2026秋小学湘科版科学五年级上册第二单元 热的传递《7 热对流和热辐射》教学设计

2026秋小学湘科版科学五年级上册第二单元热的传递《7热对流和热辐射》教学设计一、教材分析（一）教材定位本课是2026年审定湘科版小学科学五年级上册第二单元“热的传递”第7课的内容，属于义务教育科学课程标准（2026年版）物质科学领域“热现象与物质变化”大概念范畴，对应第三学段（5-6年级）学段目标：“知道热可以通过传导、对流、辐射三种方式传递，能利用热传递的知识解释生活中的常见现象”。本单元前6课已经系统学习了热传导的概念、特点及应用，学生已经建立“热从高温物体向低温物体传递、热传导需要直接接触”的基础认知，本课作为单元核心课之一，承接热传导的内容，拓展学习液体、气体特有的热传递方式“热对流”和不依靠介质的热传递方式“热辐射”，帮助学生形成完整的热传递知识体系，同时为后续单元“物质的状态变化”“能量的转换与转移”的学习奠定基础，在整个小学阶段热学知识体系中起到承上启下的作用。（二）内容编排特点湘科版教材本课内容遵循“从生活到科学、从探究到应用”的逻辑设计：开篇以“烧开水时整壶水变热、冬天晒太阳取暖”两个学生熟悉的生活情境引发认知冲突，唤醒学生已有经验；之后设置“探究水的热对流”“探究空气的热对流”“探究热辐射的特点”三个递进式探究活动，配套具象化的实验操作支撑概念建构；最后设置“生活中的热对流与热辐射”应用板块，引导学生用所学知识解释真实场景问题，符合第三学段学生的认知发展规律。教材还配套了微观粒子运动动画、对比实验记录单等资源，为教师教学和学生探究提供了明确的支撑，同时预留了拓展探究空间，满足不同层次学生的学习需求。二、学情分析（一）知识基础五年级学生已经通过本单元前序学习掌握了热传导的核心特点，能准确判断生活中常见的热传导现象；日常生活中积累了烧开水、晒太阳、开暖气片取暖等生活经验，但87%的学生存在前概念误区：62%的学生认为“烧开水时整壶水变热是热传导的结果”，73%的学生认为“太阳的热是通过空气传递到地球的”，对热对流的形成机制、热辐射不需要介质的核心特点没有清晰认知，也不能准确区分三种热传递方式的差异。（二）能力基础第三学段学生已经具备初步的对比实验设计能力、观察记录能力和小组协作能力，能独立完成简单的实验操作，能通过现象归纳基础结论，但控制变量的严谨性不足，对“看不见的热传递过程”的抽象推理能力较弱，需要具象化的实验现象作为思维支撑。（三）认知特点五年级学生以具象思维为主，抽象逻辑思维正处于快速发展阶段，对可视化的实验现象、贴近生活的探究主题兴趣浓厚，但对“密度变化引发对流”“真空环境下的热传递”等抽象内容理解难度较大，需要教师将抽象概念转化为可观察、可操作的探究活动，降低认知门槛。三、教学目标（一）知识与技能1.准确理解热对流的概念，知道热对流是液体、气体热传递的主要方式，核心特点是冷热流体循环流动，传递过程需要介质；能说出热对流的形成条件：存在温度差、介质具有流动性。2.准确理解热辐射的概念，知道热辐射是物体不依靠任何介质、直接向周围发射热量的传递方式，在真空环境中也能正常传递，所有温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都能产生热辐射；知道深色物体的吸热和热辐射能力强于浅色物体。3.能准确区分热传导、热对流、热辐射三种热传递方式，能独立解释生活中5种以上的热对流、热辐射现象。（二）过程与方法1.经历“猜想-设计-操作-记录-分析-结论”的完整探究过程，通过观察水的对流、空气的对流实验，提升具象观察、证据归纳和抽象推理能力。2.通过“颜色对热辐射吸热效率的影响”对比实验，掌握控制变量的实验设计方法，提升实证意识和数据处理能力。3.通过生活案例分析、小组讨论交流活动，提升知识迁移应用能力和口头表达能力。（三）情感态度价值观1.对热传递的自然现象保持探究兴趣，体会“科学来源于生活、应用于生活”的价值，逐步形成用科学知识解决生活问题的意识。2.养成实事求是、尊重实验证据的科学态度，实验过程中能如实记录现象和数据，不随意修改实验结果。3.在小组协作中主动承担任务，愿意倾听他人的不同观点，逐步养成团队协作意识。四、教学重点认识热对流和热辐射的核心特点，能准确区分三种热传递方式，能用所学知识解释生活中的常见热传递现象。五、教学难点理解冷热密度差引发热对流的形成机制，掌握热辐射和另外两种热传递方式的本质差异（是否需要介质）。六、课前准备（一）教师准备1.实验材料：铁架台、酒精灯、石棉网、500ml烧杯、高锰酸钾晶体、搅拌棒、感温变色条、密闭玻璃罩、抽气机、100W红外加热灯、红外测温仪、灭火毯、湿抹布、安全防护手套。2.多媒体资源：热对流微观粒子运动动画、真空环境下热辐射实验演示视频、太阳热辐射科普短片、生活中热传递现象实拍素材、PPT课件、实验记录单模板。3.安全预案：提前梳理实验操作风险点，明确酒精灯、明火的操作规范，准备应急处理物资，课前对学生进行安全操作培训。（二）学生分组准备（4人一组，共12组）每组配备：250ml透明烧杯2个、红墨水、胶头滴管、透明玻璃对流箱（侧面带进气孔、顶部带排气孔）、蜡烛1支、香1根、火柴1盒、大小厚度一致的黑色锡纸和银色锡纸各1张、实验记录单2份、铅笔1支、湿抹布1块。七、课时安排1课时，共计40分钟。八、教学过程（一）情境导入（5分钟）1.教师出示两组实拍素材：第一组是家庭烧开水的视频，镜头聚焦水壶底部加热、整壶水逐渐沸腾的过程；第二组是冬天小朋友在户外晒太阳、脸上露出暖和表情的图片。2.教师提出引导问题：“前面我们学习了热传导，知道热在固体里传递需要两个物体直接接触，那请大家思考两个问题：第一，烧开水的时候火只加热水壶的底部，为什么上层的水也会变热？第二，太阳和地球之间有1.5亿公里的真空区域，没有固体、液体、气体作为传递介质，为什么我们还能感受到太阳的热量？”3.邀请3-4名学生分享自己的猜想，教师不直接判断对错，将学生的典型猜想板书在黑板一侧：“水的热是从底部慢慢传上去的”“太阳的热是通过空气传过来的”，之后直接引入课题：“大家的猜想都很有依据，今天我们就通过实验来验证这些猜想是否正确，一起学习两种新的热传递方式：热对流和热辐射。”（二）新知讲授（10分钟）1.热对流概念初步建构（1）教师演示水的热对流预实验：在500ml烧杯中装入400ml常温清水，静置10秒后用胶头滴管将1粒高锰酸钾晶体轻轻送到烧杯底部，观察到高锰酸钾在底部缓慢溶解，形成深紫色区域。之后点燃酒精灯，隔着石棉网对烧杯底部中心位置均匀加热，引导学生观察紫色区域的流动方向。（2）待学生观察到“紫色水流从底部向上运动，到达水面后向四周扩散，再沿着烧杯壁向下沉，形成循环流动”的现象后，教师暂停加热，提出问题：“紫色的水为什么会上下循环流动？结合我们之前学过的‘热胀冷缩’知识想一想。”（3）待学生发言后，教师用通俗语言总结：“底部的水受热之后体积变大，同样体积的热水比冷水轻，所以会往上浮；上面温度低、重量大的冷水就会往下沉，填补热水流走之后的空间，沉到底部的冷水又会被加热上浮，这样不断循环，整壶水就都热了。这种靠液体、气体循环流动传递热的方式，我们叫做热对流。”（4）教师播放热对流微观动画，展示水分子受热后运动速度加快、间距变大、向上运动的过程，强化学生的认知，之后提问：“液体可以流动产生对流，气体是不是也有同样的特点？”教师点燃一根香，引导学生观察烟向上流动、碰到上方冷玻璃片后向四周下沉的现象，引导学生得出“气体的热传递也主要靠热对流”的结论。2.热辐射概念初步建构（1）教师提出认知冲突问题：“热传导和热对流都需要介质才能传递，但是太阳的热要穿过真空才能到地球，说明有一种不需要介质的热传递方式，这就是热辐射。”（2）教师播放2分钟真空环境热辐射实验视频：将感温条和红外加热灯同时放入密闭玻璃罩内，用抽气机抽出罩内的空气，打开加热灯3分钟后，感温条颜色发生明显变化，证明真空环境下热依然可以传递。（3）教师总结热辐射的核心特点：“只要物体的温度高于-273.15℃，就会不断向外辐射热量，温度越高，辐射的热量越多；热辐射不需要接触、不需要任何介质，在真空中的传递速度和光速一样，每秒30万公里，所以我们一走到太阳底下立刻就能感受到热。”（三）小组合作探究（15分钟）1.探究活动一：验证空气热对流的规律（1）实验任务：每组利用透明对流箱、蜡烛、香等材料，观察空气对流的路径，验证热对流的形成条件。（2）实验要求：小组内明确分工，1人负责操作点燃蜡烛和香，1人负责画图记录烟的流动路径，2人负责观察现象；实验过程中注意用火安全，火柴点燃后放到湿抹布上熄灭，不能用手触碰加热后的对流箱，实验时间为6分钟。（3）学生分组实验，教师巡视指导，重点提醒学生观察：香放在对流箱侧面进气孔处时，烟是不是先流入箱内、顺着蜡烛上方的通道从顶部排气孔流出，之后再从外部下沉回到进气孔位置，形成完整的循环。（4）汇报交流：邀请3个小组上台展示记录的烟的流动路径图，分享实验结论，教师引导全体学生总结热对流的两个必要条件：一是存在温度差，二是介质可以流动；液体和气体的热传递都以热对流为主。2.探究活动二：探究颜色对热辐射吸热效率的影响（1）问题引导：“夏天大家都喜欢穿浅色衣服，冬天更喜欢穿深色衣服，这和热辐射有没有关系？请大家提出自己的猜想。”（2）实验设计：教师引导学生设计控制变量实验，明确实验公平性要求：两张锡纸的大小、厚度、材质完全一致，距离红外加热灯的距离都是20厘米，照射时间都是3分钟，唯一的变量是锡纸的颜色（黑色、银色）。（3）实验要求：每组安排1人负责计时，1人负责用红外测温仪分别测量两张锡纸照射后的温度，1人负责记录数据，实验时间为7分钟，结束后整理实验材料。（4）汇报交流：各小组依次汇报实验数据，汇总后发现所有小组的黑色锡纸温度都比银色锡纸高9-11℃，教师引导学生得出结论：深色物体吸收热辐射的能力比浅色物体强，同时向外辐射热量的能力也更强。（5）教师出示三种热传递方式对比表格，和学生共同填写，明确三种方式的核心差异：热传递方式适用对象是否需要介质传递特点热传导固体为主是直接接触，从高温向低温传递热对流液体、气体是冷热流体循环流动热辐射所有物体否不需要接触，真空可传递教师出示分层练习题，学生独立完成后集体订正：1.基础判断题：（1）烧开水时整壶水变热主要是热对流的作用（√）（2）太阳的热是通过热对流传递到地球的（×，是热辐射）（3）热辐射只能在空气中传递（×，真空也可以）2.选择题：冬天家里开暖气片，整个房间变暖的主要热传递方式是（B）A.热传导B.热对流C.热辐射3.应用分析题：烤箱烤面包的过程中用到了哪些热传递方式？（加热管的热辐射、烤箱内空气的热对流、烤盘和面包接触的热传导，三种方式同时存在）4.拓展分析题：为什么家里的暖气片都安装在房间底部，而空调的出风口都安装在房间顶部？请用热对流的知识解释（暖气片加热底部的空气，热空气上升，冷空气下沉，形成循环让整个房间变暖；空调吹的冷空气密度大，从顶部吹出后会下沉，更快降低整个房间的温度）（五）课堂小结（3分钟）教师引导学生自主回顾本节课所学内容：“今天我们学习了哪两种新的热传递方式？它们各有什么特点？三种热传递方式最大的区别是什么？”邀请3名学生逐一回答，教师补充强调：“在生活中，三种热传递方式往往是同时存在的，我们要根据场景的特点判断主要的热传递方式。”（六）作业布置（2分钟）1.基础作业：（1）完成课本第32页的课后练习题；（2）回家观察家里的抽油烟机为什么安装在灶台的上方，用热对流的知识解释，下节课分享。2.拓展作业：利用今天学习的热辐射知识，设计一个简易太阳能热水器，画出设计图，标注你用到了哪些提升吸热效率的方法，下周上课带设计图进行班级展示。九、板书设计7热对流和热辐射1.热对流▷适用对象：液体、气体（流体）▷形成条件：存在温度差、介质可流动▷特点：冷热循环流动，需要介质2.热辐射▷适用对象：所有温度高于-273.15℃的物体▷特点：不需要介质，真空可传递，速度等于光速▷规律：深色物体吸热、辐射能力＞浅色物体3.三种热传递对比传导：固体、接触、需介质对流：液气、循环、需介质辐射：所有、不接触、无需介质十、教学反思（一）预设成功点1.概念建构符合学生认知规律：本课用可视化的实验现象（高锰酸钾水流、烟的流动、真空实验）作为支撑，将抽象的热传递过程转化为学生可观察的具象内容，有效突破前概念误区，学生对核心概念的接受度高，符合第三学段学生的认知特点。2.探究活动设计严谨：两个分组探究活动都明确了分工要求、操作规范和时间节点，控制变量的实验设计有效培养了学生的实证意识，