16 制作简易太阳能热水器（教学设计）-2024-2025学年科学五年级上册人教鄂教版

16制作简易太阳能热水器（教学设计）-2024-2025学年科学五年级上册人教鄂教版学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：制作简易太阳能热水器

2.教学年级和班级：五年级（1）班

3.授课时间：2024年10月25日星期三上午第二节课

4.教学时数：1课时

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亲爱的小朋友们，今天我们要一起动手制作一个简易的太阳能热水器！🌞这节课，我们将结合科学课本中的知识，一起探索太阳能的奥秘，感受科学的魅力。准备好了吗？让我们一起开启这堂有趣的科学之旅吧！🚀🌟核心素养目标分析1.观察与实验能力：通过动手制作太阳能热水器，学会观察实验现象，掌握实验步骤，提高动手操作能力。

2.科学探究精神：在探究过程中，培养同学们敢于质疑、勇于尝试的科学精神。

3.跨学科思维：将科学知识与生活实际相结合，提升同学们的跨学科思维能力。

4.环保意识：了解太阳能的环保优势，增强同学们的环保意识，倡导绿色生活。教学难点与重点1.教学重点：

-重点一：太阳能热水器的工作原理。学生需要理解太阳能热水器如何利用太阳能加热水，包括太阳能的吸收、转换和利用过程。

-重点二：简易太阳能热水器的制作步骤。学生应掌握如何选择合适的材料，以及如何按照步骤组装和测试太阳能热水器。

2.教学难点：

-难点一：太阳能的吸收和转换。学生可能难以理解太阳能如何被吸收并转换为热能，需要通过实验演示和讲解来帮助学生直观理解。

-难点二：材料的选择与性能。学生需要学会如何根据材料的特性选择合适的材料来制作太阳能热水器，这涉及到对不同材料的了解和比较。

-难点三：实验操作和数据分析。学生在进行实验时可能会遇到操作不当导致实验失败的情况，需要教师指导正确的实验操作技巧，并教授如何分析实验数据。

-难点四：安全意识。在实验过程中，学生需要学会如何安全地操作工具和材料，避免意外伤害。教学资源-软硬件资源：太阳能热水器模型、温度计、透明塑料瓶、黑色塑料袋、吸管、剪刀、胶带、热熔胶枪、水、电灯等。

-课程平台：科学实验演示视频、太阳能热水器原理动画。

-信息化资源：太阳能热水器工作原理的科普文章、太阳能热水器设计案例库。

-教学手段：实物展示、分组实验、讨论分析、多媒体教学。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：我会在课前通过班级微信群发布关于太阳能热水器工作原理的PPT和视频资料，让学生了解太阳能的基本概念和热水器的构造。

设计预习问题：我会提出如“太阳能是如何转化为热能的？”和“选择不同材料对热水器的性能有何影响？”等问题，引导学生思考。

监控预习进度：我会通过微信群和课堂提问来了解学生的预习情况，确保每位学生都能达到基本的预习要求。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生需要阅读PPT和视频，理解太阳能热水器的基本原理。

思考预习问题：学生根据预习问题进行思考，并记录下自己的疑问。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生通过自主学习来掌握基础知识。

信息技术手段：利用微信群和PPT进行资源共享。

作用与目的：

帮助学生提前了解课程内容，激发学习兴趣，为课堂学习打下基础。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：我会用一个简短的故事引入，比如讲述一个古老的太阳能热水器的故事，引起学生的兴趣。

讲解知识点：我会详细讲解太阳能热水器的工作原理，包括太阳能的吸收、热能的转换和热水器的结构设计。

组织课堂活动：我会设计小组讨论，让学生分组讨论不同材料的优缺点，并设计一个小型的太阳能热水器模型。

学生活动：

听讲并思考：学生认真听讲，积极思考。

参与课堂活动：学生积极参与小组讨论和模型制作。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过讲解帮助理解复杂概念。

实践活动法：通过小组合作和模型制作来实践知识。

作用与目的：

通过讲解和实践活动，帮助学生深入理解太阳能热水器的工作原理，掌握制作过程。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：我会布置一个设计太阳能热水器模型的作业，让学生运用所学知识进行创新设计。

提供拓展资源：我会推荐一些关于可再生能源和太阳能技术的网站和书籍，供学生进一步学习。

学生活动：

完成作业：学生完成设计作业，并思考如何优化设计。

拓展学习：学生利用提供的资源进行拓展学习。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生自主完成设计作业。

反思总结法：学生通过反思总结来提高设计能力。

作用与目的：

通过课后作业和拓展学习，巩固所学知识，并鼓励学生进行创新和深入探究。学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握：

-学生能够理解太阳能热水器的工作原理，包括太阳能的吸收、热能的转换和热水器的结构设计。

-学生掌握了太阳能热水器的基本构造和材料选择，能够识别不同材料的特性及其对热水器性能的影响。

-学生了解了太阳能作为一种可再生能源的优势，以及其在环保和节能方面的作用。

2.技能提升：

-学生通过动手制作太阳能热水器模型，提高了动手操作能力和实验技能。

-学生学会了如何进行小组合作，通过讨论和协作解决问题，提升了团队合作能力。

-学生在实验过程中学会了如何观察、记录和分析数据，提高了科学探究能力。

3.思维发展：

-学生在思考如何优化太阳能热水器设计时，培养了创新思维和解决问题的能力。

-学生通过对比不同材料的效果，学会了分析和评估，提高了批判性思维能力。

-学生在讨论和分享过程中，学会了如何表达自己的观点，提升了沟通和表达能力。

4.情感态度：

-学生对太阳能这一可再生能源产生了浓厚的兴趣，增强了环保意识。

-学生在实验过程中体验到了成功的喜悦，激发了学习科学的热情。

-学生在面对困难和挑战时，表现出了坚持不懈的精神，培养了克服困难的勇气。

5.综合应用：

-学生能够将所学知识应用于实际生活中，例如在家中尝试使用太阳能热水器。

-学生在了解太阳能热水器的基础上，能够进一步探究其他可再生能源的使用。

-学生在参与社区环保活动时，能够提出合理的建议，为环保事业贡献自己的力量。教学反思与总结今天上了关于制作简易太阳能热水器的课，心里有点小感慨，想和大家分享一下。

首先，我觉得这节课的教学效果还是不错的。孩子们在课堂上表现得很活跃，尤其是当大家亲手制作出属于自己的太阳能热水器时，那种兴奋和成就感是显而易见的。这让我很欣慰，因为我们的教学目标之一就是让孩子们在实践中体验科学的乐趣。

在教学方法上，我尝试了小组合作学习的方式。我发现，这样的方式不仅能激发学生的兴趣，还能让他们在合作中学习，互相帮助。比如，在组装太阳能热水器的时候，有的学生负责剪裁塑料瓶，有的学生负责粘贴胶带，大家各司其职，互相配合得很好。这种合作学习的氛围，不仅让学生学会了如何与人沟通，还提高了他们的团队协作能力。

当然，在教学中也有一些不足之处。比如，在讲解太阳能热水器的工作原理时，我发现有些学生还是不太理解。这可能是因为我对原理的讲解不够深入，或者是因为学生对这方面的知识基础不够扎实。所以，在今后的教学中，我需要更加细致地讲解原理，同时也要关注学生的基础，确保他们能够跟上课程的进度。

另外，课堂管理方面也有需要改进的地方。在实验过程中，个别学生因为好奇心而触碰了不应该触碰的设备，这让我意识到在今后的教学中，我需要更加严格地管理课堂，确保学生的安全。

在教学总结方面，我觉得这节课在知识、技能和情感态度方面都取得了不小的收获。

在知识方面，学生们对太阳能热水器的工作原理有了更深入的了解，掌握了基本的制作步骤和材料选择。在技能方面，他们的动手操作能力和实验技能得到了提升，学会了如何进行小组合作和解决问题。在情感态度方面，他们对科学产生了更浓厚的兴趣，增强了环保意识。

针对教学中存在的问题和不足，我提出以下改进措施和建议：

1.在讲解原理时，采用更加直观的方式，比如通过实验演示或者动画讲解，帮助学生更好地理解。

2.加强课堂管理，确保学生的安全，同时也要营造一个积极向上的课堂氛围。

3.关注学生的个体差异，针对不同学生的学习基础，提供个性化的指导。

4.在课后，可以通过布置一些拓展性的作业，让学生继续探索太阳能热水器的相关知识。典型例题讲解在今天的课程中，我们将深入探讨太阳能热水器的设计与原理。下面是一些与课本内容紧密相关的典型例题，我们将逐一讲解并进行分析。

1.例题：一个简易太阳能热水器，其吸热面积为0.5平方米，阳光直射时的平均太阳辐射强度为1000W/m²。假设热水器吸收的热量全部用于加热水，水的比热容为4.18kJ/(kg·°C)，初始水温为20°C，需要将水温升高至50°C。问需要多少千克的水？

解答：首先计算热水器吸收的总热量：

\[Q_{\text{总}}=A\timesI\]

\[Q_{\text{总}}=0.5\text{m}^2\times1000\text{W/m}^2=500\text{W}\]

接着计算水温升高所需的热量：

\[Q_{\text{水}}=m\timesc\times\DeltaT\]

其中，\(m\)是水的质量，\(c\)是水的比热容，\(\DeltaT\)是水温的变化。

我们需要解出\(m\)：

\[Q_{\text{水}}=Q_{\text{总}}\]

\[m=\frac{Q_{\text{总}}}{c\times\DeltaT}\]

\[m=\frac{500\text{W}\times(50°C-20°C)}{4.18\text{kJ/(kg·°C)}}\]

\[m\approx14.6\text{kg}\]

所以，需要大约14.6千克的水。

2.例题：如果太阳能热水器的效率为50%，问在同样的条件下，实际加热水的质量是多少？

解答：热水器的效率意味着只有一半的太阳辐射能量被用来加热水。因此，实际加热水的质量将是理论计算值的一半：

\[m_{\text{实际}}=\frac{m}{\text{效率}}\]

\[m_{\text{实际}}=\frac{14.6\text{kg}}{0.5}\]

\[m_{\text{实际}}=29.2\text{kg}\]

所以，实际加热水的质量大约是29.2千克。

3.例题：一个太阳能热水器在一天中吸收了2.5小时的总太阳辐射能量，能量为2.5kWh。如果热水器的效率为60%，问一天中可以加热多少千克的水？

解答：首先计算吸收的总能量：

\[E_{\text{总}}=2.5\text{kWh}\]

然后计算实际用于加热水的能量：

\[E_{\text{实际}}=E_{\text{总}}\times\text{效率}\]

\[E_{\text{实际}}=2.5\text{kWh}\times0.6\]

\[E_{\text{实际}}=1.5\text{kWh}\]

接着计算可以加热的水的质量：

\[E_{\text{实际}}=m\timesc\times\DeltaT\]

\[m=\frac{E_{\text{实际}}}{c\times\DeltaT}\]

\[m=\frac{1.5\text{kWh}}{4.18\text{kJ/(kg·°C)}}\times\frac{3600\text{s}}{1000\text{W}}\times30°C\]

\[m\approx85.2\text{kg}\]

所以，一天中可以加热大约85.2千克的水。

4.例题：一个太阳能热水器在阳光直射下，其吸热面积为1平方米，太阳辐射强度为1000W/m²。如果热水器的效率为70%，问在一天中可以加热多少千克的水？

解答：首先计算热水器吸收的总能量：

\[E_{\text{总}}=A\timesI\]

\[E_{\text{总}}=1\text{m}^2\times1000\text{W/m}^2\times24\text{h}\]

\[E_{\text{总}}=24000\text{kWh}\]

然后计算实际用于加热水的能量：

\[E_{\text{实际}}=E_{\text{总}}\times\text{效率}\]

\[E_{\text{实际}}=24000\text{kWh}\times0.7\]

\[E_{\text{实际}}=16800\text{kWh}\]

接着计算可以加热的水的质量：

\[E_{\text{实际}}=m\timesc\times\DeltaT\]

\[m=\frac{E_{\text{实际}}}{c\times\DeltaT}\]

\[m=\frac{16800\text{kWh}}{4.18\text{kJ/(kg·°C)}}\times\frac{3600\text{s}}{1000\text{W}}\times30°C\]

\[m\approx1940.3\text{kg}\]

所以，一天中可以加热大约1940.3千克的水。

5.例题：一个太阳能热水器在阴天时，太阳辐射强度只有正常情况下的50%。如果热水器的效率为80%，问在一天中可以加热多少千克的水？

解答：首先计算阴天时的总能量：