、八分之一大小，又会怎样呢
(2)让学生把预测结果填写在表格里，并写上预测理由。
(3)演示切分橡皮的方法，提醒学生使用小刀要注意安全。为了保护桌面不受到小刀的划伤，可以在桌面垫上硬板纸或者木板。
(4)学生操作，记录实验结果并思考其中的原因。
(5)提问:我们对橡皮和萝卜进行了切分，得到了沉浮的一些规律;如果反向思考，把同种材料构成的物体进行叠加，沉浮会发生变化吗
(6)教师给每小组提供一些回形针和小木块，让学生按照教科书第4页的方法进行操作，并把结果记录在表格上。
('7 )汇报实验结果，讨论:同一种材料构成的物体，在水中的沉浮规律有什么特点。
第2课沉浮与什么因素有关
(一)背景和目标
本课延续上一课的研究内容，继续探索物体在水中的沉浮与哪些因素有关。学生已经知道，同一种材料构成的物体，改变自身的重量和体积，在水中沉浮的情况不变。但是根据经验和预测，学生们仍然会认为物体的沉浮会与它们的重量和体积有关。这里面有着怎样的关系 我们怎样帮助学生梳理清楚其中的关系
教科书从上一节课的内容引人，继续探索影响沉浮的其他原因。对学生来说，物体的重量和体积是最直观、最直接的影响因素，因此本课的探索就从物体的重量和体积切人。
如果学生能意识到重量和体积正在同时影响着沉浮的时候，我们就可以帮助学生通过变量控制的实验来探索其中的秘密。教科书中提供了可控的材料:相同体积不同重量的球和相同重量不同体积的立方体，意图通过特定的材料，探究出影响沉浮的因素，得到有关物体沉浮的规律。
同时，教科书还设计了利用小瓶子继续研究相同体积下重量是怎样影响物体沉浮的实验，也为探索潜水艇沉浮的原理作了很好的铺垫。潜水艇的设计很好地体现了科学原理和科学技术之间的有机结合。
科学概念
.物体的沉浮与自身的重量和体积都有关。
.不同材料构成的物体，如果体积相同，重的物体容易沉;如果重量相同，体积小的物体容易沉。
.潜水艇应用了物体在水中的沉浮原理。
过程与方法
.用控制变量的科学方法，探索物体沉浮的原因。
.学习用分析的方法研究影响沉浮的因素。
情感态度价值观
.在实验中理解控制变量的科学方法和思想的意义。
.感受科学原理应用于实际的巨大作用。
(二)教学准备
每组一个水槽、教科书上要求的一七种物体、一套相同体积不同重量的球、一套相同重量不同体积的立方体、小瓶子、“潜水艇”。
(三)教科书说明
教科书从前一节课的内容引人，提出了不同材料构成的物体，它们的沉浮与轻重、体积大小有关吗的问题，引导学生关注、分析前一节课的材料和实验结果。
第一部分:分析物体在水中的沉浮规律
这里所说的物体指的是不同材料构成的物体。物体在水中的沉浮与什么有关 在前一节课已引出了对这一问题的讨论。学生的讨论结果可能会是这样的:物体的沉浮与物体是不是空心的有关;与它的轻重有关;与它的大小有关……
物体的沉浮和它的轻重、大小是怎样的关系呢 轻的浮、重的沉;大的浮、小的沉;或者是大的沉、小的浮。
是这样的吗 教科书引导学生们先来进行两项前期观察结果的整理活动。
1.把几种物体按体积大小顺序排列在实验桌上，再标出它是沉的还是浮的。想一想:物体的沉浮和它的体积大小有关系吗
2.把几种物体按轻重顺序排列在实验桌上，再标出它是沉的还是浮的。想一想:物体的沉浮和它的轻重有关系吗
这里的活动隐含着如何做观察记录和整理信息的教学意义。经过排列整理，学生们很快就会“发现”物体的沉浮与物体的轻重、体积大小并无他们所想象的那种关系。
当预想的结果与实际观察的事实产生矛盾时，我们怎么想呢 这有两种可能:或许是我们的观察有误;或许是物体的沉浮与物体的体积大小、轻重是没有关系的(即我们的推测有误)。学生们对于“物体的沉浮和它的体积大小、轻重是无关的”这样的结论，大多表示半信半疑。事实上，物体的沉浮和它的体积大小、轻重都是有关的，其中本质的原因是物体的密度，但是这里还不适合出现密度这个概念，因此就用重量和体积这两个变量进行描述，这是符合学生的认知规律的。正因为是这两方面的因素同时影响着物体的沉浮，在不考虑体积大小的情况下，就很难看出物体的沉浮与轻重的关系;同样，在不考虑轻重的情况下，也很难看出物体的沉浮与体积大小的关系。所以，要探究物体的沉浮是否和它的轻重有关系，就要对可能影响它沉浮的“体积大小”因素加以控制;同理，探究物体的沉浮是否和它的体积大小有关系时，就要对可能影响它沉浮的“轻重”因素加以控制，这就是科学上的变量控制的思想，也是这节课要求学生学习的变量控制实验的方法。
第二部分:控制其他因素进行研究
教科书提出了一个问题“当我们对这些物体进行比较时，为什么看不出它们的轻重、体积大小与沉浮之间的关系”，希望引导学生讨论猜测:可能是重量和体积在同时影响物体的沉浮，从而顺利地引出控制一个因素(变量)，研究另一个因素(变量)作用的活动。同时，教科书以介绍科学家常用的方法，出示变量控制的研究方法。教科书这部分的后两项观察活动就是按这样的思路设计的。
1.把一组大小相同的球体按轻重顺序排列在桌上，推测它们的沉浮，再放进水里观察。
2.把一组轻重相同的立方体按体积大小顺序排列在桌上，推测它们的沉浮，再放进水里观察。
结果怎样 物体的沉浮和物体的轻重有关系吗 物体的沉浮和物体体积的大小有关系吗 是什么关系呢
原来，不同材料构成的物体，在体积相同的情况下，重的物体容易沉，轻的物体容易浮;在重量相同的情况下，体积小的物体容易沉，体积大的容易浮。这就是学生所能理解的重量与体积对沉浮的影响。到此为止，学生对物体重量、体积与沉浮的关系有了更进一步的认识，向科学概念迈进了一步。如果再进一步，希望学生感受到“体积大、重量小的物体容易浮;体积小、重量大的物体很容易沉。”这样，学生科学概念的发展更加深人。
教科书第5页最下面一行的问题“当我们用这两组材料进行研究时，为什么能够看出物体的轻重、体积大小对沉浮的影响呢 ”意在提醒学生反思我们的研究过程，认识到变量控制实验的意义和作用，体会科学研究方法的重要性。
在该课的学习活动过程中，学生对物体沉浮的有关认识经历了“发现一否定一再否定一再发现”这样，一个不断冲突、不断修正的过程。
第三部分:用小瓶子研究沉浮
这个活动是前面活动的延续。空的小瓶子是浮的，小瓶子的好处是可以控制体积不变，往瓶子里加水的过程中，逐步改变瓶子的重量，在不断的实验过程中，学生可以直观地看到重量是怎样影响沉浮的，从而加深对体积相同，重的物体容易沉这个概念的理解。
教科书第6页中间，一个小瓶子悬浮在水中，这种现象，在理论上是成立的，实际操作过程中，学生是很难做到的，因此这里不要求学生做出悬浮的小瓶子，只要求学生观察到，瓶子中的水超过某一个限度，小瓶子就会下沉，这其中也隐含着密度的概念，这里的密度是小瓶子的平均密度。当平均密度大于水的密度时，小瓶子就下沉。
到这里为止，教科书提出要求，希望学生能够整理所学内容，得出不同材料构成的物体，在水中的沉浮规律，作进一步强化。
第四部分:潜水艇的原理
有了小瓶子活动的铺垫，学生对潜水艇的原理能够比较容易理解。不过，小潜水艇是学生十分喜欢的玩具，尽管学生理解了原理，还是要让学生进行实际操作，甚至亲自制作简易潜水艇，这样有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力。
(四)教学建议
1.分析物体在水中的沉浮规律。
这个活动展开，要利用上一节课的材料和实验记录单，把七种物体放在桌上，进行观察，你能看出沉浮与什么因素有关吗 怎样说明物体的沉浮和它的轻重、体积大小有没有关系
(1)把泡沫塑料、萝卜、空瓶子、小石块、回形针、橡皮、蜡烛等物体按体积大小顺序排列在实验桌上，再用小卡片标出它是沉的还是浮的。想一想，物体的沉浮和它们的大小有关系吗
(2)把泡沫塑料、萝卜、空瓶子、小石块、回形针、橡皮、蜡烛等物体按轻重顺序排列在实验桌上，再用小卡片标出它是沉的还是浮的。想一想，物体的沉浮和它们的轻重有关系吗
(3)为什么看不出它们与沉浮之间的关系
2.控制其他因素进行研究。
首先要让学生讨论得出可能是物体重量和体积在同时影响着它们的沉浮，遇到这样的情况怎么办 希望学生能够应用以前学过的方法，思考出控制其中一个因素进行研究的方法。如果学生想不出来，教师可以告诉学生，科学家遇到这种情况时所采用的方法，顺势对学生进行科学方法和科学思想的教育。
(1)把一组大小相同的球体按轻重顺序排列在桌上，推测它们的沉浮，再放进水里观察。结果怎样
(2)把一组轻重相同的立方体按大小顺序排列在桌上，推测它们的沉浮，再放进水里观察。结果又怎样
(3)思考:从这两组材料的实验中，我们得到什么结论
(4)为什么用上一节课的物体进行比较，看不出物体的大小对沉浮的影响 用这两组材料，能够观察到物体的轻重、体积与沉浮之间的关系
3.用小瓶子继续研究沉浮规律。
这项活动，可以让学生独立完成，教师只要提出任务即可。选择的空瓶子要能够浮在水面上，然后给学生提供滴管，让学生找到加多少水，小瓶子就开始下沉的临界线，标注记号。最后让学生讨论:在这个活动中，我们明白了什么。从而强化物体的体积不变，重量增加，沉浮会发生改变的结论。
再跟前面的实验结合起来，整理不同材料构成的物体在水中的沉浮规律。
4.潜水艇的秘密。
关于潜水艇的原理，可以让学生观察教科书上的插图进行讨论，也可以提供多媒体资料，向学生介绍。当学生理解了潜水艇的原理之后，接下来的活动还是相当重要的，一是要让学生动手操作小潜水艇，体验潜水艇的沉浮现象;二是要提供自制简易潜水艇的制作方法，让学生在课外自己制作潜水艇，提高他们的兴趣，发展动手操作能力。必要的时候，还可以跟“造一艘小船”一课结合起来，举办自制小船的展览会。
第3课橡皮泥在水中的沉浮
(一)背景和目标
前面已经研究了物体沉浮的规律，学生也知道了在体积不变的情况下，改变物体的重量能够改变物体在水中的沉浮状态。本课将用学生熟悉的橡皮泥作为研究材料，使橡皮泥在水中浮起来，并探索其中的原因，从而帮助学生理解钢铁制造的轮船为什么能够浮在水面上。
学生对橡皮泥是比较熟悉的，一些学生或许在生活中已经有了类似的经验，能够把橡皮泥做成船的形状，浮在水面上。但是，一般的学生都不会去考虑其中的原因，本课将带领学生用实验数据揭开其中的秘密。
实心的橡皮泥沉人水底，船形橡皮泥却能浮在水面上，原因是船形橡皮泥浸人水中的体积增大了。这里引人了测量橡皮泥排开的水量的活动，通过比较各种形状橡皮泥排开的水量，揭示沉浮变化的基本原因。
科学概念
.改变物体排开的水量，物体在水中的沉浮可能发生改变。
.钢铁制造的船能够浮在水面上，原因在于它排开的水量很大。
过程与方法
.用刻度杯测量橡皮泥排开的水量。
.把橡皮泥制作成不同的形状，使之能够浮在水面上。
.根据橡皮泥排开的水量，做出沉浮判断。
情感态度价值观
.认识到认真细致地采集数据的重要。
.在探求原因的过程中，懂得证据的重要性。
(二)教学准备
每组一个水槽、若干橡皮泥、一只刻度杯、记录表。
(三)教科书说明
本课由三个部分组成。第一部分是“观察实心橡皮泥的沉浮”;第二部分是“让橡皮泥浮在水面上”;第三部分是“测量橡皮泥排开的水量，探索橡皮泥上浮的原因”。
第一部分:观察实心橡皮泥的沉浮
教科书第7页，展示了一块橡皮泥的四种形状，把它们放人水中都会沉人水底。不同形状的橡皮泥，重量没有改变，学生很容易理解。因为橡皮泥既没有增加也没有减少，形状不影响重量。
这是一个铺垫性的活动。
把一块橡皮泥改变成不同形状，它的体积发生变化了吗 这对于学生来说没有经验，怎么办 得想办法测出不同形状的橡皮泥的体积是多少。怎样测出橡皮泥的体积呢 把橡皮泥放人盛水的刻度杯中，就能测出它的体积。比较几种不同形状的实心橡皮泥，会发现体积没有变化。
所以，改变橡皮泥的形状，重量没有变，体积也没有变，它的沉浮状况不会发生变化。
这个测量橡皮泥体积的活动，为后面测量排开的水量做好了铺垫。
第二部分:让橡皮泥浮在水面上
怎样让橡皮泥浮在水面上 学生是有经验的。教科书第7页提供了一种形状，实际上学生会创造出很多不同的形状，它们都有共同之处:空心的或者是船形。教科书要求学生通过亲自动手，做出能浮在水面的橡皮泥，这里有技术上的要求。当学生做出一些能浮在水面上的橡皮泥后，就会思考了，是什么原因使橡皮泥浮起来的 橡皮泥的重量没有改变，改变的因素可能就是浸人水中的体积了。
第三部分:测量橡皮泥排开的水量
怎样测量橡皮泥浸人水中的体积呢 教科书第8页提出了测量橡皮泥排开的水量的方法。称作“排开的水量”是为了与“排水量”相区别，“排开的水量” 指的是物体排开的水的体积，而“排水量”通常指的是物体排开的水的重量。
教科书第8页出示的是用烧杯测量排开的水量，烧杯的刻度还不够精确。测量排开的水量的工作必须细致，观察刻度时视线应与水面持平。排开的水量的计算方法是，放人物体后的刻度数减去原来的水量等于物体排开的水量。
教科书第8页的表格中，要测量五种形状橡皮泥的排开的水量。其中“实心团”和“沉的形状”两者排开的水量是相同的，其他三种形状排开的水量也相同。比较沉的形状排开的水量与浮的形状排开的水量，可以发现:沉的形状排开的水量小，即浸人水中的体积小;浮的形状排开的水量大，即浸人水中的体积大。从数据中可以看出，橡皮泥浮起来的原因在于它的重量不变，而浸人水中的体积增大。
知道了这个道理，学生也就能够理解钢铁造的轮船为什么能够浮在水面上了。这里要求学生能够以自己的语言，来解释轮船浮在水面上的原因。
(四)教学建议
1.观察橡皮泥的沉浮。
这项活动只能用一块橡皮泥做实验。市面上有各种品牌的橡皮泥，教师要多加挑选，选择放在水中不会化掉的橡皮泥做实验，否则会影响实验效果，影响精确度。
对于不同形状的橡皮泥，重量是否改变，学生一般不会有异议。但是体积是否发生变化，学生肯定会有不同意见，此时教师要抓住机会，让学生思考如何比较不同形状的橡皮泥的体积，从而引出采用盛水的刻度杯来测量橡皮泥的体积的实验。
这里可以把测量橡皮泥排开的水量的活动提前，让学生亲自动手测量记录，这项活动为后面的测量船形橡皮泥排开的水量打下了基础。
经过测量后，要求学生总结:橡皮泥的形状改变之后，重量不变，体积也不变，因此沉浮状况保持不变。
2.让橡皮泥浮在水面上。
此活动要求学生继续探索改变橡皮泥的形状，让它浮在水面上。教学时可以完全放手，让学生探索。例如采用竞赛的形式，提供学生多块橡皮泥，让学生做出尽可能多的形状。然后观察各种能浮的形状有什么特点，不能浮的形状有什么特点，初步感受它们与沉浮之间的关系。
思考:同一块橡皮泥，在改变其形状后，有的为什么能够浮在水面上呢
3.测量比较橡皮泥排开的水量。
(1)思考把一块橡皮泥做成不同形状，沉浮情况发生变化，是什么因素造成的。
(2)把橡皮泥船放人刻度杯使之浮在水面上，观察水面指示的刻度。把船形橡皮泥排开的水量记录在表格中。
(3)将实心橡皮泥排开的水量数据，与船形橡皮泥排开的水量数据进行比较。
(4)分析是什么原因使船形橡皮泥能够浮在水面上。
(5)解释钢铁制造的轮船，为什么能够浮在水面上。第4课造一艘小船
(一)背景和目标
船的发明是人类的伟大创造，自从有了船，人类的活动范围大大扩大，人类的物资运输和交流也大大增加。可以说，船与我们的生活紧密相关。
大部分学生对船比较熟悉，许多学生有乘船的经验，有折纸船的经验。学生知道船的作用，因此也很乐意来设计制造一艘自己的小船。
前面的学习内容，让学生明白了船为什么能浮在水面上的原因，也知道了船排开的水量越大，越容易浮在水面上，装载的货物也就越多。
本课引导学生通过制造一艘橡皮泥小船，研究相同重量下，怎样增加船排开的水量，从而达到更大的装载量。在动手操作过程中，学生会遇到一些困难，如怎样保持船身的稳定和平衡，如何装载更多的货物。这些问题的解决只有在具体的操作过程中，不断地调试才能达成，因此对学生技能的发展是很有帮助的。
本课还引导学生用其他的材料造船，设计出更多的船，来激发学生的学习兴趣。希望学生能够按照设计的计划进行有日的的活动，进一步加强科学和技术的联系。最后举办船的展览会和回忆船的发展史是活动的延续，希望学生保持对科学、技术的兴趣。通过回忆船的发展历史，了解人类的发明创造过程，激发心中的创造欲望。
科学概念
.相同重量的橡皮泥，浸人水中的体积越大越容易浮，它的装载量也随之增大。
.科学和技术紧密相连，它们为人类的发展做出了巨大贡献。
过程与方法
.探索用橡皮泥造船，不断改进船的形状，增大船浸人水中的体积。
.按自己设计的方案制造小船，并不断改进。
情感态度价值观
.体会不断改进设计对结果的影响。
.感受人类创造发明的历程，激发创造欲望。
(二)教学准备
每组一个水槽、若干橡皮泥、若干垫片、玻璃弹子、船的发展史图片或多媒体资料。
(三)教科书说明
本课有五个部分，分别是“用橡皮泥造船”“哪艘船装载的货物多”“设计制造其他的船”“办个船的模型展览会”和“船的发展史”。
第一部分:用橡皮泥造一艘小船
用橡皮泥造一艘小船，对学生来说已经不是难事，如果重复这样的活动，对学生的发展没有多大的意义。因此，教科书提出了新的要求:怎样造出一艘装载量比较大的小船呢 这就需要运用前面所学的知识进行思考。每组的橡皮泥数量相等，重量相等，不能在重量上做文章，只有在增大浸人水中的体积这一点上动脑筋，浸人水中的体积越大装载量就越大。橡皮泥是很容易改变形状的，这就为学生的动手留下了很大的空间。这个活动，不仅仅要让学生造出一艘船，更要引导学生怎样利用限定的材料造出一艘大船，把动手和动脑有机地结合起来。
第二部分:哪艘船装载多
船造好了，究竟哪艘船装载量大，需要检验，这也是一个验证的过程。教科书第9页，提供了用垫圈作为货物进行验证的方法。垫圈有大有小，垫圈的选择要与橡皮泥船的装载量相匹配，一般一艘橡皮泥船，最多能够装载20个垫圈，这样大小的垫圈比较理想，在课堂教学中容易比较装载量。
如果采用玻璃弹子作为装载的货物，就会遇到玻璃球滚来滚去的问题。这会使船不能很平稳地浮在水面上，而发生倾斜，也就影响了装载量。怎样保持船的平稳呢 教科书提示学生“把船分隔成几个船舱试试”。这也使我们的学习活动与生活实际联系了起来。
“还有什么方法可以使我们的船装得更多 ”这是一个更为开放的问题，日的是让学生思考的角度更加开阔，为改变液体会改变沉浮打下伏笔。
第三部分:设计制造其他的船
通过观察研究，学生们已经明白了一些物体沉浮的道理。现在，他们要用学到的知识和获得的经验来造一艘其他的小船。
要造一艘什么样的小船呢 造这艘小船需要什么材料 可以先拟订一份造船的计划。教科书在这部分通过图片和文字向学生们介绍了造船的计划和实施步骤，引导学生们在课前完成一艘小船的制作。课堂上，主要来演示介绍自己的小船，并交流一下有哪些需要改进的地方。造小船是在课前进行的，因此，上一课结束时要让学生们课外先自学这部分内容，在本节课前完成一艘小船的制作。
当然，这部分的学习内容也可以在课内进行。如果是这样，那么本课就需安排两课时来完成教学。
第四部分:船的展览会;第五部分:船的发展史。
这两个活动可以结合起来进行。这是对学生进行科学史教育的好机会，也
是“造一艘小船”教学成果的展示活动，又是沉和浮单元教学的后续课外活动。
让学生们课外去收集各种船只的图片、模型及有关的文字资料，加上自己设计制作的小船，就可以办一个船的展览会了。参观自己办的展览会，交流收集的各种资料，了解更多的船的作用和特点以及船的发明发展史，这将是十分有趣也是很有意义的活动。它将促进学生对技术的理解，对技术发展与人们生活关系的理解。这项活动，可以作为考核学生的依据之一。
教科书第11页，船的图片(从左到右、从上到下)分别是:木筏、独木舟、明轮、帆船、气垫船、远洋货轮、现代客轮、航空母舰。
(四)教学建议
1.用橡皮泥造船。
这项活动，可以采用比赛的形式进行。要让学生明白，制造一艘橡皮泥小船容易，不容易的是利用相同数量的材料，制造出装载货物较多的小船，让学生感觉到有一定的难度，会激发学生的挑战意识。
在学生动手制作之前，可以讨论，运用所学知识，怎样才能制造出装载量比较大的小船。教师要挑选比较理想的橡皮泥，即浸在水中不会化掉的橡皮泥，提供给各组的橡皮泥数量和重量要相等，让学生在公平的情况下竞争。
2.哪艘船装载多。
(1)等各组完成制造小船之后，组织讨论怎样比较每一只船的装载量。
(2)建议用适当大小的垫圈作为货物，来检验小船的装载量。
(3)放人垫圈的时候，动作要轻，分布要均匀。
(4)边放垫圈边记录数量，可以重复几次检验，取放得最多的一次的数值。
(5)把各组的最大装载量写在黑板上，比较其中的差别。
(6)让装载量最大的小组介绍经验。
3.设计制造其他的船。
这项活动可以在课前布置学生完成，也可以在课堂中完成计划的制定和小船的设计，
然后交流学生的设计，相互补充、完善。
如果事先布置学生自制小船，课堂上可以展示自制的小船，进行试航，讨论小船的优点和缺点，提出改进的意见。
如果事先没有布置学生自制小船，就可以以小组讨论的形式，画出小船的设计图，列出所需的材料，写出制作的步骤，再全班交流。制作的任务在课外完成，学生最好能自己独立完成，也可以请父母或者亲戚朋友帮助。等适当时候，举办船的展览会。
4.办个船的模型展览会，船的发展史。
(1)把课前收集到的有关船的图片、资料在小组内交流。
(2)选择学生收集的图片，按照船的发展史，把图片排列在黑板上。
(3)观看船的发展史的图片或录像，谈谈自己的体会。
(4)另外，可以把学生制作好的小船和收集到的有关船的图片、资料在实验室作长
期展出交流。
第5课浮力
(一)背景和目标
第1课到第4课，学生通过探究了解了构成物体的材料、重量、体积大小对沉浮的影响，实际上学生在探索的过程中，已经感受到了浮力的存在。本课开始，学生将把注意力放在浮力上，来研究物体沉浮的秘密。
当一个物体放人水中时，它就受到了水对它向上的推力，即浮力。不管物体是下沉还是漂浮，它们都受到水的浮力。如果向上的浮力大于向下的重力，物体将上浮;如果向上的浮力小于向下的重力，则物体下沉。
当学生将泡沫塑料块完全浸人水中受到的浮力与受到的重力进行比较时，他们会发现泡沫塑料块受到的浮力大于重力，寻找到物体为什么在水中上浮的原因。
学生通过测量比较泡沫塑料块受到的浮力大小，还会发现，不同大小的泡沫塑料块完全浸人水中，体积越大，受到的浮力就越大。他们就此也会明白浮力的大小与浸人水中的体积有关。
科学概念
.上浮物体在水中都受到浮力的作用，我们可以感受到浮力的存在，可以用测力计测出浮力的大小。
物体浸人水中的体积越大，受到的浮力也越大。
当物体在水中受到的浮力大于重力时就上浮，浮在水面的物体，浮力等于重力。
过程与方法
学会用弹簧秤测量泡沫塑料块在水中受到的浮力。
运用浮力和重力的概念，解释物体在水中的沉浮。
情感态度价值观
懂得方法的改进有利于研究的顺利进行。
懂得数据在分析解释现象过程中的重要性。
(二)教学准备
每组一个弹簧秤、三块大小不同的泡沫塑料块、一个底部带小滑轮的精确刻度杯、细线、记录表。
(三)教科书说明
本课有四个部分，分别是“感受浮力”“测量一块泡沫塑料块的浮力”“测量不同大小泡沫塑料块的浮力”和“解释上浮的原因”。
第一部分:感受浮力
学生在平时的经验中，已经有了浮力的感受，当学生在游泳时能够感受到水对身体的浮力，当学生用救生圈游泳时，更能感受到水的浮力。这些对浮力的感受是无意识的。学生在前面内容的学习中，也不自觉地感受到了浮力。因此，浮力一词的出现，就从学生的平时感受出发。首先是回忆手指压小船的感觉，调动已有的学习经验;然后是把一块泡沫塑料块压人水中，直接感受水的浮力。
当学生感受了浮力之后，教科书给出了浮力的描述性定义，这个定义是在学生感受浮力的基础上给出的，因此只要求学生能理解、会使用浮力一词，并不要求学生掌握关于浮力的精确定义。同时，教科书告诉学生:当泡沫块静止浮在水面时，它受到的浮力等于它受到的重力，且方向相反。这个结论是直接告诉学生的，希望学生能够理解、接受。
为了帮助学生更好的理解浮力和重力的关系，教科书第12页提供了一幅示意图，用图示的形式帮助学生理解。图示上，浮力和重力的箭头都从物体的重心出发，方向相反，大小相等。理解这张示意图的意思，是接下来学习的基础，
因此必须让学生明白图示的意义。
第二部分:测量一块泡沫塑料块的浮力
泡沫塑料块在水中受到了水的浮力，这个浮力有多大 这是学生很自然产生的问题。要知道重力有多大，可以用测力计测量，同样道理，浮力有多大，也可以用测力计测量，关键是怎样测量泡沫塑料块的浮力呢 这是一个测量中遇到的难题。教科书提出希望学生进行讨论，思考出测量泡沫塑料块受到浮力大小的方法。
寻找方法的思路是这样的:用弹簧秤测量浮力，弹簧秤只能测量拉力，泡沫塑料块浮在水面上，弹簧秤又不能测量压力，怎么办 能不能把弹簧秤放在水下拉呢 这种方法又不行!如果学生想不出方法，教科书在13页提供了测量泡沫塑料块浮力的方法:在杯子底部装上一个小滑轮或者一个小钩子，再利用一根细线绕过钩子，一端系住泡沫塑料块，一端挂在弹簧秤的钩上，就可以测出它的浮力了。
这个测量方法的思考，是有一定的难度的，教师要适当地引导，或者让学生看教科书中的插图，按照插图安装测量装置。
教科书第13页的插图给出了测量的方法，也给出了测量浮力时的操作要求:拉线时，弹簧秤最好能接近垂直，如果歪斜的话，有可能出现较大的误差。图上的水槽最好能换成专门的杯子:带小滑轮的精确刻度杯。因为，这项活动不但要测量浮力，还要测量泡沫塑料块浸人水中后排开的水量，没有刻度的水槽是完不成这个任务的。
当学生读出弹簧秤上的拉力数值时，是不是等于知道了泡沫塑料块受到的浮力 不是!怎样转换成浮力的数值 教科书提供了示意图，标出了浮力、重力和拉力之间的关系。在这里浮力等于重力加上拉力。这幅示意图是给学生看的，为的是帮助学生理解三者的关系。图示中还可以把重力和拉力合起来，与浮力的箭头处在同一条直线上，方向相反。
学生掌握了测量方法之后，教科书提出了测量泡沫塑料块三种状况下的浮力大小:小部分浸人水中、大部分浸人水中和全部浸人水中。日的是找到泡沫塑料块受到的浮力大小与浸人水中的体积之间的关系，即体现物体排开水的体积越大，受到的浮力也越大的规律。
第三部分:测量不同大小泡沫塑料块的浮力
通过上一个活动，我们发现同一块泡沫塑料块浸人水中的体积越大，受到的浮力也越大。那么不同大小的泡沫塑料块，完全浸人水中，它们受到的浮力大小相同吗 这个活动与前面的活动是一种有机的结构，体现了思维递进。测量的方法与前面相同，这个实验可以让学生自主操作，测量记录的数据填人表格，把浮力大小与排开的水量进行比较，找出其中的规律。到此为止，我们应该总结泡沫塑料块受到的浮力大小与排开的水量之间的关系，也就是与浸人水中的体积大小的关系。教科书中“泡沫塑料块受到的浮力大小，主要与什么因素有关”这个问题，就是对本课活动的总结。
第四部分:解释上浮的原因
学生通过实验知道了泡沫塑料块在水中受到的浮力与它浸人水中的体积有关，浸人水中的体积(排开的水量)越大，受到的浮力就越大。完全浸人水中受到的浮力远远大于它本身的重量，因此一松手，泡沫塑料块就浮起来了。等到浮在水面上之后，泡沫塑料块为什么不再向上冒 因为此时它浸人水中的体积很小了，受到的浮力也很小。小到与它受到的重力相等，因此就不再上浮，也不下沉。
如果学生能够用浮力和重力的关系，解释泡沫塑料块的上浮原因和静止原因，说明学生已经掌握了浮力、重力和物体沉浮的关系了。
(四)教学建议
1.感受浮力。
让学生切身感受到浮力，是本课开始的基础。教师要提供一些能浮的物品，让学生感受，为继续探索沉浮的秘密打下基础。
(1>观察泡沫塑料块、木块、空瓶子、小船浮在水面的情况，用手指轻轻按压小船，有什么感觉 分别把泡沫塑料块、木块、空瓶子压人水中，有什么感觉
(2)出示关于浮力的描述性定义。
(3)生活中我们什么时候感受到水的浮力
(4)出示教科书上浮力和重力的示意图，讲解示意图的含义。
2.测量一块泡沫塑料块的浮力。
学生知道了泡沫塑料块要受到水的浮力作用，把它压人水中，它所受到的浮力有多大 在这里，教师要鼓励学生进行讨论:怎样测出泡沫塑料块受到的浮力大小
(1)讨论怎样测出泡沫塑料块的浮力，交流测量的方法。
(2)教师根据学生讨论的情况，演示规范的测量方法，讲解注意的地方。特别要讲清楚浮力的计算方法，可以让学生看教科书第13页的示意图，理解浮力等于重力加拉力的道理。
(3)学生测量泡沫塑料块浸人水中的浮力，按照教科书的要求测量三种状况，分别把测量结果(拉力大小和排开的水量)记录在表格中。
(4)分析拉力、浮力和排开的水量之间的关系，得出浸人水中的体积(排开的水量)越大，物体受到的浮力就越大。
3.测量不同大小泡沫塑料块的浮力。
教师要准备三块不同大小的泡沫塑料块或者三块不同大小的木块，让学生预测:如果把大小不同的泡沫塑料块或者木块，完全浸人水中，它们受到的浮力大小相同吗
根据前一个活动所获得的结果，可以推断大小不同的物体完全浸人水中，受到的浮力大小不一样。这个活动，可以让学生参照前一个活动的测量方法，独立自主完成测量，把测量结果填人记录表中，并分析浮力大小与体积大小之间的关系。
让学生把前后两个测量活动中所得到的数据进行分析，泡沫塑料块在水中受到的浮力大小与什么因素有关 有怎样的关系
分析了排开的水量与浮力之间的关系之后，再让学生观察物体的自重与它所受到的浮力大小进行比较，发现浮力大于重力，所以就能解释教科书最后提到的一个问题了。
总之，要引导学生观察数据、分析数据，从数据中得出有用的结论，完善学生的科学概念。
第6课下沉的物体会受到水的浮力吗
(一)背景和目标
学生对浮在水面上的物体受到水的浮力，比较容易理解。对沉人水中的物体是否受到水的浮力，没有把握。但是，学生会有一些生活经验，如游泳时感觉到自己的身体会被水托起来，在水井中打水时，会感觉到装满水的水桶在未离开水面时要比提出水面轻许多。这些经验提醒学生，下沉的物体在水中也会受到水的浮力。
本课引导学生继续探索浮力与物体沉浮之间的关系。教科书提出了要学生自己设计实验验证猜想的活动，在思维的发展和能力的要求上更进了一步。同时，通过测量下沉的物体受到的浮力大小，引导学生发现，下沉的物体受到的浮力大小与浸人水中的体积有关，这与前一节课的内容联系起来，可以形成完整的概念:物体在水中受到的浮力大小，与物体浸人水中的体积(排开的水量)有关，浸人水中的体积越大，受到的浮力也就越大。
科学概念
.下沉的物体在水中都受到浮力的作用，我们可以感受到浮力的存在，可以用测力计测出浮力的大小。
下沉的物体浸人水中的体积越大，受到的浮力也越大。
当物体在水中受到的浮力小于重力时就下沉。
过程与方法
.设计实验验证下沉物体在水中受到了浮力作用，用弹簧秤测量下沉物体受到的浮力大小。
.画示意图，运用浮力和重力的概念，解释物体在水中的沉浮。
f清感态度价值观
体验实验验证的重要意义。
懂得数据在分析解释现象过程中的重要性。
(二)教学准备
每组一个弹簧秤、一个钩码、一个底部带小滑轮的精确刻度杯、三块大小不同的石块或砖块、细线、记录表。
(三)教科书说明
本课有三个部分，分别是“下沉的物体是否受到水的浮力”“测量下沉的物体受到的浮力大小”和“用浮力和重力的关系解释沉浮现象”。
第一部分:下沉的物体是否受到水的浮力
这是一个学习中很自然地产生的问题。当学生测量了上浮物体受到水的浮力作用时，很自然地提出了一个疑问:下沉的物体是否受到水的浮力 教科书第15页提供了一个学生生活中常见的情形:从井中提水时，在水中的水桶总是比离开水面的水桶要轻，这是什么原因 是否说明水桶在水中同样受到了水的浮力作用
教科书没有直接回答这个问题，而是引导学生通过设计实验，来验证自己的推测。根据前一节课的学习内容，这样的实验验证，学生通过思考能够完成任务。希望学生的设计，能够借鉴前一节课的成果，用示意图的方法展示自己的设计思路。如图: 然后通过实验验证，得到下沉的物体确实受到了浮力作用，受到的浮力大小可以这样计算:浮力=重力一弹簧秤拉力。
第二部分:测量下沉的物体受到的浮力大小
这项测量活动，意在探究下沉的物体受到的浮力是否会有大小 如果浮力有大小，是什么原因造成的。
根据前一节课所学的内容推测，物体受到的浮力大小，是由浸人水中的体积大小(排开水的重量)决定的，可以推测下沉的物体浸人水中的体积多少也会影响浮力的大小，所以设计了下沉物体“小部分浸人水中”“大部分浸人水中”和“全部浸人水中”的测量项日。通过测量，发现一个下沉物体浸人水中的体积越大，受到的浮力也越大。
同样，大小不同的物体完全浸人水中，它们在水中受的浮力大小也与物体排开水的体积有关，体积(排开的水量)越大，受到的浮力越大。分析测量的排开的7尺量和浮力的大小对比，学牛就能发现这个规律。
到现在为止，联系上一节课的内容，我们可以把物体在水中受到的浮力大小规律统一起来，即物体在水中受到的浮力大小与浸人水中的体积(排开的水量)有关，浸人水中的体积(排开的水量)越大，受到的浮力也越大。
第三部分:用浮力和重力的关系解释沉浮现象
教科书提出让学生用示意图画出石块和泡沫塑料块在水中的受力情况，这种情况在小学科学的学习中是第一次出现，对学生的抽象概括能力的要求是很高的。用图示来表述解释，可以更加清晰地展示学生的思维和概念的形成过程，有助于训练学生的抽象概括能力，也有助于理解沉浮现象与浮力的关系，构建起正确的概念。参考示意图如下:
(四)教学建议
1.下沉的物体是否受到水的浮力
本课的学习可以从前一节课的内容导人，提问:浮在水面上的物体会受到水的浮力作用，那么，沉人水中的物体会受到水的浮力作用吗 让学生想一想生活中是否有这样的情形，并进行推测。如果学生找不到生活中的例子，教师可以出示一个系有细线的钩码，让每组学生把钩码浸人水中，体验一下钩码是否受到了水的浮力 你有什么感受说明钩码受到了水的浮力
手的感觉是不太准的，我们能否设计一个实验来验证自己的推测呢 小组讨论设计验证方法，特别要求把自己的方法用图示画出来。
交流学生的设计计划，并按照计划验证，汇报结果。
2.测量下沉的物体受到的浮力大小
学生已经验证了下沉物体也受到了水的浮力作用，而且在实验的过程中，有可能会发现:刚浸人水中时，弹簧秤上的读数大，等把物体完全浸人水中后，弹簧秤上的读数会变小一点。是不是下沉的物体在水中受到的浮力大小会变化呢 是不是跟上浮物体受到浮力大小的原因差不多呢 这就引出了测量下沉物体受到浮力大小的活动。
两组测量活动可以在一个时间段完成，具体可以参照这样的顺序进行:
(1)测量钩码在空气中受到的重力(重量)，记录在表格中。
(2)测量钩码分别浸人水中不同位置时对弹簧秤的拉力，记录在表格中。
(3)计算钩码受到的浮力大小，与钩码排开的水量进行比较，找出其中的联系。
(4)分别测量大、中、小三块石块完全浸人水中时受到的浮力大小，记录在表格中。
(5)计算石块受到的浮力大小，与它们排开的水量进行比较，找出其中的联系。
(6)分析两次测量所得的数据，找出下沉的物体在水中受到的浮力大小的规律。
3.用浮力和重力的关系解释沉浮现象
参照教科书第12页的示意图，试着用物体在水中的受力示意图来解释沉浮的原因，并配合用公式表示物体沉浮的原因。
第7课马铃薯在液体中的沉浮
(一)背景和目标
学生对沉浮的关注，一般落在物体本身，很少会关注到液体的性质，液体对沉浮的影响对学生来说是个意外的发现。在日常生活中，学生也很少有这样的经验。影响物体沉浮的因素不仅仅有物体本身的重量和体积(密度)，而且还有液体的密度。本课将展开对另一个变量的研究，向学生展示一个新的探索项日。联系本单元的第1课，继续研究影响物体沉浮的因素。
本课主要研究不同浓度的液体，对马铃薯沉浮的影响。调制一杯能使马铃薯浮起来的液体，可以使学生看到只有在液体中溶解足够多的物质时，马铃薯才能浮起来，渗透了改变液体密度会影响物体沉浮的概念。
科学概念
.液体的性质可以改变物体的沉浮。 .
一定浓度的液体才能改变物体的沉浮，这样的液体有很多。
过程与方法
.经历一个典型的“观察一发现一推测一验证”的科学探究活动过程。
.通过加热液滴和调制液体来探索未知液体的性质。
.学会给液滴加热的技能。
情感态度价值观
.懂得确定一种物质的性质，需要有很多的证据。
(二)教学准备
每组一个马铃薯、酒精灯、木夹子、小铁片、浓盐水、40克食盐、40克白糖、2只烧杯、一根筷子。
(三)教科书说明
本课分四个部分，分别是“马铃薯的沉浮”“观察比较两种液体”“调制一杯使马铃薯浮起来的液体”“阅读资料”。
第一部分:马铃薯的沉浮
把同一个马铃薯分别放人装有盐水和清水的水杯中。结果马铃薯在清水的杯子里沉，放人另一杯液体中的马铃薯浮。这个现象，很明显地指向一个变量: 液体。因为马铃薯是同一个，液体的数量差不多，影响沉浮的因素只能是液体了。学生事先并不知道这个杯里的水是不同的，他们对所观察到的沉浮现象，往往会沿着物体的沉浮与物体重量和体积的关系来做解释。这个现象，使学生认识到影响马铃薯沉浮的因素可能与所浸人的液体有关。
教科书中三个孩子讨论的结果是液体的不同可能引起浮力的变化，这与前面所学的内容联系起来了。第二部分:观察比较两种液体虽然学生已经知道一种液体是清水，但是用肉眼观察两种液体差别不大，不知名的液体不能随便尝。究竟另一种液体有什么特点呢 这会引起学生强烈的探究欲望。他们会试着做自己的猜测(或解释)。
怎样比较两种液体的区别 教科书提供了“液滴加热”的观察实验。各取一滴液体来观察一下:把液体滴在铁片上，在酒精灯火焰上加热，观察比较液滴变干后留下的痕迹。加热后，其中一块铁片上会留下比较明显的白色颗粒物。
这里的“液滴加热”的观察实验，采用木夹夹着铁片在酒精灯火焰上加热的实验设计。这是出于安全考虑，当然也可以用木柄的金属调羹来加热液滴。如果用生日蜡烛来加热，也是可以的。这样可以贴近儿童的生活，让学生们感受到科学离我们并不遥远，增强他们探究科学的兴趣，启发他们在课外进行科学探究活动。
加热后出现白色颗粒说明什么 说明液体中溶解了物质，是不同于清水的液体。当然仅仅只有白色物质这个证据，学生是无法判断出是什么液体的。是什么液体并不重要，重要的让学生继续思考:是不是只要水中溶解了物质就能够使马铃薯浮起来呢
第三部分:调制一杯使马铃薯浮起来的液体
当学生发现液体中含有溶解的物质后，肯定会想到，是不是只要水中溶解了物质就能够使马铃薯浮起来呢 我们来调制一杯盐水试试看。这样学生就卷人到了推测和验证活动中去了。实际上，并不是只要水中溶解了物质就能够使马铃薯浮起来的，浓度不够、液体的密度不够大，马铃薯是不会浮起来的。因此，学生在调制的过程中，一次次地加盐，马铃薯没有立即浮起来，当食盐溶液的密度超过马铃薯的密度时，马铃薯才浮起来。
这个过程需要学生经历，这样的经历对学生情感态度的培养是很有好处的。
教科书第18页一位小女孩的话“再做一杯糖水试试看”，提醒我们不能仅仅局限于用食盐做实验，要调制不同的液体来检验学生的猜想，这样对学生形成严谨的思维有很大的帮助。
当实验成功之后，学生会反思:原来马铃薯沉浮改变的原因是液体发生了变化。那么液体发生了怎样的变化呢 学生在这节课里，只能探索到液体里溶解了其他物质，溶解了其他物质之后，液体为什么能使马铃薯浮起来，这个原因将在下节课里继续探索。
第四部分:阅读资料
教科书中提供的“淹不死人的湖一死海”的一段文字资料，或许会成为学生解释马铃薯沉浮的“理论依据”。
纵观全课，学生经历的是一个十分典型的“观察一发现一推测一证实”的科学探究过程。这对他们形成科学的研究思想和方法是很有帮助的。我们在教学中应重视这一过程的展现，并让学生去亲历。
(四)教学建议
1.观察马铃薯的沉浮。
教师要选择小一些的马铃薯做演示实验，这样马铃薯能够放人杯子中。首先推测马铃薯放人水中是沉还是浮，然后把马铃薯轻轻放人清水中，观察它的沉浮状况。接着把马铃薯从清水杯中拿出、擦干，轻轻放人另一个杯子中，观察它的沉浮。
怎样解释马铃薯在不同杯子中的沉浮 影响马铃薯沉浮的原因是什么 怎么解释马铃薯的沉浮现象
教师演示所用的液体，可以是食盐溶液，也可以是糖溶液，也可以是其他的溶液，为的是不让学生一下子猜中答案。为了防止学生尝，溶液必须是无毒的。当然要教育学生，对于不知名的液体，不能随便用尝的方法辨别。
2.观察比较两种液体。
(1)观察两杯液体有什么不同。
(2)做液滴加热实验，教师先指导加热的方法，然后从两个杯子里各取几滴液体，分别滴在铁片上加热，比较液滴变干后留下的痕迹。
(3)观察两种留下的痕迹，有什么不一样，两种液体一样吗 能使马铃薯上浮的液体有什么特点
3.调制一杯使马铃薯浮起来的液体。
此项活动可以按照以下顺序进行教学。
(1)提问:是不是只要水中溶解了物质就能够使马铃薯浮起来呢
(2)每个小组调一杯盐水试试，马铃薯在盐水中能上浮吗 注意调制盐水的要求，取100毫升水，往杯子里一次次加盐，食盐溶解后，放人马铃薯检验是否浮起来，并做好记录，直到马铃薯浮起来为止。这里不希望学生一下子把全部食盐倒人杯中，如果这样，学生就探索不到液体浓度与马铃薯沉浮的关系了。
(3)如果时间允许，让学生用同样方法，制作一杯糖水进行检验，或者制作更多的溶液进行检验。
(4)思考:从实验现象和结果分析，怎样的液体才会使马铃薯浮起来。
(5)阅读本课的资料，我们从中明白了什么
第8课探索马铃薯沉浮的原因
(一)背景和目标
本课是这一单元的最后一课，将直接揭示物体沉浮的秘密一密度。在前面所学的内容中，已经隐含了有关物体的密度概念，鉴于五年级学生的知识储备和认知水平，始终没有出现密度一词，而是从物体的重量和体积两个变量去描述密度概念，这是符合学生的认知水平的。
本课从相同体积的物体的重量比较中，指向密度概念。通过固体与液体的密度比较，液体与液体的密度比较，最后把物体的沉浮现象归结为密度原因。因此密度是本单元的核心科学概念。至于用浮力与重力的关系来解释沉浮现象，最终也归结为物质密度的原因，因为液体的密度不同，才引起浮力的大小变化。
尽管如此，本课仍然没有出现密度一词，本单元也没有出现密度一词，统一用相同体积下的不同重量来描述隐含着的密度概念。
科学概念
.不同液体对物体的浮力作用大小不同。
比同体积的水重的物体，在水中下沉，比同体积的水轻的物体，在水中上浮。
比同体积的液体重的物体，在液体中下沉，比同体积的液体轻的物体，在液体中上过程与方法
通过简单的推测、验证活动获得数据，并转化为证据，培养逻辑思维能力。
整理所学的知识，进行概括总结，形成科学概念。
情感态度价值观
.认识到物体的沉浮现象是有规律的，规律是可以被我们认识的。
(二)教学准备
每组一个钩码、一个马铃薯、一个弹簧秤、一杯清水、浓盐水、糖水、酒精、量筒、
天平、图片。(三)教科书说明
本课有五部分，分别是“测量钩码在不同液体中受到的浮力大小”“推测与验证”“判断塑料块的沉浮”“沉浮原理的应用”“整个单元的总结”。
第一部分:测量钩码在不同液体中受到的浮力大小
本课从前一节课留下的问题切人:马铃薯在不同的液体中受到的浮力有大小 因为用马铃薯做实验不太方便，实验的效果不是很明显，所以教科书提出用钩码来做验证实验。因为测量下沉物体在水中受到的浮力已经学过，所以，这里只是应用所学的方法，继续研究不同液体产生的浮力有什么不同。
经过实验，我们发现钩码在不同的液体里，受到的浮力确实有差别，实验结果说明了我们的预测是正确的。同理推测，马铃薯在不同的液体里，受到的浮力也有大小。如果反向思考，既然看到马铃薯在液体中浮起来，就说明它受到的浮力大于重力，而马铃薯在清水中下沉，说明它所受到的浮力小于重力。
这是用浮力和重力的关系，来解释马铃薯沉浮的原因的。
那么，马铃薯在不同的液体中受到的浮力为什么会不同呢 教科书继续引导学生探究其中的秘密。
第二部分:推测与验证
为了解决学生心中的疑问，教科书根据学生的这一问题来设计活动:先让学生们推测，同体积的浓盐水和清水轻重一样吗 盐水重还是清水重 与同体积的马铃薯比较，它们的重量相同吗
这个活动，直接把原因指向物质的密度。
怎么比较同体积的马铃薯、浓盐水与清水的轻重
这里有两方面的问题需要解决:第一是怎样获得与马铃薯同体积的浓盐水和清水 马铃薯的体积就是它完全浸人水中排开的水量，只要测出马铃薯的体积，就可以用量筒量出同体积的浓盐水和清水;第二，体积相同的马铃薯、浓盐水和清水，它们的重量差异很小，凭手掂的感觉是不能准确地比较出来的，这又需要天平来测量。这两种测量仪器的使用要向学生们做一简单说明。
根据测量的数据进行比较，我们能发现什么 原来马铃薯比同体积的清水重，而比同体积的浓盐水轻，这就是造成马铃薯沉浮变化的原因，这也是密度的概念。如果联系前一节课的实验，马铃薯在淡盐水中没有浮起来，说明淡盐水比同体积的马铃薯要轻。
这个结论的得出，仅仅有这样的证据是不够的，还需要进一步验证。
第三部分:判断塑料块的沉浮
这部分的活动，既是进一步验证前一个活动的证据，也是巩固用同体积的物体比重量的概念，巩固密度的前概念。
教科书首先让学生进行判断，然后实际做实验进行验证。通过再一次验证，最后可以得出:马铃薯、塑料块(物体)比同体积的液体重，下沉，比同体积的液体轻，上浮。完成沉浮现象的最终解释，也是本单元的核心概念。
第四部分:沉浮原理的应用
教科书提供了三幅图和比重计的照片。在生产上，比重计一般是测量比较液体的密度的，根据比重计在液体中沉浮状况的比较，测出液体的密度，判断液体的质量。另外三幅图，展示的是各种固体、液体相互之间的沉浮关系，可以看出物质的密度不同，沉浮都不一样。在第20页右下角的烧杯中，标有汞，就是水银，“变性酒精”是一种纯酒精中掺人变性物质和有色染料的酒精，与食用酒精相区别，防止误用，它的密度为0. 8克/厘米3
第五部分:整个单元的总结
教科书提出两个关键的问题，帮助学生梳理整个单元的核心概念，促进学生关于沉浮的科学概念的构建。
学生的回答可以有不同的层次，显现出不同学生的发展水平。
希望达到的最佳水平是:物体在水中的沉浮与同体积的水的重量有关，物体比同体积的水重，下沉;比同体积的水轻，上浮。
同理，物体在液体中的沉浮与同体积的液体的重量有关，物体比同体积的液体重，下沉;比同体积的液体轻，上浮。
当然也可以用浮力和重力的关系，来描述物体的沉浮规律:物体受到的浮力大于重力，上浮;物体受到的浮力小于重力，下沉。
(四)教学建议
1.测量钩码在不同液体中受到的浮力大小。
这个活动是从前一节课的内容引人的。前一节课研究了不同液体对物体沉浮的影响，而没有涉及到不同液体对物体沉浮影响的原因分析。本课从液体产生的浮力角度进行分析，“是不是马铃薯在不同液体中受到的浮力有大小 ”这是学生的推测，这个推测是有根据的，因此可以讨论，怎样用实验验证自己的推测。
因为用马铃薯做实验验证有许多不便之处，因此我们用钩码代替马铃薯。按照第6课学过的方法，分别测量钩码在清水、浓盐水、糖水和酒精中受到的浮力大小。然后把数据进行比较，验证原来的推测。
根据钩码受到的浮力大小，进一步类推马铃薯在不同的液体中受到的浮力大小情况，从而验证学生原来的推测。
在这个分组实验中，建议测量钩码在酒精中受到浮力大小的活动，只要有一个小组完成即可，这样可以节约实验材料，又不影响验证的结果。
2.推测与验证。
这个活动是为了探索“是什么原因导致马铃薯在不同的液体中受到的浮力有大小”。
(1)思考不同液体中，影响马铃薯浮力大小的原因是什么
(2)从马铃薯和液体的重量去比较会有什么结果 比较重量的前提条件是什么 引导学生思考要在同体积的情况下比较重量。
(3)推测同体积的清水和浓盐水重量是否相同，进一步推测与同体积的马铃薯比较，重量是否相同。
(4)如果要验证我们的推测，那么怎样比较同体积的马铃薯、清水和浓盐水的轻重
(5)用天平比较同体积的马铃薯、清水和浓盐水的轻重，得出数据，并分析结果。让学生明白“马铃薯比同体积的清水重，而比同体积的浓盐水轻，这就是造成马铃薯沉浮变化的原因”。
3.判断塑料块的沉浮。
这个活动直接承接前面一个活动的结果，实际上是应用前面实验的成果，反过来再来验证前面实验的结论。
(1)观察教科书提供的资料，判断塑料块在不同液体中的沉浮情况，并说说判断的理由。
(2)教师要提供材料，让学生进行验证。验证可以用演示实验，也可以用分组实验的方式进行。
(3)观察教科书第20页中间的2张图片，根据这些物体的沉浮关系，我们能判断这些物体的轻重吗 注意:判断轻重的前提条件是同体积。
4.沉浮原理的应用。
比重计的作用可以教师讲解为主，或者用多媒体课件配合讲解。
5.整个单元的总结。
这个活动比较重要，这是对整个单元的科学概念的梳理和总结。教学时，教师可以从简单到复杂进行梳理，从现象到本质进行梳理。可以设计一些有层次的问题进行整理:
(1)怎样用浮力和重力的关系，来解释物体的沉浮现象
(2)不同材料构成的物体，在水中的沉浮有什么规律
(3)石块在水中的沉浮与什么因素有关 (同体积的石块与水的轻重比较有关)
(4)木块在水中的沉浮与什么因素有关 (同体积的木块与水的轻重比较有关)
(5)物体在水中的沉浮与什么因素有关 (同体积的物体与水的轻重比较有关)
(6)物体在液体中的沉浮与什么因素有关 (同体积的物体与液体的轻重比较有关) 四、评价建议
评价应该成为单元整体和每一节课中自然产生的教学活动。平时教师的观察非常重要，要及时记录表现突出的学生，给与积极的评价，每个单元结束时，学生可以完成自我评价和纸笔测验。
一、评价要求
1.学生在课堂教学过程中，乐意以各种不同形式参与到一系列的观察研究活动中去，获得各种观察研究活动的经历。
2.学生能在小组或班级里交流自己的观察研究发现;能获得关于物体沉浮与物体体积、重量关系的认识，感受到物体沉浮与液体的关系;能解释一些简单的沉浮现象。
3.学生能按要求设计、制作出简单的小船和“潜艇”。
4.在本单元的教学过程中及单元教学结束后，学生能对相关的观察实验活动和资料信息产生更大的兴趣。如:制作浮沉子、收集各种船的图片、资料等。
二、评价方法
1.教师观察:平时留意学生的各方面表现，记录一些典型事例，作为对学生的整体印象。
2.记录单:学生画的示意图、计划单等，收集整理，装订成册，便于检查。
3.学生作品:根据学生制作的作品和作业进行评价。
4.材料准备:希望学生自己准备一些简单的材料，从中可以看出学生的态度。
5.记载突出表现:在课堂教学和课外，学生有突出的表现，随时记录在评价本上。
6.学生的自我评价:采用问卷形式，对本单元的学习过程进行调查。
7.纸笔测验:灵活运用本单元的知识技能，不考死记硬背的文字条日。
三、本单元可以在以下几个方面给与特别关注
1.学生掌握的科学概念是否清楚明白。
2.学生用弹簧秤测量物体的浮力是否准确熟练。
3.学生能否自制一艘小船。
4.学生观察实验中的记录数据是否完整。
5.学生能否用自己的语言准确地解释物体的沉浮规律。
6.学生的分析综合水平是否提高。
五、参考资料
密度
1.密度指的是某种物质的质量和它的体积的比值，即单位体积的某种物质的质量，一般用符号P表示，单位为千克/立方米。其数学表达式为P= m/V。在国际单位制中，质量的单位是千克，体积的单位是立方米，所以用1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”，如地球的平均密度为5 500千克/立方米。重量CG)和质量Cm)之间的关系是G=mg (g=9.8牛/千克)。
2.常见物体的密度。
一些固体的密度(常温常压下)
┌────┬────────┬─────┬──────────┐
│物质名称│密度p/├────┼────────┼─────┼──────────┤
│饿 │22.5X lo' │一:， │2. 7又10) │
├────┼────────┼─────┼──────────┤
│金 │19.3 X 10' │一、岗岩 │(2 .6一2.8 ) X 10' │
├────┼────────┼─────┼──────────┤
│针份 │11. 3又10) │一砖 │(1.斗一2. 2)又1分 │
├────┼────────┼─────┼──────────┤
│银 │10. ;>又10) │一冰 │0. 9又10) │
├────┼────────┼─────┼──────────┤
│车同 │8. 9又10) │一蜡 │0. 9又10) │
├────┼────────┼─────┼──────────┤
│钢、铁 │7. 9又10) │一干}r} │0. ;>又10) │
└────┴────────┴─────┴──────────┘
一些液体的密度(常温常压下)
┌────┬────────┬──────┬────────┐
│物质名称│密度p/├────┼────────┼──────┼────────┤
│7仪银 │13.6 X 10' │一‘}-}Jl油 │0. 9又10) │
├────┼────────┼──────┼────────┤
│硫酸 │1. 8又10) │一煤;由 │().8又10) │
├────┼────────┼──────┼────────┤
│海7仪 │1. 03又10) │一酒精 │().8X10) │
├────┼────────┼──────┼────────┤
│纯7仪 │1.()又10) │一汽;由 │().71又10) │
└────┴────────┴──────┴────────┘
一些气体的密度(0 0C，在标准大气压下)
┌────┬────────┬─────┬────────┐
│物质名称│密度川(kg·m一3)│一物质名称│密度川(kg·m-3) │
├────┼────────┼─────┼────────┤
│_氧化碳 │1.98 │一氧化碳 │1.25 │
├────┼────────┼─────┼────────┤
│氧 │1.斗3 │一\ │().18 │
├────┼────────┼─────┼────────┤
│空气 │1.29 │一\ │().()9 │
└────┴────────┴─────┴────────┘
3.密度的应用。
密度在科学研究和生产生活中有着广泛的应用。对于鉴别未知物质，密度是一个重要的依据。例如，稀有气体氢及氖、氢、氛等就是在研究和测定氦气密度的过程中发现的。农业上在选种时可根据种子在水中的沉、浮情况进行选种:饱满健壮的种子因密度大而下沉;瘪壳和其他杂草种子由于密度小而浮在水面。在工业生产上如淀粉的生产以为土豆原料，一般来说含淀粉多的土豆密度较大，故通过测定土豆的密度可估计淀粉的产量。又如，工厂在铸造金属物之前，需估计熔化多少金属，可根据模子的容积和金属的密度算出需要的金属量。
日前常见的塑料制品粗略地可分为有毒、无毒两大类。其中有毒的如聚氯乙烯(PVC)密度为L } g/cm} ,聚苯乙烯(PS>密度为1. 0}^-1. 09 g/cm}，这两种塑料的密度均大于水，不会浮在水面。而无毒的聚乙烯，聚丙烯的密度均小于水。利用不同种类塑料制品在水中的沉浮情况可以区分有毒和无毒塑料。
浮力
浮力是指流体(液体、气体、胶体等)作用于浸在流体里的物体(全部或部分)的向上托起的力。浮力起因于流体内部的压强随深度的增加而增加。如果把固体浸在液体中，固体侧面受到的压力互相平衡，下面受到的压力总大于上面受到的压力，所以它所受到的合力总是竖直向上的。
浮力的大小等于物体所排开的流体的重量，所以浮力与液体的密度有关。例如，铁块在水中是下沉的，但却能在水银中浮起。
阿基米德定律
阿基米德定律又称“阿基米德原理”。浸在流体中的物体(全部或部分)受到的浮力，其大小等于物体所排开的流体受到的重力。浮力的方向总是竖直向上，并以被排开流体体积的形心为作用点。这一定律是希腊学者阿基米德于公元前8世纪发现的，故称“阿基米德定律”。
阿基米德定律是流体力学的一条重要规律，有广泛的应用。用来测定液体密度的比重计，就是根据这一定律制成的。
漂浮
漂浮是指物体有一部分体积在液体里，另一部分体积露出液面。例如，一般树木、冰块等都属于漂浮的物体，这种物体也叫作“浮体”。浮体可以静止在液面上，也可以在液面上水平运动，例如轮船，船从河里驶人大海，船是沉下些还是浮上些 有人认为海水的密度比河水的密度大，所以船在海水中受到的浮力将比河水中受到的浮力大。此种观点是错误的。根据阿基米德定律，浮力的大小，不仅决定于液体的密度，而且还决定于物体所排开的液体的体积。因此，只有在排开相同体积的液体时，液体的密度越大，对物体产生的浮力才越大。船所排开的液体的体积是变化的，所以液体的密度大，对物体所产生的浮力不一定大。船无论是在河里，还是在海里，都是浮在液面上。根据浮体的平衡条件，河水或海水对船的浮力都应等于船的重力，又因船的重力不变，所以，河水对船的浮力等于海水对船的浮力，可见，同一浮体不论放在什么液体中，其所受浮力都等于它的重力。
浮体没人液体里的体积与浮体重力成正比，与液体密度成反比。故同一物体在密度不同的液体里漂浮，排开液体的体积不同，没人深度也不同。这就是比重计的原理，也是轮船在淡水里和海水里航行时吃水深度(没人的深度)不同的原因。
悬浮
悬浮是指物体在液体中既不沉底，又不露出液面，即悬浮物体的体积全部在液体里。悬浮或静止的漂浮是一种平衡状态。悬浮条件与漂浮条件，形式上虽然相同，即F, f -G物，但内容含意不同。悬浮的物体完全没人液体里，这时物体所受的浮力是最大的浮力。
漂浮情况，物体所受浮力，肯定不是最大的浮力。悬浮的物体，可在液体中的任何位置停留，例如鱼及潜水艇就可悬浮于水中。又如，浮沉子的重力等于浮力时，即可悬浮于水中。悬浮在液体中的物体或漂浮在液面上的物体，它们受到的浮力一定等于物体的重力。
排水量
船的大小是用排水量来表示的。是指船装满货物后排开水的重量，也就是船满载后受到水的浮力。根据物体漂浮的条件，即可得出下列公式:排水量(浮力)=船自身的重量十满载时货物的重量。
吃水线
吃水线表示轮船没人水中的深度，在船旁用油漆画上很多水平横线，用以表示不同载重时的吃水深度。最高吃水线表示最大的安全载重量。
潜水艇
潜水艇在水中可以自由浮沉，因此它是军事上的一种重要舰艇。它可以潜人水下航行，进行作战或侦察，是根据阿基米德原理制造的。当它潜水和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。潜水艇的侧面有水舱，当需要它下潜时，使水舱充水，于是艇身重力增大，潜艇就逐渐下沉。当水舱中充人适量的水时，潜艇就能在水中任何位置上停留，此时潜艇的重力等于浮力。当潜艇需要上浮时，可用压缩空气将水排出，当艇身的重力减小到小于浮力时即浮出水面。
比重计
比重计是根据阿基米德定律和物体浮在液面上平衡的条件制成的，是测定液体密度的一种仪器。它用一根密闭的玻璃管，一端粗细均匀，内壁贴有刻度纸，另一头稍膨大呈泡状，泡里装有小铅粒或水银，使玻璃管能在被检测的液体中竖直的浸人到足够的深度，并能稳定地浮在液体中，也就是当它受到任何摇动时，能自动地恢复成垂直的静止位置。当比重计浮在液体中时，其本身的重力跟它排开的液体的重力相等。
于是在不同的液体中浸人不同的深度，所受到的浮力相同，比重计就是利用这一关系刻度的。液体比重计的长管子上，常标有下列数字标度…}}} 0. '7} 0. 8, 0. 9, 1. 0,1. 1, 1. 2, 1. 3w…当液体比重计在液体中沉至0. 9的标度时，便能立刻知道所量度的液体密度为0. 9。这种仪器只会沉到被其所排除之液体的重量恰好等于它自身重量的那种深度为止。因此，液体比重计在比重较轻的液体里，比在较重的液体里要下沉得更深。例如，它在酒精里，就会比在掺水的酒精里下沉得更深;在纯牛奶里比在掺水的牛奶里较浅。将比重计依次插人比重渐减的各种液体里，如硫酸(C1. 8}，水(C1. 0} ,醚( 0. '71'7 )等，则其下沉的深度逐渐加深。因此较大的比重必位于标度的下部，较小的比重则位于其上部。标度本身当然先要经过校准，并且还要依照各种液体的比重来校准，或者直接依照所测定液体的特殊性质，如酒类的酒精成分，牛奶里的脂肪成分，硫酸里的纯酸成分等等来校准。常用的比重计有两种。一种用来测量密度大于1的液体的密度，称“重表”。它的下端装的铅丸或水银多一些。这种比重计的最小刻度线是气”，它在标度线的最高处，由上而下，顺次是、1. 1 } 1. 2 } 1. 3 w…把这种比重计放在水里，它的大于1的标度线，全部在水面下。另一种用来测量密度小于1的液体的密度，称“轻表”。它的下部装的铅丸或水银少一些，这种比重计的最大标度线是“1"这个标度线是在最低处，由下而上顺次是、0. 9 , 0. 8 , 0. 7 ...…把这种比重计放在水里时，它小于1的标度线全部在水面上。使用时，应注意根据液体的密度大于1还是小于
1来选用比重计。日前中学课本不再讲比重而是讲密度，但在测密度时仍使用比重计，所测数值无大差异。
气体的浮力
气体的浮力与液体同理，物体在空气中时，亦失去与物体相同体积的空气重量。故物体在空气中称得的重量，并非其真正的重量，但因其所差甚小可忽略不计。不仅在空气中如此，物体在任何气体中，均受到气体的浮力。
轮船的发展过程
古代的轮船像车一样，有两个车轮似的轮子，装在船的两侧或尾部，在轮子周围装有若干桨板，用人力转动轮子，桨板不断向后拨水使船前进。所以轮船也称“车船”或“明轮船”。 自从蒸汽机出现后，就有人设想用蒸汽机带动明轮，推动船只行驶。1802年，英国人薛明敦采用瓦特改进的蒸汽机，建造了“夏洛蒂·邓达斯号”机动轮船，由于当时用的是马拉船只，机动船遭到马拉船业主的反对，只好搁置不用。这件事被在英国考察的美国科学家富尔顿知道了，他制造了类似的“克莱蒙特号”船，定期航行在纽约至奥尔巴尼之间，成了第一艘机动轮船。
机动轮船出现后，人们对瑞士科学家伯努利提出的螺旋推进器产生了极大兴趣。1836年，英国的“阿基米德号”使用了螺旋推进器，那是一个木制的长长的像螺丝钉的螺杆。开始试验时，它以每小时4海里的航速航行。突然，水中的障碍物碰断了螺杆，只剩了一小截。正当造船工程师史密斯急得不知所措时，这船却意外地加快了速度。这事启发了造船工程师们，他们把长螺杆变成短螺杆，又把短螺杆变成叶片状，于是在1845年，制成了英国的“大不列颠号”一世界上第一艘螺旋桨推进船。
1845年，动力相当的“响尾蛇号”螺旋桨轮船和“爱里克托号”明轮船进行了竞赛。英国海军把两艘船的船尾用粗缆绳系起来，让它们各朝相反的方向驶去。“响尾蛇号”的螺旋桨飞快地旋转，“爱里克托号”的明轮猛烈地向后拨水。先是互不相让，但过了一会儿，“响尾蛇号”就把“爱里克托号”拖走了。从此，螺旋桨轮船就取代了明轮船。
航空母舰
航空母舰是最高大的军舰，舰体长度大的可达300多米，宽度从30多米到80米不等，舰体的高度从40多米到70多米。
航空母舰还以重出名，排水量小的有近2万吨，大的达9万吨。
因为舰上装有大功率的动力装置，所以跑得还挺快。一艘9万吨级的航空母舰，有30万匹马力的动力装置。一艘航空母舰等于一个庞大的武器库。有用于进攻的舰载歼击机、舰载攻击机、舰载反潜机;还有预警机、侦察机、加油机、救护机等。这些舰载飞机各有各的用途和特点，相互有机地结合成一个整体，去完成各种战斗任务。航空母舰上的电子设备有雷达、声呐、热力测向仪;有无线电台、通讯机、卫星通信系统，以及导航仪等。
航空母舰按排水量的大小分类:6万吨以上为大型，2万吨至6万吨为中型，2万吨以下为小型。航空母舰具有攻击威力大，航海性能好，抗沉性能强等优点，但也有日标大，容易遭袭击等弱点。
气垫船
气垫船主要有两种形式:全浮式和侧壁式。全浮式气垫船船底四周用柔性围裙围封，防止气垫里的空气大量外溢。全浮式气垫船一般采用空气螺旋桨推进，也有采用喷气推进的。这种气垫船能完全离开水面行驶，也可以在陆地上、沼泽地行驶，具有良好的两栖性能。侧壁式气垫船的两边有刚性侧壁伸人水中，首尾用柔性幕封闭，阻止气垫里的空气溢出。这种气垫船同全浮式的相比，逐出的空气少，消耗的动力也小。一般采用水动力螺旋桨或喷气推进。但不能在陆地上行驶。
气垫船的航速很快，全浮式的可达每小时200千米，侧壁式的也可达每小时150千米。
气垫船也有缺点，如在高速航行时气垫压力不均匀，容易发生事故。在恶劣的气候条件下，难以保持完全气垫状态航行。特别是全浮式气垫船，容易受风的影响等。

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