2025 小学三年级科学下册冬季冰柱形成过程观察课件

一、课程导入：冬季里的“水晶棱柱”——冰柱现象的发现演讲人01课程导入：冬季里的“水晶棱柱”——冰柱现象的发现02观察前的准备：工具、安全与观察目标的明确03冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”04观察记录与分析：用数据说话的科学思维培养05拓展与应用：从冰柱到生活中的“水魔法”06总结：冰柱观察中的科学思维与自然之美目录2025小学三年级科学下册冬季冰柱形成过程观察课件01课程导入：冬季里的“水晶棱柱”——冰柱现象的发现课程导入：冬季里的“水晶棱柱”——冰柱现象的发现作为一名从事小学科学教育十余年的教师，每到冬季，我总会带着学生们观察校园里、社区中的自然现象。去年12月的一个清晨，五年级的小宇跑过来拽我的衣角：“老师！校门口老房子的屋檐下挂了好多‘冰筷子’！”顺着他手指的方向望去，灰瓦屋檐下果然垂着长短不一的透明棱柱，在晨光中折射出细碎的光斑。这个场景，正是我们今天要探索的主题——冬季冰柱的形成过程观察。对于三年级学生而言，冰柱是冬季最直观的“水的魔法”。它既是生活中常见的现象，又是理解“水的三态变化”的典型案例。通过系统观察冰柱的形成过程，我们不仅能掌握“凝固”“融化”等基础科学概念，更能培养“提出问题—观察记录—分析总结”的科学探究能力。接下来，让我们分步骤展开学习。02观察前的准备：工具、安全与观察目标的明确1认识冰柱：从生活现象到科学研究对象冰柱，俗称“冰溜子”，是冬季低温环境下，液态水在物体表面持续冻结形成的柱状冰体。它最常出现在屋檐、阳台、树枝、排水管等有持续滴水的位置。要开展观察，首先需要明确：我们观察的是“自然形成的冰柱”，而非人工制造的冰挂（如空调排水管冻结的冰柱虽符合条件，但需注意安全距离）。小调查：课前请同学们用手机（需家长协助）拍摄3张身边的冰柱照片，课堂上分享位置（屋檐/树枝/管道）、颜色（透明/乳白）、长度（用直尺估算）。通过分享我们发现：校园门卫室的水泥屋檐冰柱最长（约35厘米），而王奶奶家木质屋檐的冰柱更细（约15厘米），这背后的差异正是我们观察的重点。2观察工具包：科学探究的“装备库”215为确保观察数据的准确性，我们需要准备以下工具（建议以小组为单位配备）：温度计（测量环境温度，需选择-20℃~50℃量程的酒精温度计，避免水银温度计破碎风险）；防水手套（防止直接触碰冰柱导致冻伤，同时避免手上的热量加速冰柱融化）；4观察记录表（如表1，包含时间、温度、冰柱长度、形态变化、备注栏）；3软尺或细绳+直尺（测量冰柱长度，软尺可贴合冰柱弧度，细绳标记后用直尺测量更安全）；6手机或相机（拍摄冰柱形态变化的照片或视频，注意关闭闪光灯以免影响观察）。3安全守则：冬季观察的“第一原则”冰柱观察虽有趣，但安全必须牢记：01不攀爬：冰柱多位于高处（如屋檐），严禁踩椅子、爬围墙观察；02不触碰尖锐端：冰柱底部通常尖锐，直接用手掰可能划伤皮肤；03避开隐患区域：避免在年久失修的屋檐下观察（可能有冰柱坠落风险）；04注意保暖：冬季户外观察时间控制在20分钟内，穿戴好帽子、围巾、厚手套。0503冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”通过连续3天（日均温-5℃~2℃）对校园门卫室屋檐冰柱的定点观察（观察点：北纬37，东经118，水泥材质屋檐，无遮挡），我们总结出冰柱形成的四个关键阶段，每个阶段都伴随着水的状态变化和能量交换。3.1初始阶段：滴水与凝结的“相遇”（第1天8:00-12:00）环境条件：前一晚有小雪（累计降雪量2厘米），清晨温度-3℃，相对湿度85%，屋檐背阴处无阳光直射。现象记录：8:00：屋檐边缘出现零星水滴（直径约2毫米），水滴间隔约15秒/滴，来源为屋顶积雪融化（屋顶向阳面温度0℃以上，积雪开始融化）；冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”9:30：温度降至-4℃，水滴在滴落过程中表面开始结冰（水滴表面出现白霜状薄层），滴落后在屋檐边缘形成米粒大小的冰粒（直径约5毫米）；11:00：冰粒逐渐连接成小冰珠（直径约1厘米），底部出现细长的“冰尖”（长度约2厘米），这是因为水滴在冰珠底部冻结时，外层先凝固，内部未完全冻结的水因表面张力向下延伸形成尖部。科学原理：当水滴的温度低于0℃（凝固点）时，液态水开始向固态冰转化，这一过程称为“凝固”。屋檐背阴处温度低于屋顶向阳面（屋顶温度0℃~2℃，屋檐温度-5℃~-3℃），形成“上融下冻”的温差条件，是冰柱初始形成的关键。冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”3.2发展阶段：冻结与滴落的“接力赛”（第1天13:00-第2天10:00）环境条件：第1天14:00温度回升至-1℃（短暂高于0℃），但16:00后温度持续下降至-6℃（夜间最低温），相对湿度维持在80%以上。现象记录：13:00：温度-1℃，冰珠表面部分融化（出现水膜），但屋顶积雪仍在持续融化，水滴间隔缩短至8秒/滴；15:00：温度-3℃，水滴在接触冰珠表面时立即冻结，冰柱开始向下延伸（初始长度3厘米，2小时后增长至8厘米）；20:00（夜间观察）：温度-6℃，水滴冻结速度加快（间隔5秒/滴），冰柱以每小时1.5厘米的速度生长，表面出现“分层”（每层对应一次水滴冻结，类似树木年轮）；冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”第2天8:00：冰柱长度达25厘米，底部尖部更细（直径约0.5厘米），整体呈透明略带乳白（乳白部分为冻结时混入的空气气泡）。科学原理：冰柱的纵向生长依赖“水滴-冻结”循环：屋顶融化的水沿屋檐下滴，接触冰柱顶端时，因冰柱温度低于0℃，水滴外层迅速凝固，而未完全冻结的水因重力向下流动，在底部继续冻结，最终形成上粗下细的柱状结构。温度越低（如-6℃），水滴冻结速度越快，冰柱生长越迅速；温度接近0℃时（如-1℃），冻结速度减慢，冰柱生长变缓甚至短暂融化。3.3稳定阶段：冻结与融化的“动态平衡”（第2天11:00-第3天9:00）环境条件：第2天12:00-15:00出现短暂阳光（气温回升至0℃），第3天清晨温度-2℃，相对湿度70%。现象记录：冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”第2天12:00：阳光照射到屋檐（因角度变化，此前背阴处变为向阳），冰柱表面开始融化（顶部出现水珠，滴落间隔延长至20秒/滴）；第2天14:00：温度0℃，冰柱顶部融化速度（每小时0.8厘米）与底部冻结速度（每小时0.8厘米）接近，冰柱长度稳定在25厘米，表面出现“沟槽”（阳光直射一侧融化更快，形成凹陷）；第3天8:00：温度-2℃，阳光减弱，冻结速度略大于融化速度，冰柱长度微增至26厘米，表面沟槽因夜间再次冻结变得光滑。科学原理：当环境温度在0℃上下波动时，冰柱同时经历融化（固态变液态）和冻结（液态变固态）过程。若冻结速度＞融化速度，冰柱生长；若两者相等，冰柱长度稳定；若融化速度＞冻结速度，冰柱缩短。这种“动态平衡”是自然现象中“能量守恒”的直观体现。冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”3.4消融阶段：冰柱的“生命终点”（第3天10:00-15:00）环境条件：第3天10:00后气温持续回升（10:001℃，12:003℃，14:005℃），阳光充足，相对湿度60%。现象记录：10:30：冰柱顶部出现连续水流（非滴落），表面开始大面积融化（出现蜂窝状小孔）；12:00：冰柱中部出现“细腰”（直径从2厘米缩至1厘米），底部尖部完全融化成水滴；14:00：冰柱断裂为两截（上半段10厘米，下半段16厘米），随后逐渐融化成水，仅残留屋檐边缘少量冰渣；冰柱形成过程的阶段解析：从水滴到棱柱的“成长日记”15:00：冰柱完全消失，屋檐恢复干燥。科学原理：当环境温度持续高于0℃时，冰柱吸收热量（来自阳光、空气），分子运动加剧，固态冰逐渐转化为液态水。由于冰柱顶部直接暴露在阳光下且靠近屋顶（屋顶温度更高），融化速度快于底部，最终因支撑力不足断裂，完成从“冰”到“水”的循环。04观察记录与分析：用数据说话的科学思维培养1观察记录表的填写技巧以小组为单位，我们设计了如表1的观察记录表（此处可展示课件中的表格模板），填写时需注意：时间：精确到分钟（如“8:15”“14:30”），记录冰柱形态变化的关键节点；温度：同时记录环境温度（空气温度）和冰柱表面温度（用温度计轻触冰柱侧面，停留10秒后读数）；长度：从屋檐边缘到冰柱底部的垂直距离，用软尺测量时需保持垂直（避免倾斜导致误差）；形态变化：用简单图示+文字描述（如“顶部出现水膜”“底部尖部变长”），培养图文结合的记录能力；备注：记录特殊事件（如阳光照射、降雪、有人触碰等），这些可能影响冰柱变化。2数据的整理与分析第2天14:00-第3天8:00（温度0℃~-2℃）：长度基本稳定（波动±0.2厘米）；4第3天10:00-15:00（温度1℃~5℃）：融化速率为2.5厘米/小时（远快5观察结束后，各小组将记录表汇总，通过绘制“时间-长度”折线图（如图1），可以直观看到冰柱的生长速率：1第1天8:00-20:00（温度-4℃~-6℃）：生长速率最快（约1.2厘米/小时）；2第2天8:00-14:00（温度-2℃~0℃）：生长速率减慢（约0.5厘米/小时）；32数据的整理与分析于冻结速率）。通过分析数据，我们可以得出结论：冰柱的形成与生长需要“持续的水源（屋顶融雪/滴水）”“低温环境（温度≤0℃）”“适宜的冻结-融化平衡”三个核心条件。3小组汇报与反思01020304各小组选派代表分享观察成果，重点讨论：你们组的冰柱为什么比其他组的短？（可能原因：屋檐材质不同→导热性不同→温度差异；水源量不同→滴水量差异）；观察中遇到了哪些困难？如何解决的？（如：冰柱太高不好测量→用长杆绑细绳标记；温度波动大→增加测量频率）；如果再观察一次，你会改进哪些环节？（如：增加湿度测量、记录屋顶积雪厚度变化）。05拓展与应用：从冰柱到生活中的“水魔法”1冰柱的“兄弟姐妹”：其他水的冻结现象3241冰柱并非冬季唯一的冻结现象，通过对比观察，我们可以更深入理解水的三态变化：雾凇：水蒸气在低温下凝华在树枝上，形成蓬松的冰晶层，与冰柱的“致密柱状”结构不同。冰花（霜花）：空气中的水蒸气直接凝华（气态→固态）在玻璃上形成，与冰柱的“液态→固态”不同；冰锥（冰川末端）：冰川融水冻结形成的大型冰柱，形成原理与屋檐冰柱相同，但规模更大；2冰柱的“利与弊”：科学视角下的自然现象冰柱不仅是自然景观，也与人类生活密切相关：益处：冰柱的形成过程能帮助我们直观理解“水的循环”；冬季冰柱可作为“天然温度表”（冰柱生长说明夜间低温，冰柱融化说明白天气温回升）；弊端：高层建筑上的冰柱坠落可能砸伤行人（需及时清除）；冰柱冻结在排水管上可能导致管道堵塞（需做好保温）。3家庭小实验：模拟冰柱的形成课后可在家中模拟冰柱形成（需家长协助）：1材料：塑料瓶（扎小孔）、水、冰箱冷冻层、筷子；2步骤：3塑料瓶装满水，盖紧后在底部扎一个直径1毫米的小孔；4将瓶子倒置悬挂（用筷子固定），放入冷冻层（温度-18℃）；5观察水滴从孔中滴落并冻结的过程（约2小时可形成小冰柱）；6对比不同孔大小（0.5毫米/2毫米）对冰柱形态的影响。7通过这个实验，我们可以验证“滴水量影响冰柱生长速率”的猜想，进一步巩固课堂知识。806总结：冰柱观察中的科学思维与自然之美总结：冰柱观察中的科学思维与自然之美回顾整个观察过程，我们从“发现冰柱”到“记录变化”，从“分析数据”到“拓展应用”，不仅掌握了冰柱形成的四个阶段（初始→发展→稳定→消融）和三个核心条件（水源、低温、平衡），更重要的是体验了“观察-提问-记录-分析-总结”的科学探究全过程。冰柱是冬季写给我们的“自然家书”，每一道冰纹里都藏着温