物体的热胀冷缩.doc

第九单元 物体的热胀冷缩自然（科教版）教材编写组张 军单元概述本单元通过对三个生活中常见自然现象的讨论，激发学生的探究兴趣，引导学生通过实验验证固体、液体、气体的热胀冷缩性质。研究固体的热胀冷缩性质是从铁轨的接缝引出，然后通过铜球实验和金属棒实验加以验证。对液体热胀冷缩的研究则先从牛奶引出，再用清水验证，最后通过小资料介绍了酒精和水银，从而让学生体会到其实各种液体都有热胀冷缩的性质。研究空气的热胀冷缩是通过解释小喷泉的秘密和设计小实验这两个活动来实现的。因此本单元的三课虽然在内容上是并列的，但对学生探究能力、实验能力、推理概括能力的要求却是各有侧重逐步提高的。单元教学目标1. 通过实验使学生较为直观的发现空气、水和各种金属都有热胀冷缩的性质，进而初步认识到自然界大多数物体都有热胀冷缩的性质。2. 初步培养学生围绕一个问题进行探究性学习的能力和方法。3. 初步培养学生运用所学知识解释生活中热胀冷缩现象的能力。4. 初步培养学生利用简单实验器材设计小实验的能力。单元教学活动结构图及设计说明2. 铁轨会变长吗活动一：观察铜球的热胀与冷缩活动二：比较不同金属的膨胀程度活动三：生活中的热胀冷缩现象1铜球与铁环物体的热胀冷缩4.小喷泉的秘密3. 牛奶为什么会溢出活动一：小喷泉实验活动二：制作温度计活动一：水的热胀冷缩现象活动二：设计空气热胀冷缩实验教学活动准备一览表课时名称活动名称教具学具1铜球与铁环2. 铁轨会变长吗（合并为一课）活动一：观察铜球的热胀冷缩酒精灯、铜球、铁环等活动二：比较不同金属的膨胀程度金属棒热胀系数对比实验装置双金属片实验装置、酒精灯等活动三：生活中的热胀冷缩现象相关图片或资料3牛奶为什么会溢出活动一：水的热胀冷缩现象平底烧瓶、橡皮塞、玻璃管、水槽、开水等活动二：制作温度计自制温度计配套学具（小玻璃瓶、橡皮泥、吸管等）4小喷泉的秘密活动一：小喷泉实验平底烧瓶、橡皮塞、玻璃管、水槽、开水等活动二：设计空气热胀冷缩实验集气瓶、橡皮膜、橡筋、水槽、开水、冰块等第1课 铁轨会变长吗（对应教材P78 P81 ）本课说明：固体的热胀冷缩现象在生活中虽然很多，但大都不太明显，学生平时不一定注意到，因此本课中教师要引导学生从问题出发，引发学生对“铁轨遇热会变长”这个现象的思考，然后带着问题进行实验和讨论。由于课时调整的原因，本课主要通过对“铁轨间为何留有缝隙”的讨论，研究固体热胀冷缩的现象，教材第一课中只保留铜球实验，用来验证固体热胀冷缩的现象，P80铜线热胀实验删除。需要指出的是教材中提出的问题仅仅强调了热胀现象，实验中教师要有意识的引导学生观察冷缩的现象，以形成一个完整的概念。比较不同金属遇热后的变化目的在于让学生进一步了解不同物体的膨胀系数（既膨胀程度）是不同的，利用这个特点，人们发明了各种生活用具，然后引出热胀冷缩现象在生活中的表现，启发学生用所学的知识解释这些现象。双金属片实验的操作是比较简单的，但对实验现象的解释是有一定难度的，首先要向学生把实验装置交代清楚，让学生明白双金属片为什么会弯曲。至于双金属片在日光灯启辉器中的作用，学生就更不容易理解，只能靠教师进行介绍，但要求学生明确不同金属热胀冷缩的程度是不同的。本课中教材的重点是认识金属热胀冷缩现象，在教学中教师要有意识的引导学生展开合理的联想，把其它固体如玻璃、水泥、石头等也有热胀冷缩性质通过生活中的各种现象介绍给学生，从而使学生形成大多数固体物质都有热胀冷缩性质的初步概念。教材的最后一个环节就是希望通过对生活中常见的热胀冷缩现象的解释，使学生进一步体会到其实绝大多数物体都有热胀冷缩的性质本课教学目标1初步了解各种金属都有热胀冷缩的性质，不同的金属热胀冷缩的程度也不同。2初步学会用实验的方法来验证自己的设想。3初步培养学生的推理和想象能力，能用热胀冷缩的知识解释生活中的一些常见现象。教学建议物体的热胀冷缩现象对学生来说可能没有更多的感性认识，因此在第一部分教学中可以设计成以下几个环节：先由问题情境引入既“为什么铁轨中要留有缝隙”，再通过讨论提出自己的想法“爸爸的解释是正确的吗？”“铁轨真的会热胀吗？”，然后通过铜球与铁环实验验证自己的想法。在实验过程中教师要特别指出尽管铜球和铁轨的形状和材料不同，但作为金属它们有共性。为了进一步了解金属热胀冷缩的性质，教材安排的第二个活动就是不同金属的热胀冷缩对比。这是一个教师演示实验，在教学中教师要把实验装置交代清楚，让学生明确指针的变化和三根金属棒的关系。双金属片实验可以作为学生实验，让学生更清楚的观察到不同金属热胀冷缩的变化。生活中的热胀冷缩现象，可以先让学生对比教材中的两幅插图，发现电线的变化，再进行解释。然后再启发学生讨论其它热胀冷缩的现象。在这部分内容的教学中教师要有一定的生活经验，对学生讨论中提到的各种现象是否属于热胀冷缩的变化要能分辨，切不可误导。例如可能会有学生提出夏天木制的门窗会膨胀，所以关合时会很紧，到了冬天，门窗关合就比较松。其实木制门窗关合的松紧与热胀冷缩关系不大，主要是与木质的干湿程度有关。诸如此类的例子教师在教学中要善于提高自身的应变能力。第2课 牛奶为什么会溢出（对应教材P82 P83 ）本课说明：在学习了固体的热胀冷缩性质后，本课的重点是认识液体的热胀冷缩，教材同样是通过一个问题情景引入即“牛奶为什么会溢出”。牛奶加热至沸腾后往往因为产生大量泡沫而溢出，本课中提出的问题情景并非是指这种现象，而是指牛奶加热到尚未沸腾的状态时因体积膨胀而溢出，教材因受到表现形式的限制很难呈现清楚，教师在教学中首先要给学生交代清楚。然后再启发学生围绕问题进行思考，提出自己的想法，“牛奶溢出可能是因为牛奶遇热后体积胀大了，那么牛奶遇热会胀大，水会不会也是这样呢”，接着通过设计一个小实验来验证自己的想法。根据自己的想法设计一个简单实验是本课教学的一个重要内容，也是对学生能力培养的重点所在，所以教师在教学中既要尊重学生的意见和想法，又要给予必要的引导和帮助，不要简单的按照教材的提示完成实验，可以启发学生自己设计，例如用瓶子装满水放到微波炉里加热胀冷缩，看看水会不会溢出；或是用酒精灯加热胀冷缩烧瓶中的水，观察水面的变化等等。用水来进行实验，既是为了验证自己的想法，同时也是为了说明其它液体物质也会有热胀冷缩的性质。同样在观察水热胀现象的同时也要引导学生注意观察水在冷却时体积的变化，这样使热胀冷缩的概念比较完整。如果有学生提出水的反膨胀问题，教师要予以肯定但不要过多涉及，免得引起在概念上不必要的混乱。自制温度计活动既是为了进一步加深对液体热胀冷缩性质的理解，同时也使学生具体了解液体热胀冷缩性质在日常的应用。教师可以事先要求学生寻找一些有关温度计以及发明者的资料在课堂上进行交流。学生在动手制作简易温度计时，标刻度是比较难的，因为首先要测量出杯子里的水温，然后在把水温标在温度计的刻度纸上，而且至少要标出两到三个刻度才能进行推算，所以在教学中可以根据实际情况适当降低些要求。本课教学目标1初步了解各种液体物质都有热胀冷缩的性质。 2初步培养学生用实验的方法探究事物变化的能力3初步培养学生的动手制作能力。教学建议牛奶溢出现象对学生来说不一定有生活经验，因此在教学时有条件的可以当场试一试。如果只能从教材提供的情景中引入，学生也还是有理解的基础的，在学习了固体的热胀冷缩性质后，学生是会比较容易的产生联系，因此推理出知识结论并不是教学的唯一目的，教师要引导学生体验探究问题的过程既提出问题、设计实验、记录现象、得出结论（解决问题）这几个环节。水的热胀冷缩实验要注意烧瓶和玻璃管中不要有气泡，这样会影响实验效果。玻璃管内的液面位置要做好标记，这样就能很清楚的记录瓶内水体积的变化情况。让学生在课外通过各种途径收集交流有关温度计的资料也是本活动的一个环节，这个活动既拓展了学生的视野也巩固了所学的知识。制作温度计最困难的是标刻度，这需要两个同学相互配合，一个同学用真的温度计测量外面杯子里的水温，一个同学要在纸片上标出吸管水面的位置，并写上温度。在纸片上学生只要标出两个温度就可以了，其余的刻度可以用等分的方法标出。第3课 小喷泉的秘密（对应教材P84 P85 ）本课说明：本课既是研究空气热胀冷缩的性质，同时也是本单元的总结。教材通过研究小喷泉的秘密，引导学生发现空气热胀冷缩的性质，然而因为空气是看不见摸不着，所以必须借助某些具体的实验对象进行观察。小喷泉实验学生很感兴趣，而因为实验装置中既有空气又有水，学生往往很难发现其中的秘密，这就给学生提供了一个很好的探究内容。教学中教师不要急于揭示谜底，而是让学生根据自己的思路和想法进行探究。小喷泉的形成，学生首先想到的是水热胀的结果，但通过实验，学生又会很快否定这个想法，这时再启发学生思考瓶子里除了水还有什么，为了验证空气也有热胀冷缩的性质，教材中安排了设计空气热胀冷缩的实验，通过上两节课的活动，这个内容对学生来说是比较容易的，因此教师可以放手让学生通过自主活动得出结果。最后引导学生逐步得出“空气也有热胀冷缩的性质，而且空气热胀冷缩的程度比固体和液体大的多”这些结论。在了解了空气热胀冷缩得性质后，可以安排一个总结活动，让学生比较固体、液体、气体三者热胀冷缩的性质，学会进行简单的归纳和整理。本课教学目标1初步了解空气具有热胀冷缩的性质，空气热胀冷缩的程度比固体和液体更明显。2初步学会用实验的方法来验证自己的设想。3初步培养学生围绕一个问题进行自主探究的学习能力和方法。教学建议小喷泉实验可先由教师进行演示，然后启发学生解释。在烧瓶中装满水再试一次，可以由学生来做，目的是为了否定因水遇热膨胀而产生喷泉现象的解释。学生可能会有各种其它解释或想法，例如水少一点会怎样？管子不插入水面会怎样等等，这时教师可以组织学生进行分组实验来验证各自的想法和假设。如果学生在自行研究后还不能解释小喷泉的秘密，可以再引导学生思考：“瓶子里除了水还有什么？空气遇热是否也会膨胀？”在学生进行空气热胀冷缩实验前，教师首先要向学生把实验装置交代清楚，让学生明白橡皮膜的变化表示什么意思。在了解了空气的热胀冷缩性质后，教师可再一次帮助学生解释小喷泉的秘密，是空气遇热后膨胀把水压出来形成喷泉。最后教师可以组织学生进行小喷泉的比赛，用相同的实验装置，看谁的小喷泉喷的高或是喷的时间长，让学生通过改变烧瓶中水与空气的比例以及玻璃管位置的高低，产生不同的喷泉效果，以此激发学生的探究兴趣，同时也能产生教学的高潮。单元评价建议 本单元的重点是了解物体的热胀冷缩现象，其中固体的热胀冷缩又是一个难点，学生平时不常注意。单元评价的目的就是让学生在学习了这方面的知识以后，有意识的观察和寻找周围的物体（主要是固体物质）因为热胀冷缩而发生的变化，或是因为考虑到某物体会有热胀冷缩的变化而设计的某些特殊结构，如铁轨的缝隙、水泥地面之间留有间隙等等。在布置单元评价要求的时候，教师可以结合教材P81下面的内容进行一些启发，也可以让学生通过网上或其他书本里查找这方面的资料。课程资源1大部分的物质都具有热胀冷缩的性质，但是有少数的物质则不同，例如水，在某些温度范围内，温度升高时，体积反而减少。1克的纯水在不同温度时所占的体积会不同，在4oC时，1克纯水所占的体积最小，亦即水在4oC时的密度最大。冰可以浮在水上，显然冰的密度比水小。由此可推知，当水结成冰时，体积膨胀。由于水的这种特性，冬天严寒时，湖水结冰是从湖面开始，在冰层以下的水，其温度从OoC起，往下渐增至4oC，在湖底部分的水温，则约在4oC左右，因此水中的鱼虾得以生存。2当物体膨胀或收缩时，若无适当的空间供其胀缩，则可能使得物体变形损坏。铁轨上的缝隙，输油管每隔若干长度便弯成U形，以及桥梁两端的伸缩缝，都是为了预留胀缩空间而设。3小制作-做个“开水报警器”取一个已经用坏的日光灯启辉器，把外壳拿掉，里面的U形动触片和单根静触片就露出来了。把U形动触片放在火上加热，不大一会儿，U形动触片就向外侧张开，并且和静触片相碰。如果把这两个接触片事先分别接在电源和电铃之间，那么这时候电路就会接通，电铃就发出声响。U形金属片受热以后，为什么会向外侧张开呢？原来，它是由两种不同的金属片密合组成的。金属受热会膨胀，但是由于U形动触片的内层金属片比外层金属片膨胀程度大，所以它没有固定的一端就向外侧张开。利用这个去掉外壳的启辉器，我们可以做一个“开水报警器”，方法是：把这个启辉器装进一个铜管里，两端的电极用导线引出，接到装有电铃的电路上，再把铜管插到水壶的嘴上。当壶中的水烧开以后，大量的热汽从壶嘴喷出，加热铜管，U形动触片受热后就会与静触片相碰，把电路接通，启动电铃，告诉你“水开了”。上面的实验说明，不同的材料的热胀冷缩程度不同。知道这一点，在生产上是非常有用的。例如，要用不同的材料制造机器和仪表，在选择材料上，事先必须考虑到这一点，必须选择热胀冷缩程度差不多的材料来制造。如果选用热胀冷缩程度差别较大的几种材料来制造，机器就会变形，仪器就会不准确。在日常生活中，也要注意这个问题。例如，把搪瓷盆直接放在火上去烧，由于里面的铁和外面的珐琅受热后膨胀快慢和多少都不一样，外面的珐琅层就会产生许多裂纹，甚至成片脱掉。因此，搪瓷盆不能放在火上干烧。4双金属片将两片不同的金属薄片熔接在一起形成一个双金属片。当温度升高，两层金属膨胀，其中一层膨胀得更多，双金属片发生弯曲。在一些温度计中就采用了双金属片，一端固定，另一端可以自由移动。当温度上升，自由端就起着一个指针作用，指示温度。 5有一个叫焦涤非的人，他念小学三年级时，一次其父带他到铁路边，平时很爱观察的焦涤非发现铁轨是一节一节连接在一起的，他想，为什么不用