2025 小学四年级科学下册陶瓷与玻璃隔热性测试实践课件

一、前置认知：从生活到科学——陶瓷与玻璃的基础特性演讲人01前置认知：从生活到科学——陶瓷与玻璃的基础特性02实验设计：控制变量——如何公平比较两者的隔热性03实践操作：记录数据——用事实说话的探究过程04数据分析：曲线与结论——从现象到规律的提炼05拓展应用：从实验室到生活——材料特性的智慧选择06总结与升华：科学探究的“种子”在此萌芽目录2025小学四年级科学下册陶瓷与玻璃隔热性测试实践课件作为一名从事小学科学教育十余年的教师，我始终相信：最好的科学课，是让孩子用双手触摸知识，用眼睛发现规律。今天，我们将围绕“陶瓷与玻璃的隔热性测试”展开一次实践探究。这节课不仅是对教材中“材料的特性”单元的延伸，更是一次让孩子在动手操作中理解科学原理、培养实证思维的机会。接下来，让我们从“认识材料”开始，一步步揭开陶瓷与玻璃的隔热秘密。01前置认知：从生活到科学——陶瓷与玻璃的基础特性1生活中的“老熟人”：陶瓷与玻璃的常见应用当我们走进教室，目光所及之处，陶瓷与玻璃的身影随处可见：讲台边的瓷砖（陶瓷）、窗户上的玻璃、老师喝水的陶瓷杯、教室展示柜的玻璃门……这些材料早已融入我们的日常生活。四年级的同学或许会问：“为什么碗多用陶瓷做，而窗户用玻璃？”这背后便藏着材料的关键特性——隔热性、透光性、硬度等。今天我们聚焦“隔热性”，但首先需要先“认识”这两种材料。2从原料到成品：陶瓷与玻璃的制作原理（1）陶瓷的“蜕变”：陶瓷的主要原料是黏土（如高岭土），经过“揉泥→成型→干燥→烧制（1000℃以上高温）”四步完成。烧制过程中，黏土中的水分蒸发，矿物成分发生化学反应，最终形成坚硬、多孔的固体。我曾带学生参观过陶艺馆，孩子们最惊讶的是：看似普通的泥巴，经过高温竟能变成光滑的碗，还能“藏住”热量——这或许和它的“多孔”结构有关？（2）玻璃的“魔法”：玻璃的主要原料是石英砂（二氧化硅）、纯碱（碳酸钠）和石灰石（碳酸钙）。将这些原料混合后高温熔融（约1500℃），再通过冷却成型（如吹制、压制）得到透明的玻璃。记得有学生问：“玻璃明明是透明的，为什么摸起来有时候很凉？”这其实和它的致密结构有关——几乎没有孔隙的玻璃，可能更容易传递热量？3初步猜想：基于生活经验的隔热性假设结合日常观察，我们可以提出初步猜想：冬天，贴瓷砖（陶瓷）的墙面比玻璃窗户“温暖”一些？陶瓷碗装热汤时，外壁摸起来没那么烫；玻璃碗装热汤时，外壁可能更烫。这些现象是否说明“陶瓷的隔热性比玻璃好”？要验证猜想，必须通过科学实验。02实验设计：控制变量——如何公平比较两者的隔热性1明确核心问题：什么是“隔热性”？科学上，“隔热性”指材料阻止热量传递的能力。热量传递有三种方式：传导（直接接触传递）、对流（流体流动传递）、辐射（通过电磁波传递）。本次实验主要研究“热传导”——当材料一侧接触热源时，另一侧温度升高的快慢：升温越慢，隔热性越好。2变量控制：确保实验的公平性1要比较陶瓷与玻璃的隔热性，必须控制“其他条件相同”，只改变“材料类型”。具体需要控制的变量包括：2（1）材料的尺寸与厚度：选用相同面积（如5cm×5cm）、相同厚度（如3mm）的陶瓷片和玻璃片。若厚度不同，厚的材料可能因“路径更长”而隔热性更好，这会干扰结论。3（2）热源的一致性：选择稳定的热源，如500ml80℃的热水（用保温杯保温），或功率相同的加热台灯（模拟辐射热源）。本次实验我选择热水，因为更贴近生活，且安全性更高。4（3）测温工具与时间：使用精度相同的电子温度计（或红外测温枪），每隔30秒记录一次温度，确保数据采集频率一致。3材料与工具清单（以4人小组为例）1实验材料：陶瓷片（无釉，避免釉层影响）、玻璃片（普通平板玻璃）各2片（备用1片）2热源：500ml烧杯×2（装80℃热水）、保温壶（备用热水）5安全提醒：热水温度控制在80℃以下（避免烫伤），拿取陶瓷片和玻璃片时用手套，实验后由老师统一回收热水。4辅助工具：隔热手套（防烫伤）、塑料托盘（承接可能的水渍）、记录表格（见附录）3测温工具：电子温度计×2（精度0.1℃）、计时器（手机秒表即可）03实践操作：记录数据——用事实说话的探究过程1实验步骤详解（以“热传导测试”为例）（1）准备阶段：提前10分钟将陶瓷片、玻璃片置于实验室（确保初始温度相同，约25℃）。用量筒量取500ml热水（80℃），分别倒入两个烧杯中，标记为“陶瓷组”“玻璃组”。（2）安装与启动：将陶瓷片水平覆盖在“陶瓷组”烧杯口（确保完全覆盖，减少对流散热），用夹子固定边缘（避免滑落）。同样操作将玻璃片覆盖在“玻璃组”烧杯口。将电子温度计的探头轻轻压在陶瓷片、玻璃片的上表面中心（接触面积一致），启动计时器。1实验步骤详解（以“热传导测试”为例）1每30秒记录一次陶瓷片、玻璃片上表面的温度（t=0s、30s、60s、90s、120s）。同时观察烧杯内水温的变化（可用另一支温度计测量，辅助分析热量流失情况）。（3）数据记录：在右侧编辑区输入内容（4）重复实验：为避免偶然误差，每组实验重复3次，取平均值作为最终数据。22学生易出现的问题与指导010203040506问题1：温度计探头未完全接触材料表面，导致温度测量偏低。01→指导：用透明胶带轻压探头，确保与材料紧密贴合。02问题2：烧杯口未完全覆盖，导致热水通过对流散失热量，影响材料表面温度。03→指导：用凡士林涂抹材料边缘（非实验面），增强密封性。04问题3：记录时间不及时，数据缺失。05→分工建议：1人看计时器，1人读温度，2人记录（分别负责陶瓷和玻璃）。0604数据分析：曲线与结论——从现象到规律的提炼1典型数据示例（假设实验数据）|时间（s）|陶瓷片表面温度（℃）|玻璃片表面温度（℃）||-----------|----------------------|----------------------||0|25.1|25.0||30|32.4|38.2||60|37.5|45.1||90|41.2|50.3||120|43.8|54.0|2绘制温度变化曲线以时间为横轴，温度为纵轴，绘制两条曲线（陶瓷组为实线，玻璃组为虚线）。可以明显看到：玻璃片表面温度随时间上升更快，120秒时比陶瓷片高约10℃。4.3结论推导：为什么陶瓷隔热性更好？结合材料结构分析：陶瓷内部存在微小气孔（多孔结构），这些气孔中的空气是热的不良导体，阻碍了热量从热水向陶瓷表面的传递。玻璃内部结构致密（几乎无气孔），热量可以通过分子振动更快速地传递，因此玻璃表面升温更快。最终结论：在相同条件下，陶瓷的隔热性优于玻璃。05拓展应用：从实验室到生活——材料特性的智慧选择1生活中的“按需选材”（1）厨房用具：碗、盘多用陶瓷，因为隔热性好，端拿时不易烫手；而玻璃保鲜盒也常见，因为透光性好，方便观察食物，但装热食时需注意防烫。（2）建筑材料：卫生间墙面贴陶瓷砖（隔热且防潮），窗户用玻璃（透光但需搭配窗帘或双层玻璃增强隔热）。（3）特殊场景：实验室用的隔热手套会在表面涂陶瓷涂层，航天飞船的隔热瓦也大量使用陶瓷材料——这些都是利用了陶瓷优异的隔热性。2进一步探究的问题A如果陶瓷表面有釉层（如瓷碗），隔热性会变化吗？（釉层致密，可能降低隔热性）B玻璃的厚度增加，隔热性会增强吗？（厚度增加，热传导路径变长，隔热性可能提升）C除了热传导，陶瓷和玻璃在热辐射（如烤箱）中的隔热表现一样吗？（可设计红外灯照射实验）D这些问题可以作为课后小课题，鼓励学生用“控制变量法”继续探索。06总结与升华：科学探究的“种子”在此萌芽总结与升华：科学探究的“种子”在此萌芽今天的实践课，我们通过“观察生活→提出猜想→设计实验→验证数据→总结规律”的完整探究流程，得出了“陶瓷隔热性优于玻璃”的结论。更重要的是，同学们在操作中学会了“控制变量”的实验方法，在数据中体会了“用事实说话”的科学态度，在讨论中萌发了“材料特性与用途关联”的辩证思维。记得第一次带学生做类似实验时，有个孩子举着记录单说：“原来科学不是背公式