2025 小学五年级科学上册固体的热胀冷缩实验课件

一、教学背景与目标定位演讲人01.02.03.04.05.目录教学背景与目标定位实验准备与安全指引实验探究过程：从现象观察到本质追问生活应用：从实验室到真实世界总结与延伸：从课堂到终身探究2025小学五年级科学上册固体的热胀冷缩实验课件作为一名深耕小学科学教育十余年的一线教师，我始终坚信：科学课的魅力不在于灌输结论，而在于引导学生用双手触摸现象、用眼睛捕捉变化、用思维追问本质。今天要呈现的“固体的热胀冷缩实验”，正是这样一节能让学生在“看、做、思”中建构科学概念的典型课例。本节课将以新课标“物质的变化”核心概念为依托，结合五年级学生的认知特点，通过可视化实验、生活化案例和探究式讨论，帮助学生理解固体热胀冷缩的规律，培养实证意识与科学思维。01教学背景与目标定位1教材与学情分析人教版五年级科学上册“热”单元中，“固体的热胀冷缩”是继“液体的热胀冷缩”“气体的热胀冷缩”之后的进阶内容。学生已通过前两课观察到水、空气等流体因温度变化产生的体积变化，初步建立“热胀冷缩”的前概念，但对固体这类“坚硬不易变形”的物质是否也存在类似现象，普遍存在认知盲区甚至错误观念（如“铁块加热后只会变烫，不会变大”）。五年级学生（10-11岁）正处于具体运算阶段向形式运算阶段过渡的关键期，具备一定的观察能力和简单实验设计能力，但对“微观粒子运动”这一抽象机制的理解仍需直观支撑。2教学目标设定基于课程标准（2022版）“物质的状态与变化”学段目标，结合学情，本节课设定三维目标如下：01知识目标：能通过实验现象归纳固体热胀冷缩的规律；列举3种以上生活中利用或防止固体热胀冷缩的实例；初步理解“温度变化→粒子运动剧烈程度变化→体积变化”的微观解释。02能力目标：掌握“控制变量法”设计对比实验的基本方法；能准确记录实验现象并通过逻辑推理得出结论；发展“观察-提问-验证-总结”的科学探究能力。03情感目标：通过动手实验体验科学探究的乐趣，破除“固体不会膨胀收缩”的固有认知；感悟科学与技术的紧密联系，培养用科学眼光观察生活的习惯。043教学重难点重点：通过实验验证固体受热膨胀、遇冷收缩的现象，建立“固体具有热胀冷缩性质”的科学概念。难点：设计对比实验排除干扰因素；从宏观现象过渡到微观粒子运动的解释；理解“大多数固体”而非“所有固体”遵循此规律（如锑、铋等例外）。02实验准备与安全指引1实验材料清单为确保实验现象明显且符合学生操作能力，本节课采用“经典验证实验+改进创新实验”组合，所需材料按功能分类如下：|类别|具体材料|设计意图||------------|--------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||核心实验材料|铜球-铁环套装（铜球直径略小于常温铁环内径）、长金属条（铜或铝制）、指针支架、酒精灯、火柴、烧杯（装冷水）|铜球实验是经典验证实验，现象直观；金属条实验通过指针放大微小形变，突破“固体变化不明显”的认知障碍|1实验材料清单|辅助观察材料|放大镜（10倍）、温度计（测量水温）、实验记录单（含现象描述、数据表格）|放大镜帮助观察金属条与指针的细微接触；温度计辅助控制“加热前-加热后-冷却后”的温度变量||安全防护材料|石棉网、坩埚钳、隔热手套、湿毛巾（备用灭火）|酒精灯使用需严格规范，坩埚钳避免直接接触热物体，湿毛巾应对意外火情|2安全操作规范小学科学实验中，安全是首要前提。针对本节课涉及的加热操作，需在实验前通过“三强调、两示范”落实安全教育：01三强调：强调酒精灯“两查两禁一不可”（查灯芯、查酒精量；禁对火、禁吹灭；不可用嘴吹）；强调“先预热后集中加热”的加热顺序；强调“热物体需用坩埚钳夹持，冷却前不可触碰”的操作纪律。02两示范：教师现场示范“如何用坩埚钳正确夹持铜球”“如何安全熄灭酒精灯”，学生分组练习后由组长检查合格方可开始实验。0303实验探究过程：从现象观察到本质追问1情境导入：制造认知冲突“同学们，上周春游时，小明想帮妈妈打开一个拧得太紧的玻璃罐头，奶奶说‘用热水烫一下瓶盖’，结果真的轻松打开了。为什么烫一下金属瓶盖就变松了？”通过生活化问题引发兴趣，学生可能提出“瓶盖受热变大”“瓶口受热变大”等假设。此时出示铜球-铁环套装：“如果我把铜球加热，它能通过这个铁环吗？”学生根据生活经验可能猜测“能”或“不能”，教师不急于结论，引导进入第一个实验。2实验一：铜球的“变身”——直观感受体积变化实验步骤：常温下，用坩埚钳夹持铜球，演示“铜球轻松通过铁环”（现象记录：铜球直径＜铁环内径）。点燃酒精灯，将铜球放在外焰加热3分钟（强调计时，控制变量），再次尝试通过铁环（现象记录：铜球被铁环卡住，无法通过）。将加热后的铜球浸入冷水中冷却2分钟，再次测试（现象记录：铜球重新通过铁环）。观察与提问：“加热前后，铜球的大小有什么变化？”（引导学生从“能否通过”推导“体积变大”）“冷却后为什么又能通过了？”（联系“体积缩小”）“如果一直加热不冷却，会发生什么？”（延伸“热胀的限度”）2实验一：铜球的“变身”——直观感受体积变化结论提炼：铜球受热时体积膨胀（热胀），遇冷时体积收缩（冷缩），说明固体铜具有热胀冷缩的性质。3实验二：金属条的“小动作”——放大微小形变铜球实验虽直观，但学生可能疑惑：“是不是只有球形的固体才会热胀冷缩？”为此设计金属条实验，通过指针放大微小变化，验证“条状固体”的热胀冷缩。实验装置制作（课前与学生共同完成）：将长约30cm的金属条一端固定在支架上，另一端轻轻接触一根可自由转动的指针（指针末端贴红色贴纸，便于观察）。调整指针初始位置，使金属条常温下指针指向刻度0。实验步骤：记录初始状态：指针指向0，金属条无明显弯曲（用放大镜观察金属条与指针接触点，确认无挤压）。3实验二：金属条的“小动作”——放大微小形变用酒精灯加热金属条中部（避开固定端），持续加热2分钟，观察指针变化（现象：指针顺时针偏转，刻度显示+2格）。移开酒精灯，用冷毛巾包裹金属条冷却1分钟，观察指针变化（现象：指针逆时针偏转，回到接近0的位置）。深度追问：“指针为什么会动？是金属条变长了还是变弯了？”（引导用“固定一端”排除弯曲可能，确认是长度变化）“如果换成同样长度的木条做实验，指针会动吗？”（为后续“不同固体热胀冷缩程度不同”埋下伏笔）“生活中哪些物体像金属条这样，需要考虑长度变化？”（联系铁轨、桥梁的伸缩缝）3实验二：金属条的“小动作”——放大微小形变结论拓展：金属条受热时长度增加（线膨胀），遇冷时长度缩短，进一步证明固体普遍存在热胀冷缩现象。4实验三：逆向验证——冷缩也会“发力”前两个实验重点展示“热胀”，为完整建构概念，需补充“冷缩”的主动验证实验。考虑到五年级学生的操作安全，选择“玻璃珠-塑料环”组合（塑料环常温下刚好能通过玻璃珠），通过冷藏玻璃珠观察现象。实验步骤：常温下，玻璃珠轻松通过塑料环（记录：通过）。将玻璃珠放入冰箱冷冻室10分钟（课前准备），取出后立即测试（现象：玻璃珠无法通过塑料环，因体积缩小后塑料环内径相对变大？不，实际应为玻璃珠遇冷收缩，体积变小，应更易通过？此处可能存在设计错误，需调整：改用金属环，冷冻金属环使其收缩，内径变小，导致常温玻璃珠无法通过）。修正方案（更严谨）：4实验三：逆向验证——冷缩也会“发力”选择铜环（常温内径略大于玻璃珠直径），将铜环放入冷水中冷却5分钟，取出后测试玻璃珠通过情况（现象：铜环遇冷收缩，内径变小，玻璃珠无法通过）。待铜环恢复常温，玻璃珠再次通过（现象对比）。思维提升：通过“热胀”和“冷缩”的双向实验，明确固体的体积变化是温度变化的双向响应，而非单向膨胀。04生活应用：从实验室到真实世界1寻找身边的“热胀冷缩”“科学知识的价值在于解释生活、解决问题。”引导学生分组讨论，结合课前观察任务（记录3个生活现象），分享以下典型案例：有益应用：铁轨之间的缝隙：防止夏季钢轨受热膨胀挤压变形（可展示“无缝钢轨”通过预留伸缩缝或曲线设计解决热胀问题的图片）；水泥路面的伸缩缝：避免高温下混凝土膨胀导致路面隆起；金属瓶盖用热水烫后易打开：瓶盖受热膨胀比玻璃瓶口更明显，间隙增大（可现场演示：用两个大小相近的金属盖和玻璃罐，一个加热一个不加热，对比开启难度）。需要防止的危害：1寻找身边的“热胀冷缩”桥梁的伸缩装置：大型桥梁两端固定，中间用活动支座或伸缩缝适应热胀冷缩（可展示南京长江大桥的伸缩缝实物图）；01高压电线夏季松弛、冬季紧绷：冬季电线遇冷收缩，若架线时绷太紧易断裂（结合“为什么冬天电线会‘唱歌’”的生活问题，解释冷缩导致张力增大）；02灯泡的金属灯口与玻璃壳：选择热胀冷缩程度相近的材料（如钨丝与钼箔），避免温度变化时因膨胀差异导致玻璃破裂（拓展“膨胀系数”概念，简化为“不同固体膨胀的‘幅度’不同”）。031寻找身边的“热胀冷缩”4.2例外与反思：所有固体都热胀冷缩吗？“科学的魅力在于它的严谨性——没有绝对的‘所有’。”通过资料卡片介绍特殊固体：锑和铋：凝固时体积膨胀（用于制造印刷铅字，冷却后文字更清晰）；某些陶瓷材料：设计为“零膨胀”或“负膨胀”，用于精密仪器（如航天望远镜的支架）。引导学生讨论：“这些例外是否推翻了‘固体热胀冷缩’的结论？”明确科学结论的适用范围——“大多数固体在一般温度范围内遵循热胀冷缩规律，特殊材料或极端条件下可能出现例外”，培养“具体问题具体分析”的科学态度。05总结与延伸：从课堂到终身探究1知识网络建构通过板书思维导图（见下图），带领学生回顾核心概念：1知识网络建构固体的热胀冷缩01├─现象：受热体积膨胀，遇冷体积收缩03├─应用：利用（瓶盖加热）、防止（铁轨缝隙）02├─本质：温度变化→粒子运动加剧/减弱→粒子间距增大/减小04└─例外：锑、铋等特殊固体2探究能力升华“今天的实验中，我们用了哪些方法观察固体的微小变化？”学生总结：“用铁环测试铜球大小”“用指针放大金属条长度变化”“对比加热前后的现象”。教师提炼“转化法”（将不易观察的体积变化转化为能否通过、指针偏转等可见现象）和“对比实验法”（控制温度变量，其他条件相同），为后续学习奠定方法基础。3课后延伸任务观察实践：回家观察厨房中的金属物品（如炒菜锅的手柄连接部位、高压锅的易熔片），记录哪些设计利用了热胀冷缩，哪些防止了其危害，下节课分享。趣味实验：用铝箔纸制作一个“热胀小风车”（将铝箔剪成细条，一端固定，另一端悬垂，下方用蜡烛加热，观察铝箔条因膨胀弯曲带动风车转动），拍摄实验视频上传班级群。结