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第四单元《热》大单元整体教学设计
教材版本 教科版 单元（或主题）名称 《热》
单元主题 在远古时代，人们发现热水可以驱寒，但热水总是很快变凉。有一天，一个聪明的工匠小明在河边看到孩子们玩耍，他们用叶子捧起水，阳光照射下，叶子里的水珠闪闪发光。小明灵机一动，他想：“如果能用一个东西把水包起来，不让热量跑掉，那热水不就能保持温度了吗？”于是，小明开始动手制作。他尝试用各种材料包裹水，最终发现用木头和兽皮制作的容器效果最好。这就是最早的保温杯的雏形。小明把这个发明带到了村庄，人们纷纷惊叹其神奇。时光流转，保温杯的制作工艺不断进步，材料也从木头和兽皮变成了更先进的材料。今天，小明的后代们继承了祖先的智慧，他们要在科学课上制作一个现代的保温杯，探究热传递的相关问题。 同学们，让我们一起动手，制作一个属于自己的保温杯吧！
课标要求 核心概念：物质的结构与性能能的转化与能量守恒 1.1物质具有一定的特性与功能 ①观察常见材料在水中的沉浮现象、导热性等，说出它们的主要用途。 1.2空气与水是重要的物质 ③列举日常生活中水的蒸发和水蒸气凝结成水的实例，如晒衣服、雾、玻璃窗上的水珠等。 4.1能的形式、转移与转化 ③举例说出生活中常见的热传递现象，知道热从温度高的物体传向温度低的物体，从物体温度高的部分传向温度低的部分。 ④举例说明影响热传递的主要因素，列举它们在日常生产生活中的应用。 学业要求： 能说明常见材料在水中的沉浮现象、导热性及其用途，能解释水在日常生活中的三态变化现象及引起变化的主要因素。 能比较和分析常见材料在水中的沉浮现象、导热性，能以生活中的实例分析水的三态变化与温度的关系。 能利用控制变量的方法设计方案并操作，探究不同材料在水中的沉浮现象和导热性等。 能举例说明常见的热传递现象和影响热传递的主要因素，列举它们在生产生活中的应用； 能对热传递的方式进行分析和推理。 会用已有知识和经验对热传递方式作出推测，设计实验，寻找证据，得出结论。
教材分析 热是一种能量形式。然而在小学五年级，让学生探究“热”，主要还是观察和思考一些与物体冷热程度有关的热现象。例如，探究物质在热量变化过程中产生的不易察觉的变化，气体、固体和液体三态的转化及与温度的关系、热量转移（传递）的过程、材料的导热性能等。 本单元共7课，以“热是怎样传递的”为主要学习线索，循序渐进地安排了一系列探究活动。 第1课“温度与水的变化”中，我们持续给水加热直到沸腾，停止加热，水不再沸腾，温度下降。通过探究温度的变化和水的形态变化，了解到温度变化表示了热量在传递，完善了“热量变化导致了物体温度变化”这一科学概念，并感受到科学探究的乐趣。 第2课“水的蒸发和凝结”探索水的蒸发现象，推测水温高低跟水蒸发快慢的关系。 第3课“温度不同的物体相互接触”安排了不同温度的水接触后变化的探究活动。 第4课“热在金属中的传递”中，学生主要观察和探究与“热传导”相关的问题：在金属条的一端加热，另一端是否会热起来，通过实验观察热在金属条中的传递过程和方向。 第5课“热在水中的传递”中，学生通过加热试管中的水和加热烧杯中的水，认识热在水中以对流的方式传递。 第6课“哪个传热快”包含了两个活动：观察、记录木勺、塑料勺、金属勺的导热快慢和比较铜、铝、铁等金属材料的导热性能。通过比较不同材料的导热性能，让学生了解不同物体的传热本领是不同的，建立“不同材料制成的物体，导热性能是不一样的”这一初步认识。 第7课“做个保温杯”中，本课帮助学生更深入地了解生活中保温、散热等技术的应用。学生将同样多的、相同温度的热水倒入不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯中，测量哪一杯水凉得慢，进而测量并比较出各种方法的保温效果。
学情分析 关于热现象，学生们已经有了不少的经验，学生常常感受着各种冷热变化的天气现象，而且在生活中接触到了很多热现象，但是通过探究获得的理性认识很少，对温度变化等热学基本概念的关注也相对较少。因此，本单元的教学关键在于实验探究。教师要引导学生在科学规范的实验中，观察与交流热传递的现象，了解热是能量的一种表现形式，热量变化导致了温度变化。在研究热传递的方式后，利用热传递的性质来创造性地制作保温杯。
单元目标 科学观念： 热是能量的一种表现形式，热量变化导致了温度变化。 温度变化是影响水结冰和水沸腾过程的主要因素，温度变化形成了水的蒸发和水蒸气凝结成水。气温变化形成了自然界的云、雾、霜、雪等。 热通常从温度高的物体传向温度低的物体。两个系统在发生传热的条件下趋向于热平衡。 热可以在物体间和物体内传递，发现固体、液体、气体都能传递热。热可以通过热传导、热对流、热辐射三种方式进行传递。 不同物体的导热性是不一样的，热的不良导体可以减慢物体热量的散失。 多种因素影响了热传递，确定这些因素应用在日常的生产和生活中。保温技术、散热技术不断地发展，并应用在各种产品上。 2.科学思维： 尝试从温度变化的角度分析解释自然界云雾霜雪形成的原因。 尝试从事物的结构、变化的角度提出可探究的科学问题。 通过分析获得数据，比较归纳温度不同的物体之间热传递的规律。 通过亲历科学研究的过程，运用比较归纳的研究方法，会采用多种方式进行科学调查，体会科学技术对人类生活的影响，发展其科学调查的兴趣。 能合乎规范地开展传热实验，知道交流科学探究需要经历一定的有序步骤，并能 对探究活动进行过程性反思。 3探究实践：通过经历提出问题、做出假设、制定计划、实验探究、研讨交流等探究环节，有效开展探究活动，运用箭头、图画、符号等方式记录，认识物体的导热性，认识热传递，了解热传递的特点、方式和影响因素，提升科学探究的能力。 能根据热传递的原理创作保温杯，尝试自主设计开发产品，并在研究后改进产品。 4.态度责任：亲历热传递的变化及相关关系的研究过程，形成科学探究的兴趣，学会以事实为依据作出判断，能和别人一起合作交流，愿意倾听他人的意见，反思、调整自己的想法。养成运用探究的证据进行信息加工，科学地表述探究的规律。联系生活实例，了解热能等相关知识在日常生产生活中的应用，体会科学技术给人类生活带来的便利。
单元结构化活动
达成评价 围绕课时学习目标 1.关注课堂问题预设与学生课堂反馈表现。 2.作业设计与学生答题正确率的及时分析。 3.关注分析实际问题的过程性评价和结果性评价。 围绕单元和主题目标 1.分层设置单元测试 2.设计制作一个保温杯。
单元课时课型规划 课时课型课时内容课时目标 （单元目标分配）课时学习任务（或问题） （一般1-2个）达成评价1实验课温度与水的变化能熟练使用温度计测量各种热现象中的温度变化。制订比较完整的探究计划，用酒精灯、三脚架等组成加热装置，开展将水加热至沸腾的探究活动。了解自然界中的水可以有不同的形态存在。能用物态变化的知识解释自然界中的有关现象。1实验课水的蒸发和凝结温度变化是影响水结冰和水沸腾过程的主要因素。温度变化形成了水的蒸发和水蒸气凝结成水。1.探究水蒸发快慢与温度高低变化的关系。 2.观察水蒸气的凝结现象。能通过观察、实验、查阅资料等方式获取事物的信息，分析雾、雨、雪、露、霜、雹等天气现象形成的原因。1实验课温度不同的物体相互接触热通常从温度高的物体传向温度低的物体。探究温度不同的物体相互接触后温度的变化情况。能运用探究的证据进行信息加工，科学地表述探究的规律。理解温度计能测量温度是应用了科学的规律。1实验课热在金属中的传递通过探究实验，知道热量的传递有一定的方向性，通常热从温度高的物体传向温度低的物体。1.猜测热是怎样传递到勺柄的，用箭头把想法画出来。2：观察热在金属条中的传递。3：观察热在金属片中的传递。能通过分析热传导过程中的共同特点，认识热是怎样在金属中传导的。1实验课热在水中的传递通过实际操作热对流实验，知道热在水中是以对流的方式传递的，认识到热可以在物体间和物体内传递，明白固体、液体、气体都能传递热。一是探究试管中发生的对流现象，二是探究烧杯中发生的对流现象。制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力。运用分析、比较、推理等方法得出科学探究的结论1实验课哪个传热快能合乎规范地开展传热实验，知道不同材料制成的物体，导热性能是不同的，根据导热能力的不同，人们将材料分为热的良导体和热的不良导体。完成塑料勺、木勺、金属勺的传热实验，知道不同材料的物体，导热性能不同。 观察并比较铜、铝、铁等金属材料的导热性能。能运用比较和归纳的方法从实验证据中发现物体导热性能的差异。能够分析制造某种物品时选择热的良导体和不良导体的原因。1工程设计课做个保温杯能根据热传递的原理创作保温杯，尝试自主设计开发产品，并在研究后改进产品1：比较哪杯水凉得慢。2：测试、比较各种方法的保温效果。 3.制作一个保温杯，这相当于一个小小的工程项目。能自主设计产品，在研究后改进产品。
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5.热在水中的传递
一、教学目标
科学观念:
1.热在水中是以对流的方式传递的。
2.热可以在物体间和物体内传递，固体、液体、气体都能传递热。
科学思维:运用分析、比较的方法，能推理得出热在水和空气中的传递方式。
探究实践:
1.能够熟练操作热对流的实验;运用图形表示自己的研究结果。
2.能够熟练开展小组合作交流活动，体验到通过合作与交流能更好地完成认知;运用掌握的科学知识探究生活中的科学现象。
3.制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力。
4.运用分析、比较、推理等方法得出科学探究的结论。
态度责任:
1.保持积极地观察探究热传递的兴趣。
2.能和别人一起合作交流，愿意倾听他人的意见，反思、调整自己的想法。
3.形成从不同的角度提出研究思路的习惯，愿意采用新的方法完成探究。
二、教学重难点
重点：掌握热在水中的传递方式——热对流；了解热在其他液体中也是以对流的方式传递的。
难点：熟练操作热对流的实验，并能够运用图形表示自己的研究结果。
三、评价任务（根据需要设计评价量规）
评价量表
评价任务 评价标准 表现程度 自评 互评 师评
☆☆☆ ☆☆ ☆
加热试管中的水，探究热在水中的传递 能正确描述热在试管中的传递，并用画图的方式正确表示出来。 能 基本能 不能
加热烧杯中的水，探究热在水中的传递 能正确描述热在烧杯中的传递，并用画图的方式正确表示出来。 能 基本能 不能
学习收获
四、教学过程
学习活动 设计意图 效果评价
（一）复习导入 1.复习：热在金属中的传递方式 师：通过上节课的学习，我们已经知道了热在金属中的传递方式是怎样的？ 生：热在金属中的传递是从温度高的部分传向温度低的部分。 2.课件出示对比图并提出问题：分别给金属棒和盛有水的试管底部加热，那么金属棒的上部会热吗？试管上部的水会热吗？ 生：根据生活经验，我们知道金属棒的上部和水的上部都会变热。 继续提出问题：如果给金属上部和试管的上部加热，金属棒的下部和水的下部会变热吗？它们的热传递方式一样吗？带着这个问题我们一起来看个视频。 3.观看视频《神奇的开水养金鱼》 思考问题：热在金属中的传递方式和在水中的传递方式一样吗？ 生：不一样，因为加热金属上部时，金属的下部会变热，而加热水上部时，下部的小鱼还会游来游去，水并不会变热。 复习上节课内容，引出本课学习任务，使学生明确本课学习目标。观看视频，激发学生学习积极性。 对于积极回答问题的同学给予及时奖励。
（二）探究活动 1.加热试管中的水，探索热在水中的传递方式 （1）出示实验材料：试管、铁架台、酒精灯、护目镜、火柴 设计实验探究热是怎样在水中传递的。 小组探讨实验方案。 小组汇报探讨结果，师生小结。 ①在试管中注入三分之一的水。 ②将试管安装在铁架台上，点燃酒精灯，注意试管口不可朝着人。 ③观察记录实验现象，注意戴好护目镜，不要用手触摸试管，以防烫伤。实验结束注意熄灭酒精，规范整理实验材料。 推测热在水中的传递路径，并在《学生活动手册》中用示意图或文字记录。 （5）展示学生猜测。 加热试管底部： 生猜测：加热过程中，试管底部的热水会流到试管顶部，试管顶部的冷水又会流到试管底部。 生猜测：当热水在上，冷水在下时，不会形成冷热水的相对运动。 师：水无色无味，加热时不易观察到热在水中的传递路径，应该怎么解决这个问题呢？ 出示感温粉末图片： 师介绍感温粉末相关特性： 感温粉末加入酒精可溶于水。 感温粉末常温下是蓝色的，加热后会变成白色。 总结实验步骤： 1.在试管中加入少量感温粉末和酒精，振荡试管至感温粉末溶解。 2.在试管中加入约三分之一的水，固定在铁架台上，然后给试管中水的一端加热。观察现象并记录。 学生分组实验，完成实验记录单。 （8）小组汇报实验结果。师生总结实验结论。 加热试管中的水记录表加热的物体试管中的水加热的位置试管底部试管上部的水是否变热是我判断：水运动的方向试管底部 试管上部实验现象
小组讨论： 加热过程中，感温粉末颜色的变化是怎样的 感温粉末是怎么运动的 感温粉末的颜色:上面的先变白逐渐往下延伸，最后全部变成白色。 感温粉末的流动:下面的粉末变白之后迅速向上流动，上面的蓝色粉末往下面流动。 （2）热在试管中是怎样传递的 小结：当加热试管底部时，试管底部的热水会流向试管上部，试管上部的冷水又补充到试管底部。冷热水通过循环传递热量，热在水中的传递方式就是热对流。 加热烧杯中的水，探索热在水中的传递方式。 师：同学们的想法真多，如果换成较大的容器，并在容器底部加入红墨水加热，热在水中的传递方式是怎样的呢 容器内的水都会变热吗 生预设：红墨水会随热水上升，随冷水下降，最后布满整个烧杯。 出示实验步骤： ①安装酒精灯、大烧杯、石棉网、三脚架组成的加热装置。 ②在大烧杯中加入三分之一的水，用滴管吸取红墨水，小心伸入试管水下加热的地方，挤2滴红墨水。 ③用酒精灯的外焰隔着石棉网给烧杯底部加热，观察试管中水的流动及颜色变化。 （2）学生实验验证猜想并填写实验记录单。 学生汇报实验结果，师生小结。 加热烧杯中的水加热的物体烧杯中的水加热的位置烧杯底部烧杯内的水是否变热是我看到：红墨水的运动方向底部的红墨水上升到烧杯顶部，又从左右两边落下，不断重复这个过程。
出示示意图： 小结：通过加热受热点的热水向上方流动，并且将热量带给周围的水，被加热的水上浮到水面，上方的冷水向下方流动，形成多方面立体的流动，最终整杯水都热了起来。所以热在水中是以对流的方式传递。 学生通过设计实验、实验猜想、小组实验、分析数据得出结论，培养学生的科学探究精神。 通过多个实验，增强学生的观察记录能力；观察水的热传递情况，掌握水的热对流传热方式；并且能够运用实验中收集的证据对之前的猜测进行论证，锻炼学生的科学探究和科学思维能力。 教师根据活动过程中的观察，及时给予学生一定的鼓励，并完成学生小组实验评价量表。 根据活动过程中对学生表现的观察，及时给予学生一定的鼓励，并完成学生小组实验评价量表。
（三）研讨 1.对比两个实验，思考热是怎样传递到水的各个部分的？ 热水都向上流动，冷水都向下流动，试管和烧杯内的水都是不断循环流动的。热由高温物体传向低温物体，不断循环，这样的现象就叫做热对流现象。热在水中是以热对流的方式传递的。 2.思考如果热水在上方，冷水在下方会不会形成热对流呢？带着问题观看视频《热传递——对流》。 热水在上方，冷水在下方时，不容易发生对流。 以上实验说明热在水中的传递方式和热在金属中的传递方式是不一样的。热在水中是以热对流的方式传递，而在金属中是热传导的方式传递。 通过研讨问题，进一步了解热对流现象，内化本课知识内容。 教师观察学生是否积极参与课堂讨论，给予及时反馈。
（四）拓展 1.热在气体中以对流的方式传递 冬天，我们在房间里用取暖器时，房间里的空气是怎样热起来的 请用文字和箭头在图上将你的猜测表达出来。 2.观看视频《热对流现象》，了解更多热对流的现象。 拓展知识内容，了解更多的热对流现象。 积极回答问题的同学，给予及时反馈。
（五）知识总结 师生共同总结本课知识点。 教师通过学生回答，了解学生对本课知识的掌握情况。 观察学生是否参与知识总结，是否积极发言，及时鼓励参与学生。
四、成果集成
通过两个给水加热的实验，了解热对流现象。
五、作业设计
【知识技能类作业】
填空题
热在水中主要是以 的方式传递的。
冬天我们打开空调，整个室内温度会升高，这是通过冷热空气的 来实现的。
判断题
1.用酒精灯加热装有水的试管底部，试管中的水是如何传递热量的（ ）
A.水向上流动，传递热量 B.热水上升，冷水下降，不断循环
C.冷水上升，热水下降，不断循环 D.水不会流动，热量向上传递
2.在研究热在水中的传递实验时，以下操作错误的是（ ）
A.加热时，试管口朝向没有人的方向
B.我们可以借助感温粉末更清楚地观察到热的传递过程
C.为了便于观察，我们可以在试管中加三分之二容量的清水
D.用酒精灯的外焰加热试管底部
3.在烧杯底部的一侧加热，烧杯内的水都会变热，下面（ ）过程能正确地表示热在烧杯中的传递过程。
选择题
1.开空调后，房间渐渐暖和了，这种热传方式叫对流（ ）。
2.通过高温流体将热量传递给低温流体的现象我们称为热传导（ ）。
3.水壶在煤气灶上烧水，热量从壶底传到水里，水的温度会一直升高（ ）。
【综合实践类作业】
课后请你查阅资料，了解更多的热对流现象。
答案：
一、填空题
1．热对流
2．对流
二、判断题
1.√ 2.× 3.×
三、选择题
1.B 2.C 3.A
六、板书设计
5.热在水中的传递 热对流：底部的冷水受热后向上流动，上面的冷水向下流动补充继续加热；不断循环，直到全部水沸腾。
七、教学反思
学生通过上一节课的学习，了解了热传导的传热方式，大部分学生会认为热在水中的传递方式也是热传导。因此，本课通过实验引导学生认识热在水中的传递方式，并在实验中提醒学生观察水的流动情形，使学生认识到热的这种传递方式与在金属中的不同，从而形成新的认识。由于水和空气都是能流动的物体，通过拓展活动推测出热在气体中也是通过热对流的方式传递，由此得出热对流的主要特点是只能发生在液体和气体之中的结论，使学生的认识和能力得到进一步提升。
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