2025 小学六年级科学上册陶瓷与玻璃耐热性测试课件

一、从生活到科学：什么是材料的耐热性？演讲人01从生活到科学：什么是材料的耐热性？02实验设计：如何测试陶瓷与玻璃的耐热性？03现象分析：为什么陶瓷比普通玻璃更耐热？04生活应用：耐热性决定了它们的“工作岗位”05总结与思考：从实验到科学思维的提升目录2025小学六年级科学上册陶瓷与玻璃耐热性测试课件各位同学、老师们：今天，我们将共同开启一次与“热”有关的科学探索之旅。当你们用陶瓷碗喝热汤时，用玻璃杯倒热水时，是否注意过这样的现象——有些陶瓷碗反复加热也不会裂，而有些玻璃杯却在倒入热水后“啪”地炸开？这些生活中的小疑问，其实都指向一个关键的材料性能：耐热性。作为六年级的科学学习者，我们不仅要观察现象，更要通过实验揭开背后的科学原理。接下来，让我们从“认识材料”出发，逐步深入“设计实验”“操作观察”，最终理解“陶瓷与玻璃耐热性差异的本质”。01从生活到科学：什么是材料的耐热性？1生活中的陶瓷与玻璃：熟悉又陌生的“老伙计”大家先回忆一下：教室里哪些物品是陶瓷做的？哪些是玻璃做的？陶瓷制品：瓷砖、花盆、有些水杯的杯身（表面有釉的）、实验室的蒸发皿；玻璃制品：窗户玻璃、玻璃杯、灯泡、显微镜载玻片。这些材料每天陪伴我们，但它们的“脾气”却大不相同。比如：妈妈用陶瓷砂锅熬汤，砂锅能直接放在火炉上；而如果用普通玻璃碗直接加热，可能很快炸裂。这就是“耐热性”差异的直观表现。2科学定义：耐热性的核心是“抗热冲击能力”所谓耐热性，指材料在温度剧烈变化（如快速加热或冷却）时，抵抗破裂、变形的能力。它主要与两个因素有关：热膨胀系数：材料受热时体积膨胀的程度。膨胀系数越小，受热后变形越小；内部结构：材料内部是否有均匀的微观结构（如晶体排列是否紧密、是否有气孔）。举个例子：冬天用玻璃杯接热水，杯内壁先受热膨胀，而外壁还未受热，内外膨胀不均就会导致破裂；但陶瓷的热膨胀系数比普通玻璃小很多，且内部结构更致密，所以更耐温差变化。02实验设计：如何测试陶瓷与玻璃的耐热性？实验设计：如何测试陶瓷与玻璃的耐热性？要探究“陶瓷与玻璃谁的耐热性更好”，我们需要设计一个对比实验。实验的关键是“控制变量”——除了材料（陶瓷/玻璃）不同，其他条件（如厚度、大小、加热温度、冷却方式）都要保持一致。1实验材料与工具准备为了安全且直观地观察现象，我们选择以下材料（提前与实验室老师确认可用性）：01待测材料：普通陶瓷片（如未上釉的瓷砖边角料，厚度约2mm）、普通玻璃片（如玻璃仪器碎片，厚度与陶瓷片一致）；02加热工具：酒精灯（或酒精喷灯，需教师操作）、三脚架、石棉网（使受热均匀）；03辅助工具：镊子（夹取材料）、秒表（记录加热时间）、冷水槽（装20℃左右的水）、放大镜（观察细微裂纹）；04安全装备：隔热手套、护目镜（每位同学必备）。052实验步骤：从加热到冷却的“极限挑战”实验分为“加热阶段”和“冷却阶段”，模拟材料在“骤热-骤冷”环境下的表现。具体步骤如下：2实验步骤：从加热到冷却的“极限挑战”2.1预处理：测量与标记用直尺测量陶瓷片和玻璃片的尺寸（如长×宽=3cm×3cm），确保两者大小一致；用记号笔在材料背面标记“陶瓷”“玻璃”，避免混淆；用放大镜观察初始状态，记录是否有划痕或气孔（这些可能影响实验结果）。2实验步骤：从加热到冷却的“极限挑战”2.2加热实验：逐步升温观察点燃酒精灯，将陶瓷片和玻璃片分别放在石棉网上（注意：需间隔5cm以上，避免相互影响）；记录初始温度（室温，约25℃），开始加热，同时启动秒表；观察并记录：30秒时：材料是否变色？表面是否有气泡（玻璃可能因内部应力释放出现微小气泡）；1分钟时：是否有变形（如边缘翘起）？用温度计测量材料表面温度（约150℃）；2分钟时：继续加热至材料表面温度约300℃（普通玻璃的软化温度约600℃，但热冲击在低温差时即可导致破裂）。2实验步骤：从加热到冷却的“极限挑战”2.3冷却实验：骤冷测试用镊子快速夹取加热后的陶瓷片，放入冷水槽中（水面需完全覆盖材料），观察是否有裂纹或破碎；重复上述步骤，测试玻璃片；注意：夹取时需佩戴隔热手套，避免烫伤；镊子需夹紧，防止材料掉落。0301022实验步骤：从加热到冷却的“极限挑战”2.4数据记录：用表格呈现现象设计如下记录表格（可投影在黑板上，学生同步填写）：|材料|加热30秒现象|加热1分钟现象|加热2分钟现象|冷水冷却后现象|是否破裂||--------|--------------|---------------|---------------|----------------|----------||陶瓷片|无明显变化|边缘轻微发烫|整体温热|无裂纹|否||玻璃片|无明显变化|边缘轻微发烫|表面微变形|出现网状裂纹|是|03现象分析：为什么陶瓷比普通玻璃更耐热？现象分析：为什么陶瓷比普通玻璃更耐热？通过实验，我们观察到：陶瓷片在骤冷后无裂纹，而玻璃片出现了裂纹。这背后的原因需要从材料的微观结构和物理性质来解释。1陶瓷：“致密晶体”的“热稳定卫士”陶瓷是由黏土、石英等天然矿物经高温烧结（约1200℃）而成。在烧结过程中，矿物颗粒熔融并重新结晶，形成紧密排列的晶体结构（如莫来石晶体）。这种结构的特点是：热膨胀系数小（约3-5×10⁻⁶/℃）：受热时体积膨胀幅度小，内外层温差引起的应力较小；内部气孔少：烧结过程中气体被排出，结构致密，裂纹难以扩展；耐高温性强：晶体的熔点普遍高于1500℃，远高于日常加热温度。举个例子：实验室用的陶瓷蒸发皿可以直接在酒精灯上加热，甚至灼烧固体药品，正是因为其晶体结构的稳定性。2玻璃：“无定形结构”的“热敏感体质”玻璃是由石英砂（二氧化硅）、纯碱（碳酸钠）等原料经高温熔融（约1500℃）后快速冷却形成的。与陶瓷不同，玻璃的内部结构是无规则的“无定形结构”（类似液体凝固后的状态），没有固定的晶体排列。这种结构的特点是：热膨胀系数大（普通玻璃约8-10×10⁻⁶/℃）：受热时体积膨胀明显，内外层温差易导致较大应力；内部存在“内应力”：快速冷却时，外层先凝固收缩，内层后凝固，内部残留应力，遇到温度变化时易释放导致破裂；软化温度较低（普通玻璃约600℃）：虽然远高于水的沸点，但热冲击（骤热骤冷）在低温差下即可引发破裂。比如：冬天用普通玻璃杯接热水时，杯内壁受热膨胀，而外壁还未膨胀，内外层的应力超过玻璃的强度，就会炸裂。3特殊玻璃的“逆袭”：硼硅玻璃的启示当然，并非所有玻璃都“不耐热”。生活中常见的“高硼硅玻璃”（如实验室烧杯、耐高温玻璃杯）通过调整成分（增加氧化硼含量），将热膨胀系数降低到3×10⁻⁶/℃左右，接近陶瓷的水平。这说明：材料的性能可以通过改变成分和工艺来优化。这也提醒我们：科学探究不仅要观察现象，还要思考“如何改进”——这正是科学的魅力所在。04生活应用：耐热性决定了它们的“工作岗位”生活应用：耐热性决定了它们的“工作岗位”了解材料的耐热性后，我们可以更好地理解生活中“为什么选它不选它”。1陶瓷的“耐热岗位”厨房用具：砂锅、陶瓷锅（直接接触火源，需耐受400℃以上高温）；建筑材料：耐火砖（用于高炉、锅炉，耐受1500℃以上高温）。工业领域：发动机火花塞的绝缘陶瓷（耐受1000℃以上高温）；2玻璃的“耐热改良岗位”实验室仪器：高硼硅玻璃烧杯、试管（可直接加热，耐受骤冷骤热）；炊具：玻璃保鲜盒（标注“可微波炉加热”的多为高硼硅玻璃）；科技产品：航天飞船的观察窗（特殊耐热玻璃，耐受重返大气层时的2000℃高温）。05总结与思考：从实验到科学思维的提升1实验结论回顾01通过本次实验，我们得出以下结论：03材料的耐热性与其微观结构（晶体/无定形）、热膨胀系数密切相关；02普通陶瓷的耐热性（抗热冲击能力）优于普通玻璃；04材料性能可以通过成分调整和工艺改进优化（如高硼硅玻璃）。2科学思维的收获这次实验不仅让我们了解了陶瓷与玻璃的特性，更重要的是学会了科学探究的方法：从生活现象中提出问题（“为什么玻璃杯容易炸？”）；设计对比实验（控制变量，观察现象）；结合理论分析（微观结构与宏观性能的关系）；联系实际应用（解释生活现象，思考改进方法）。03040501023课后延伸：你的“耐热性测试”课后，大家可以尝试用家里的物品做小实验（需家长陪同）：比如用陶瓷勺