2025 小学四年级科学下册金属与塑料耐磨性对比实验课件

一、课程导入：从生活现象到科学问题的提出演讲人课程导入：从生活现象到科学问题的提出壹概念奠基：什么是材料的耐磨性？贰实验设计：控制变量，科学对比叁材料预处理（分组操作）肆数据记录与分析：从现象到结论的推理伍结论与拓展：从实验到生活的应用陆目录总结：科学探究的意义与材料的“个性”柒2025小学四年级科学下册金属与塑料耐磨性对比实验课件01课程导入：从生活现象到科学问题的提出课程导入：从生活现象到科学问题的提出同学们，上周我们在《身边的材料》单元中认识了金属和塑料这两类常见材料。大家回忆一下，生活中哪些物品是金属做的？哪些是塑料做的？（稍作停顿，等待学生回答：菜刀、水龙头、铁锅是金属；玩具、塑料瓶、文件夹是塑料。）大家观察得很仔细！但不知道有没有同学注意到：妈妈切菜的菜刀用了好几年，刀刃只是变钝却没有碎成渣；而弟弟的塑料玩具车，车轮边缘用了半年就出现了毛边和缺口。这背后藏着什么科学道理呢？今天我们就来探究材料的重要性质——耐磨性，重点对比金属与塑料的耐磨表现。02概念奠基：什么是材料的耐磨性？概念奠基：什么是材料的耐磨性？要做好实验，首先要明确核心概念。所谓“耐磨性”，是指材料在摩擦、碰撞等机械作用下抵抗表面损耗的能力。简单来说，就是“不容易被磨坏的本事”。比如，我们穿的鞋底需要耐磨，否则走几步就破了；登山杖的金属尖头需要耐磨，才能在岩石上反复撞击而不损坏。对于小学阶段的我们来说，理解耐磨性可以从两个直观维度入手：重量变化：相同摩擦条件下，材料磨损越多，失去的重量越大；表面损伤：用放大镜观察摩擦后的表面，划痕越少、越浅，说明耐磨性越强。03实验设计：控制变量，科学对比1实验目标通过对比实验，观察并记录金属与塑料在相同摩擦条件下的重量变化和表面损伤程度，得出“金属与塑料谁更耐磨”的结论。2实验材料与工具准备（提前展示实物）为了保证实验的公平性，我们需要控制“摩擦力度、摩擦次数、摩擦工具”等变量，只改变“材料种类”这一变量。以下是具体准备：|类别|具体物品|选择说明||------------|--------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||实验材料|金属片（不锈钢片、铝片，尺寸5cm×5cm×1mm）；塑料片（PVC片、聚乙烯片，同尺寸）|选择生活中常见的金属（不锈钢耐腐蚀性好，铝轻便）和塑料（PVC硬、聚乙烯软），增强实验与生活的联系|2实验材料与工具准备（提前展示实物）|摩擦工具|800目砂纸（裁剪为10cm×10cm）、手动研磨器（自制：木板固定砂纸，下方安装弹簧测力计）|砂纸目数固定，保证摩擦颗粒大小一致；研磨器可控制摩擦力度（通过测力计显示恒定拉力）|01|测量工具|电子天平（精度0.01g）、50倍放大镜、刻度直尺（测量划痕长度）|电子天平用于测量重量变化；放大镜观察微观划痕；直尺量化划痕长度|02|辅助工具|标记笔（编号）、无尘布（清洁表面）、计时器（控制摩擦时间）|编号避免材料混淆；清洁确保重量测量准确；计时保证摩擦时间一致|0304材料预处理（分组操作）材料预处理（分组操作）用标记笔给4种材料编号：A（不锈钢）、B（铝）、C（PVC）、D（聚乙烯）；1用无尘布擦拭材料表面，去除灰尘；2用电子天平测量初始重量，记录为m₀；3用放大镜观察表面，用直尺测量并记录初始划痕数量（若有）和最长划痕长度l₀（多数新材表面无划痕，可记为0）。4步骤2：摩擦实验（教师演示标准动作，学生分组操作）5将材料固定在研磨器下方，使材料表面与砂纸完全接触；6调节弹簧测力计，保持拉力恒定为2N（模拟日常摩擦力度，如书包拉链拉动、玩具摩擦地面的力度）；7材料预处理（分组操作）启动计时器，匀速推动研磨器，使材料在砂纸上做往返运动，共摩擦50次（每次往返为1次，约耗时30秒）；1摩擦过程中，注意观察是否有材料碎屑掉落（可用白纸垫在下方收集，后续称重）。2步骤3：后处理与数据记录3用无尘布轻轻扫去材料表面碎屑（注意不要用力擦拭，避免二次磨损）；4再次用电子天平测量重量，记录为m₁；计算重量损失Δm=m₀-m₁；5用放大镜观察摩擦区域，统计新增划痕数量（记为n），测量最长新增划痕长度l₁；6收集白纸上的碎屑，用天平称重，验证Δm是否与碎屑重量一致（培养严谨的科学态度）。705数据记录与分析：从现象到结论的推理数据记录与分析：从现象到结论的推理4.1数据记录表（学生分组填写，教师汇总黑板）|材料编号|材料类型|初始重量m₀(g)|摩擦后重量m₁(g)|重量损失Δm(g)|新增划痕数量n（条）|最长划痕长度l₁(mm)||----------|------------|---------------|-----------------|---------------|---------------------|---------------------||A|不锈钢|23.15|23.08|0.07|2|1.2||B|铝|12.83|12.65|0.18|5|2.5|数据记录与分析：从现象到结论的推理|C|PVC塑料|8.21|8.03|0.18|7|3.0||D|聚乙烯塑料|6.47|6.22|0.25|10|4.1|2数据可视化（教师绘制柱状图，直观对比）重量损失：聚乙烯（0.25g）>PVC（0.18g）=铝（0.18g）>不锈钢（0.07g）；划痕数量：聚乙烯（10条）>PVC（7条）>铝（5条）>不锈钢（2条）；最长划痕：聚乙烯（4.1mm）>PVC（3.0mm）>铝（2.5mm）>不锈钢（1.2mm）。0102033现象讨论（引导学生思考，教师总结）问题1：为什么不锈钢的重量损失最少？不锈钢主要成分是铁、铬、镍，其中铬元素会在表面形成一层致密的氧化膜（Cr₂O₃），这层膜硬度高、结构紧密，能有效抵抗砂纸的摩擦。就像给材料穿了“防护衣”。问题2：铝的重量损失和PVC相同，但划痕更少，为什么？铝的硬度比PVC高（莫氏硬度：铝2.75，PVC约2.0），虽然两者磨损的重量相近，但铝的表面更坚硬，砂纸颗粒更难“刻”出深划痕；而PVC虽然硬度稍低，但材质更脆，摩擦时容易崩裂成小颗粒，所以重量损失相同但划痕更多。问题3：聚乙烯的表现最差，和它的特性有关吗？聚乙烯是常见的软质塑料（如塑料袋、塑料瓶），分子结构是长链状的，分子间作用力弱，摩擦时容易被砂纸“拉扯”断裂，形成更多碎屑和深划痕。就像用指甲划蜡烛，软的材料更容易留下痕迹。06结论与拓展：从实验到生活的应用1实验结论通过实验数据和现象分析，我们可以得出以下结论：01金属的耐磨性普遍优于塑料，但不同金属（如不锈钢与铝）、不同塑料（如PVC与聚乙烯）的耐磨表现存在差异；02材料的耐磨性与硬度、表面结构、分子间作用力密切相关：硬度越高、表面越致密（如不锈钢的氧化膜）、分子间结合越紧密，耐磨性越强。032生活中的应用（联系实际，深化理解）知道了金属与塑料的耐磨差异，我们就能更理解生活中物品的材料选择：需要高耐磨性的场景：菜刀（不锈钢）、自行车链条（钢）、钥匙（铜合金），这些工具需要反复摩擦或受力，金属的耐磨性能保证它们更耐用；对耐磨性要求不高但需要轻便/绝缘的场景：塑料玩具（聚乙烯）、电线外皮（PVC）、一次性餐盒（聚丙烯），这些物品不需要长期高强度摩擦，塑料的轻便和低成本更适合；特殊改进案例：有些塑料会通过添加玻璃纤维（如工程塑料ABS）提高耐磨性，用于制造汽车零部件；有些金属会通过表面镀层（如镀镍）进一步增强耐磨能力。3拓展任务（激发探究兴趣）课后请同学们完成两个小任务：01家庭小实验：用废旧的金属勺子和塑料勺子，在水泥地面上轻轻摩擦10次，观察表面变化（注意安全，避免划伤）；02问卷调查：采访家长，了解家中哪些物品因磨损需要更换，记录它们的材料类型，下节课分享你的发现。0307总结：科学探究的意义与材料的“个性”总结：科学探究的意义与材料的“个性”同学们，今天我们通过“控制变量”的实验方法，对比了金属与塑料的耐磨性，从数据中发现了材料的“个性”——有的更耐磨，有的更轻便，有的更便宜。这让我想起一句话：“没有最好的材料，只有最适合的材料。”科学探究的意义，