2025 小学四年级科学下册黄铜与紫铜导热性测试实践课件

一、为什么研究“黄铜与紫铜的导热性”？——从生活到科学的联结演讲人01为什么研究“黄铜与紫铜的导热性”？——从生活到科学的联结02实验前的“兵马未动，粮草先行”——材料、方法与安全03动手实验：从猜想验证到数据记录的全过程04数据分析与结论：为什么紫铜导热更快？05拓展与反思：科学探究永不止步目录2025小学四年级科学下册黄铜与紫铜导热性测试实践课件各位同学、老师们：今天，我们将共同开启一段有趣的科学探究之旅——“黄铜与紫铜导热性测试实践”。作为一名深耕小学科学教育十余年的教师，我曾多次带领学生通过动手实验探索材料的奥秘。每当看到孩子们在实验中眼睛发亮、争着记录数据的模样，我便更深刻地理解：科学不是书本上冰冷的公式，而是与生活紧密相连的“热乎”学问。今天，我们就从大家熟悉的“铜”入手，用实验回答一个关键问题：同为铜家族的黄铜和紫铜，谁的导热更快？01为什么研究“黄铜与紫铜的导热性”？——从生活到科学的联结1生活中的“铜”身影四年级的同学们已经接触过“材料”单元，知道不同材料有不同的特性。大家有没有注意过生活中的铜制品？妈妈的厨房中，可能有铜制的火锅；爸爸的工具箱里，或许有铜制的导线；甚至我们佩戴的某些首饰，也会用到铜的合金。其中最常见的两种铜材料，便是黄铜和紫铜：黄铜：金灿灿的，表面有金属光泽，是铜（约60%-90%）与锌的合金（所以又被称为“铜锌合金”）；紫铜：颜色偏紫红，接近纯铜（含铜量通常在99.5%以上），所以也叫“纯铜”。它们的用途差异很大：紫铜常被用来做散热器、空调铜管，黄铜则更多用于制作阀门、乐器。这背后是否与“导热性”有关？2科学课的“核心目标”根据《义务教育科学课程标准（2022年版）》，四年级学生需要“通过观察、实验等方法探究材料的物理性质”，而“导热性”正是材料重要的物理属性之一。本次实践的核心目标是：知识目标：认识黄铜与紫铜的基本特征，理解“导热性”的概念（即材料传递热量的能力）；能力目标：学会设计对比实验，掌握“控制变量法”，能通过观察、记录、分析数据得出结论；情感目标：激发对材料科学的兴趣，培养“尊重数据、严谨求证”的科学态度。02实验前的“兵马未动，粮草先行”——材料、方法与安全1实验材料与工具准备为了确保实验的公平性和可操作性，我们需要准备以下材料（以4人小组为单位）：|类别|物品清单|说明||------------|--------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------------||实验材料|黄铜片、紫铜片（尺寸相同：长15cm、宽2cm、厚0.5mm）|必须保证两种铜片的厚度、面积一致，避免“尺寸差异”干扰实验结果||辅助材料|凡士林（或蜡烛油）、小钢珠（直径3mm，5颗/组）、细棉签|凡士林用于固定钢珠，加热后会融化，钢珠掉落时间可反映导热速度|1实验材料与工具准备21|加热工具|蜡烛（或酒精灯）、火柴、铁架台（带铁夹）|蜡烛火焰稳定，适合小学课堂；铁架台用于固定铜片，避免手持烫伤||记录工具|实验记录表（含猜想、实验现象、数据、结论）、铅笔、橡皮|表格需包含“时间”“温度”“材料类型”等关键信息||测量工具|秒表（手机计时功能亦可）、温度计（量程0-100℃）、记号笔|秒表记录钢珠掉落时间，温度计辅助测量铜片不同位置的温度变化|32实验方法：控制变量法的应用四年级的同学们已经学过“对比实验”，今天我们要重点运用“控制变量法”。简单来说，就是只改变一个条件（即“变量”），其他条件保持相同，这样才能确定实验结果是由该变量引起的。在本次实验中：变量：铜片的类型（黄铜/紫铜）；不变量：铜片的尺寸（长、宽、厚）、加热源（蜡烛火焰大小）、凡士林涂抹量、钢珠位置与重量、环境温度等。举个例子：如果黄铜片比紫铜片更厚，那么即使它导热慢，也可能因“更厚”导致钢珠掉落更慢，这样实验结果就不准确了。因此，“控制变量”是实验成功的关键！3安全须知：实验室里的“小守则”实验前，老师要特别强调安全：蜡烛使用：点燃时远离易燃物（如纸张、衣物），用火柴点燃后及时熄灭火柴；加热时不要用手触碰铜片（即使未直接加热的一端，也可能因导热变烫）；钢珠处理：小钢珠较小，避免放入口中或随意丢弃，实验后统一回收；烫伤处理：若不慎被铜片或蜡烛烫伤，立即用冷水冲洗10分钟，严重时报告老师。03动手实验：从猜想验证到数据记录的全过程1提出问题与猜想假设“猜想”是科学探究的第一步。上课前，我让同学们观察黄铜和紫铜的外观，并结合生活经验猜测：“哪种铜导热更快？”收集到的猜想主要有两类：观点1（约60%）：“紫铜更纯，可能导热更快”（理由：纯金属的结构更均匀，热量传递阻力小）；观点2（约40%）：“黄铜颜色更亮，可能导热更快”（理由：直觉认为颜色亮的金属导热好）。到底谁对谁错？我们需要用实验验证。2实验步骤：像科学家一样操作（教师边演示边讲解，学生分小组操作）2实验步骤：像科学家一样操作固定铜片用铁架台的铁夹夹住铜片一端（留出3cm用于加热），使铜片水平悬空（避免与桌面接触散热）。注意：黄铜和紫铜需分别固定，或同时固定在同一铁架台上（便于对比）。步骤2：标记测量点用记号笔在铜片上从加热端开始，每隔2cm标记一个点（共5个点，距离加热端分别为2cm、4cm、6cm、8cm、10cm）。这样可以观察热量在不同距离的传递情况。步骤3：涂抹凡士林与放置钢珠用细棉签在每个标记点涂抹少量凡士林（厚度约1mm，需均匀！），然后将小钢珠轻轻放在凡士林上（确保钢珠被凡士林粘住，不会掉落）。这一步是关键：如果凡士林涂太多，钢珠可能因“粘性过强”延迟掉落；涂太少，钢珠可能未加热就掉落，导致数据误差。2实验步骤：像科学家一样操作固定铜片步骤4：加热与观察记录点燃蜡烛，将火焰中心对准铜片的加热端（距离约1cm，保持火焰稳定），同时启动秒表。观察钢珠掉落顺序，记录每个钢珠掉落的时间（精确到0.1秒）。若使用温度计，可在每个标记点放置温度计（需固定），每10秒记录一次温度。小提示：为减少误差，每个小组需重复实验2-3次，取平均值作为最终数据。3实验现象与数据记录以某小组的实验数据为例（表1）：|铜片类型|距离加热端2cm|距离加热端4cm|距离加热端6cm|距离加热端8cm|距离加热端10cm||----------|---------------|---------------|---------------|---------------|---------------||紫铜|8.2s|15.5s|23.1s|31.7s|40.2s||黄铜|10.1s|18.3s|26.8s|35.9s|45.3s|3实验现象与数据记录从数据可以看出：紫铜各测量点的钢珠掉落时间均早于黄铜，说明紫铜的导热速度更快。为了更直观，我们可以将数据转化为柱状图（图1）：横坐标为距离加热端的距离（cm），纵坐标为钢珠掉落时间（s），紫铜用红色柱，黄铜用黄色柱。通过对比柱的高度，能明显看出紫铜的“导热曲线”更陡峭，热量传递更快。04数据分析与结论：为什么紫铜导热更快？1实验结论的推导通过实验数据，我们可以得出结论：在相同条件下，紫铜的导热性优于黄铜。这与多数同学的“猜想1”一致，但需要进一步解释原因。2从“微观结构”看导热性差异为什么纯铜（紫铜）比铜锌合金（黄铜）导热更快？这与金属的内部结构有关：紫铜的原子排列更规则（纯金属的晶体结构完整），当一端受热时，原子振动加剧，通过“晶格振动”将热量快速传递到另一端；黄铜中加入了锌原子（尺寸与铜原子不同），这些“外来原子”会破坏铜原子的规则排列，形成晶格畸变，阻碍热量的传递（就像路上突然多了几块石头，影响车辆通行速度）。简单来说：纯金属的结构更“畅通”，导热更快；合金因杂质原子的存在，导热变慢。3联系生活：导热性决定用途实验结论能解释生活中的许多现象：紫铜用于制作空调铜管、电脑散热器：需要快速传递热量，避免设备过热；黄铜用于制作阀门、乐器：虽然导热稍慢，但合金的强度更高（锌的加入让黄铜更坚硬）、耐腐蚀性更好，适合需要“耐用”的场景。05拓展与反思：科学探究永不止步1实验误差与改进建议实验中可能存在哪些误差？如何改进？误差1：凡士林涂抹不均匀。改进方法：用滴管定量涂抹（如每点涂0.1ml），或改用更易控制的“蜡粒”（加热后融化速度更均匀）；误差2：蜡烛火焰大小不稳定。改进方法：使用酒精灯（火焰更稳定），或用恒温加热台（更精准）；误差3：秒表计时反应延迟。改进方法：由两人配合——一人观察钢珠，一人计时，减少反应时间差。2延伸问题：其他金属的导热性如何？本次实验只对比了黄铜和紫铜，同学们可以课后探究：铝和铜谁的导热更快？（生活中铝制散热器也很常见）；不锈钢（铁的合金）的导热性如何？为什么炒菜锅多用不锈钢，但锅底会加一层铜？结语：用实验点亮科学思维同学们，今天我们通过“黄铜与紫铜导热性测试”的实践，不仅知道了“紫铜导热更快”，更重要的是学会了“提出问题—猜想假设—设计实验—收集数据—分析结论—联系生活”的科学探究方法。正如科学家伽利