【大单元教学设计】人教鄂教版小学科学四年级上册第三单元《加热与冷却》 单元教学规划 3.9《空气的热胀冷缩》教学设计（含练习）
文档属性
| 名称 | 【大单元教学设计】人教鄂教版小学科学四年级上册第三单元《加热与冷却》 单元教学规划 3.9《空气的热胀冷缩》教学设计（含练习） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 49.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教鄂教版（2017秋） | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2024-11-10 23:16:19 | ||
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文档简介
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第三单元《加热与冷却》大单元整体教学设计
教材版本 人教鄂教版 单元（或主题）名称 加热与冷却
单元主题 单元主题本单元主题为《加热与冷却》，主要探讨物体在温度变化时产生的物理现象，特别是热胀冷缩现象。单元内容通过一系列实践活动，引导学生理解并应用这一重要物理原理。
课标要求 核心概念： 物质的结构与性质，物质的变化。 学习内容： 空气与水是重要的物质，物质的三态变化。 学业要求： 能说出水有三种状态，空气受热会膨胀，风是空气流动的现象。 能比较水的三种状态的不同点，能在教师的指导下设计方案，观察空气受热上升的现象。
教材分析 本单元通过生动的情景导入，如温度计在冬天冰雪环境中测量气温的情景，激发学生的探究兴趣。单元共设计了三课，分别是《水受热遇冷会怎样》、《固态也热胀冷缩吗》和《空气的热胀冷缩》。这三课分别探讨了液体、固体和气体的热胀冷缩现象，并通过实验活动，引导学生建构相关物理概念。 教材注重理论与实践相结合，通过丰富的实验活动，如观察水、金属和空气在加热和冷却过程中的变化，帮助学生直观理解热胀冷缩现象。同时，教材还引导学生将所学知识应用于解释日常生活中的现象，如铁轨之间的缝隙、自行车轮胎的气压变化等。
学情分析 四年级学生在日常生活中已经见过许多热胀冷缩的现象，但大多只是停留在表象，缺乏对其本质的思考。因此，本单元通过实验操作与观察，帮助学生归纳液体、固体、气体都有热胀冷缩的性质。 学生在三年级时已经学习过物质的三态变化及其与温度的关系，为本单元的学习奠定了基础。四年级学生具备较强的观察能力、思考能力和动手能力，但在分析问题、解决问题的过程中，可能缺乏系统性和逻辑性。因此，在教学过程中，教师需要注重引导学生运用分析、比较、推理与概括等方法，得出结论。
单元目标 科学观念： 初步认识一般物体都具有热胀冷缩的性质。 科学思维： 能从液体、固体和气体的热胀冷缩变化中，提出可探究的科学问题。 能基于已有经验和所学知识，针对水、金属和空气受热遇冷的变化，制订简单的探究计划。 能依据证据，运用分析、比较、推理与概括等方法，得出结论。 探究实践： 能设计实验，研究水、金属和空气受热遇冷时发生的变化。 通过实验，知道固体、液体、气体一般具有受热时体积膨胀、遇冷时体积缩小，即热胀冷缩的性质，并能够分别运用固体、液体、气体的这一性质解释生活中的现象。 态度责任： 在好奇心的驱使下，对探究液体、固体和气体热胀冷缩的现象感兴趣。 能以事实为依据，以及面对有说服力的证据时，能调整自己的观点。 乐于尝试运用多种思路、多样方法完成活动，体会创新乐趣。 能接纳他人的观点，完善自己的探究；能分工协作，进行多人合作的探究学习；乐于为完成探究活动，分享自己的想法。
单元结构化活动 1. 液体具有热胀冷缩的性质（《水受热遇冷会怎样》）：通过实验，观察水受热遇冷时体积的变化，引导学生归纳出液体具有热胀冷缩的性质。 2. 固体具有热胀冷缩的性质（《固态也热胀冷缩吗》）：通过加热和冷却铜球、铝棒等金属，观察其体积变化，得出固体也有热胀冷缩的性质。 3. 气体具有热胀冷缩的性质（《空气的热胀冷缩》）：通过实验观察热空气上升的现象，理解空气的流动是风形成的原因，知道空气受热会膨胀上升，遇冷会下沉补充，形成风。
达成评价 围绕课时学习目标 1. 课堂表现：关注学生在课堂上的问题预设与反馈表现，及时调整教学策略。 2. 作业设计：设计与学生答题正确率紧密相关的作业，及时分析学生掌握情况。 3. 测试性评价：分层设置单元测试，围绕单元和主题目标，评估学生的知识掌握情况。 4. 实验操作能力：评价学生在实验过程中的操作方法、实验记录以及实验器材的使用情况。 5. 科学态度与责任感：观察学生在科学探究活动中的态度与责任感，是否乐于分享、合作，是否以事实为依据调整自己的观点。
第九课时《空气的热胀冷缩》教学设计
教学目标
科学探究能力：
学生能够设计并实施简单的实验，观察并记录空气在不同温度下的体积变化，培养初步的科学探究能力。
学生能够通过观察实验现象，提出假设，并运用科学方法进行验证，提升问题解决能力。
科学思维能力：
学生能够理解热胀冷缩原理在空气中的表现，并尝试用科学的语言解释该现象，培养逻辑思维和因果关系分析能力。
学生能够通过对比分析，理解不同气体在热胀冷缩现象上的差异（虽然本课主要聚焦于空气，但可稍作拓展），提升分类和比较的科学思维方法。
科学素养：
学生掌握热胀冷缩原理在空气中的基本概念和表现，理解温度对空气体积的影响。
学生能够认识到热胀冷缩现象在日常生活中的应用，如轮胎气压的变化、气球的膨胀与收缩等，提升科学素养。
责任态度：
学生能够关注热胀冷缩现象对日常生活的影响，形成安全使用气体的意识，如避免在高温或低温环境下过度充气的轮胎。
学生能够通过实践活动，体验科学探究的乐趣，培养对科学的兴趣和热爱，以及持续学习和探索的精神。
教学重难点
重点：理解热胀冷缩原理在空气中的表现，掌握温度对空气体积的影响。
难点：通过实验观察和逻辑推理，深入理解热胀冷缩现象的本质，以及其在不同条件下的应用。
三、教学过程
学习活动 设计意图
（一）情境导入 活动：教师展示一段夏天汽车轮胎因高温而气压升高的视频，引导学生思考：“为什么夏天的轮胎气压会比冬天高？” 通过直观的情境导入，激发学生的学习兴趣，引出热胀冷缩原理在空气中的表现这一主题。
（二）探究活动 活动1：观察气球的热胀冷缩现象 学生使用气球和热水、冷水，观察并记录气球在不同温度下的体积变化。 活动2：比较不同气体的热胀冷缩程度 学生使用相同体积的容器，分别装入空气、二氧化碳和氮气，观察并记录它们在不同温度下的体积变化（此处可通过教师提供的实验数据或视频进行）。 活动3：探究空气热胀冷缩的原理 学生使用显微镜观察空气分子在不同温度下的运动状态，结合热胀冷缩的原理，尝试解释空气热胀冷缩的原因。 活动4：设计并制作空气热胀冷缩的简易装置 学生分组设计并制作一个能够展示空气热胀冷缩现象的简易装置，如使用U型管、温度计和热源等。 活动5：分析日常生活中的热胀冷缩现象 学生分组讨论，列举并解释日常生活中的热胀冷缩现象，如夏天自行车轮胎气压升高、冬天玻璃罐头盖难打开等。 通过简单的实验，让学生直观感受空气热胀冷缩的现象，为后续深入探究打下基础。 虽然本课主要聚焦于空气，但通过比较不同气体的热胀冷缩程度，可以拓宽学生的知识面，培养比较和分类的科学思维。 通过微观层面的观察，帮助学生深入理解热胀冷缩现象的本质，提升科学思维能力。 通过实践活动，培养学生的创新意识和动手能力，同时加深对热胀冷缩现象的理解。 通过讨论和分析，将所学知识应用于实际生活中，培养学生的实际应用能力和问题解决能力。
（三）生活应用 活动：学生分组设计一份“热胀冷缩现象在日常生活中的应用指南”，包括安全使用轮胎、避免玻璃器皿因温度变化而破裂等建议。 通过实践活动，加深学生对热胀冷缩现象的理解，同时培养学生的安全意识和责任感。
（四）知识总结 活动：师生共同总结本节课的学习内容，强调热胀冷缩原理在空气中的表现及其原理，以及其在日常生活中的应用。 通过总结，帮助学生巩固所学知识，形成完整的知识体系，同时提升科学素养。
四、作业设计
（一）、填空题
1、空气在受热时会______，遇冷时会______。
答案：膨胀；收缩
2、夏天汽车轮胎的气压比冬天高，这是因为轮胎内的空气发生了______现象。
答案：热胀冷缩
3、气体热胀冷缩的程度与气体的______有关。
答案：种类（或性质）
4、当温度升高时，空气的分子运动会变得______。
答案：更剧烈
（二、）判断题
1、所有气体都会发生热胀冷缩现象。（√）
2、冬天玻璃罐头盖难打开，是因为罐头内的空气遇冷后体积变小，使得罐头盖更加紧固。（√）
3、在同一温度下，不同气体的热胀冷缩程度是一样的。（×）
4、空气热胀冷缩的现象只能通过实验观察，无法用肉眼直接看到。（×，注：虽然空气分子的直接运动肉眼不可见，但宏观的体积变化是可见的）
（三）、选择题
1、下列哪个现象是空气热胀冷缩的表现？
A. 冰块融化成水 B. 夏天自行车轮胎气压升高 C. 水结成冰体积变大
答案：B
下列哪个因素不影响气体的热胀冷缩程度？
气体的种类 B. 气体的温度 C. 气体的颜色
答案：C
在冬天，为什么有些玻璃器皿容易破裂？
A. 因为玻璃器皿遇冷后体积变大
B. 因为玻璃器皿内的空气遇冷后体积变小，产生向内拉力
C. 因为玻璃器皿遇热后体积变小
答案：B
（四）、简答题
1、什么是空气的热胀冷缩现象？请简要描述。
答案：空气的热胀冷缩现象是指空气在温度发生变化时，其体积也会随之发生变化的现象。具体来说，当空气受热时，其分子间的距离会因为热运动加剧而增大，导致空气的体积膨胀；相反，当空气遇冷时，分子间的热运动会减缓，相互之间的间隔缩小，从而使空气的体积缩小。这种现象是空气作为一种气体所特有的物理性质。
2、举例说明空气热胀冷缩现象在日常生活中的应用或影响。
答案：空气热胀冷缩现象在日常生活中的应用和影响非常广泛。以下是一个具体的例子：
温度计的工作原理：温度计中的液体（如水银或酒精）或气体（如空气）会随着温度的变化而发生热胀冷缩现象。当温度升高时，液体或气体会膨胀并上升；当温度降低时，它们会收缩并下降。通过读取温度计上液体或气体的位置，我们可以得知当前的温度。因此，空气热胀冷缩现象是温度计能够准确测量温度的基础。
3、为什么在打足气的自行车轮胎在夏天容易爆胎？这与空气的热胀冷缩有什么关系？
答案：在夏天，由于气温较高，自行车轮胎内的空气会因为受热而膨胀。如果轮胎内的气压已经很高（即轮胎已经打足气），再加上空气的热胀冷缩效应，轮胎内的气压会进一步升高。当气压超过轮胎所能承受的最大值时，轮胎就会因为过度膨胀而爆胎。
因此，打足气的自行车轮胎在夏天容易爆胎，这与空气的热胀冷缩现象有着密切的关系。为了避免这种情况的发生，我们可以在夏天适当降低自行车轮胎的气压，以减少空气因热胀冷缩而产生的压力变化对轮胎的影响。
（五）、实验探究题
设计一个简单的实验，验证空气在受热时会膨胀，遇冷时会收缩。
实验材料：一个空塑料瓶、热水、冰水、一根细管（或吸管）、橡皮泥。
实验步骤：
1、将橡皮泥涂抹在塑料瓶口，确保细管能够紧密插入并固定在瓶口中央。
2、将热水倒入塑料瓶中，观察细管中水面高度的变化。
3、等待一段时间后，将塑料瓶中的热水倒出，并迅速倒入冰水，再次观察细管中水面高度的变化。
实验现象：倒入热水后，细管中的水面上升；倒入冰水后，细管中的水面下降。
实验结论：空气在受热时会膨胀，使得瓶内气压增大，推动细管中的水上升；遇冷时会收缩，使得瓶内气压减小，细管中的水因外界大气压的作用而下降。这证明了空气具有热胀冷缩的性质。
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第三单元《加热与冷却》大单元整体教学设计
教材版本 人教鄂教版 单元（或主题）名称 加热与冷却
单元主题 单元主题本单元主题为《加热与冷却》，主要探讨物体在温度变化时产生的物理现象，特别是热胀冷缩现象。单元内容通过一系列实践活动，引导学生理解并应用这一重要物理原理。
课标要求 核心概念： 物质的结构与性质，物质的变化。 学习内容： 空气与水是重要的物质，物质的三态变化。 学业要求： 能说出水有三种状态，空气受热会膨胀，风是空气流动的现象。 能比较水的三种状态的不同点，能在教师的指导下设计方案，观察空气受热上升的现象。
教材分析 本单元通过生动的情景导入，如温度计在冬天冰雪环境中测量气温的情景，激发学生的探究兴趣。单元共设计了三课，分别是《水受热遇冷会怎样》、《固态也热胀冷缩吗》和《空气的热胀冷缩》。这三课分别探讨了液体、固体和气体的热胀冷缩现象，并通过实验活动，引导学生建构相关物理概念。 教材注重理论与实践相结合，通过丰富的实验活动，如观察水、金属和空气在加热和冷却过程中的变化，帮助学生直观理解热胀冷缩现象。同时，教材还引导学生将所学知识应用于解释日常生活中的现象，如铁轨之间的缝隙、自行车轮胎的气压变化等。
学情分析 四年级学生在日常生活中已经见过许多热胀冷缩的现象，但大多只是停留在表象，缺乏对其本质的思考。因此，本单元通过实验操作与观察，帮助学生归纳液体、固体、气体都有热胀冷缩的性质。 学生在三年级时已经学习过物质的三态变化及其与温度的关系，为本单元的学习奠定了基础。四年级学生具备较强的观察能力、思考能力和动手能力，但在分析问题、解决问题的过程中，可能缺乏系统性和逻辑性。因此，在教学过程中，教师需要注重引导学生运用分析、比较、推理与概括等方法，得出结论。
单元目标 科学观念： 初步认识一般物体都具有热胀冷缩的性质。 科学思维： 能从液体、固体和气体的热胀冷缩变化中，提出可探究的科学问题。 能基于已有经验和所学知识，针对水、金属和空气受热遇冷的变化，制订简单的探究计划。 能依据证据，运用分析、比较、推理与概括等方法，得出结论。 探究实践： 能设计实验，研究水、金属和空气受热遇冷时发生的变化。 通过实验，知道固体、液体、气体一般具有受热时体积膨胀、遇冷时体积缩小，即热胀冷缩的性质，并能够分别运用固体、液体、气体的这一性质解释生活中的现象。 态度责任： 在好奇心的驱使下，对探究液体、固体和气体热胀冷缩的现象感兴趣。 能以事实为依据，以及面对有说服力的证据时，能调整自己的观点。 乐于尝试运用多种思路、多样方法完成活动，体会创新乐趣。 能接纳他人的观点，完善自己的探究；能分工协作，进行多人合作的探究学习；乐于为完成探究活动，分享自己的想法。
单元结构化活动 1. 液体具有热胀冷缩的性质（《水受热遇冷会怎样》）：通过实验，观察水受热遇冷时体积的变化，引导学生归纳出液体具有热胀冷缩的性质。 2. 固体具有热胀冷缩的性质（《固态也热胀冷缩吗》）：通过加热和冷却铜球、铝棒等金属，观察其体积变化，得出固体也有热胀冷缩的性质。 3. 气体具有热胀冷缩的性质（《空气的热胀冷缩》）：通过实验观察热空气上升的现象，理解空气的流动是风形成的原因，知道空气受热会膨胀上升，遇冷会下沉补充，形成风。
达成评价 围绕课时学习目标 1. 课堂表现：关注学生在课堂上的问题预设与反馈表现，及时调整教学策略。 2. 作业设计：设计与学生答题正确率紧密相关的作业，及时分析学生掌握情况。 3. 测试性评价：分层设置单元测试，围绕单元和主题目标，评估学生的知识掌握情况。 4. 实验操作能力：评价学生在实验过程中的操作方法、实验记录以及实验器材的使用情况。 5. 科学态度与责任感：观察学生在科学探究活动中的态度与责任感，是否乐于分享、合作，是否以事实为依据调整自己的观点。
第九课时《空气的热胀冷缩》教学设计
教学目标
科学探究能力：
学生能够设计并实施简单的实验，观察并记录空气在不同温度下的体积变化，培养初步的科学探究能力。
学生能够通过观察实验现象，提出假设，并运用科学方法进行验证，提升问题解决能力。
科学思维能力：
学生能够理解热胀冷缩原理在空气中的表现，并尝试用科学的语言解释该现象，培养逻辑思维和因果关系分析能力。
学生能够通过对比分析，理解不同气体在热胀冷缩现象上的差异（虽然本课主要聚焦于空气，但可稍作拓展），提升分类和比较的科学思维方法。
科学素养：
学生掌握热胀冷缩原理在空气中的基本概念和表现，理解温度对空气体积的影响。
学生能够认识到热胀冷缩现象在日常生活中的应用，如轮胎气压的变化、气球的膨胀与收缩等，提升科学素养。
责任态度：
学生能够关注热胀冷缩现象对日常生活的影响，形成安全使用气体的意识，如避免在高温或低温环境下过度充气的轮胎。
学生能够通过实践活动，体验科学探究的乐趣，培养对科学的兴趣和热爱，以及持续学习和探索的精神。
教学重难点
重点：理解热胀冷缩原理在空气中的表现，掌握温度对空气体积的影响。
难点：通过实验观察和逻辑推理，深入理解热胀冷缩现象的本质，以及其在不同条件下的应用。
三、教学过程
学习活动 设计意图
（一）情境导入 活动：教师展示一段夏天汽车轮胎因高温而气压升高的视频，引导学生思考：“为什么夏天的轮胎气压会比冬天高？” 通过直观的情境导入，激发学生的学习兴趣，引出热胀冷缩原理在空气中的表现这一主题。
（二）探究活动 活动1：观察气球的热胀冷缩现象 学生使用气球和热水、冷水，观察并记录气球在不同温度下的体积变化。 活动2：比较不同气体的热胀冷缩程度 学生使用相同体积的容器，分别装入空气、二氧化碳和氮气，观察并记录它们在不同温度下的体积变化（此处可通过教师提供的实验数据或视频进行）。 活动3：探究空气热胀冷缩的原理 学生使用显微镜观察空气分子在不同温度下的运动状态，结合热胀冷缩的原理，尝试解释空气热胀冷缩的原因。 活动4：设计并制作空气热胀冷缩的简易装置 学生分组设计并制作一个能够展示空气热胀冷缩现象的简易装置，如使用U型管、温度计和热源等。 活动5：分析日常生活中的热胀冷缩现象 学生分组讨论，列举并解释日常生活中的热胀冷缩现象，如夏天自行车轮胎气压升高、冬天玻璃罐头盖难打开等。 通过简单的实验，让学生直观感受空气热胀冷缩的现象，为后续深入探究打下基础。 虽然本课主要聚焦于空气，但通过比较不同气体的热胀冷缩程度，可以拓宽学生的知识面，培养比较和分类的科学思维。 通过微观层面的观察，帮助学生深入理解热胀冷缩现象的本质，提升科学思维能力。 通过实践活动，培养学生的创新意识和动手能力，同时加深对热胀冷缩现象的理解。 通过讨论和分析，将所学知识应用于实际生活中，培养学生的实际应用能力和问题解决能力。
（三）生活应用 活动：学生分组设计一份“热胀冷缩现象在日常生活中的应用指南”，包括安全使用轮胎、避免玻璃器皿因温度变化而破裂等建议。 通过实践活动，加深学生对热胀冷缩现象的理解，同时培养学生的安全意识和责任感。
（四）知识总结 活动：师生共同总结本节课的学习内容，强调热胀冷缩原理在空气中的表现及其原理，以及其在日常生活中的应用。 通过总结，帮助学生巩固所学知识，形成完整的知识体系，同时提升科学素养。
四、作业设计
（一）、填空题
1、空气在受热时会______，遇冷时会______。
答案：膨胀；收缩
2、夏天汽车轮胎的气压比冬天高，这是因为轮胎内的空气发生了______现象。
答案：热胀冷缩
3、气体热胀冷缩的程度与气体的______有关。
答案：种类（或性质）
4、当温度升高时，空气的分子运动会变得______。
答案：更剧烈
（二、）判断题
1、所有气体都会发生热胀冷缩现象。（√）
2、冬天玻璃罐头盖难打开，是因为罐头内的空气遇冷后体积变小，使得罐头盖更加紧固。（√）
3、在同一温度下，不同气体的热胀冷缩程度是一样的。（×）
4、空气热胀冷缩的现象只能通过实验观察，无法用肉眼直接看到。（×，注：虽然空气分子的直接运动肉眼不可见，但宏观的体积变化是可见的）
（三）、选择题
1、下列哪个现象是空气热胀冷缩的表现？
A. 冰块融化成水 B. 夏天自行车轮胎气压升高 C. 水结成冰体积变大
答案：B
下列哪个因素不影响气体的热胀冷缩程度？
气体的种类 B. 气体的温度 C. 气体的颜色
答案：C
在冬天，为什么有些玻璃器皿容易破裂？
A. 因为玻璃器皿遇冷后体积变大
B. 因为玻璃器皿内的空气遇冷后体积变小，产生向内拉力
C. 因为玻璃器皿遇热后体积变小
答案：B
（四）、简答题
1、什么是空气的热胀冷缩现象？请简要描述。
答案：空气的热胀冷缩现象是指空气在温度发生变化时，其体积也会随之发生变化的现象。具体来说，当空气受热时，其分子间的距离会因为热运动加剧而增大，导致空气的体积膨胀；相反，当空气遇冷时，分子间的热运动会减缓，相互之间的间隔缩小，从而使空气的体积缩小。这种现象是空气作为一种气体所特有的物理性质。
2、举例说明空气热胀冷缩现象在日常生活中的应用或影响。
答案：空气热胀冷缩现象在日常生活中的应用和影响非常广泛。以下是一个具体的例子：
温度计的工作原理：温度计中的液体（如水银或酒精）或气体（如空气）会随着温度的变化而发生热胀冷缩现象。当温度升高时，液体或气体会膨胀并上升；当温度降低时，它们会收缩并下降。通过读取温度计上液体或气体的位置，我们可以得知当前的温度。因此，空气热胀冷缩现象是温度计能够准确测量温度的基础。
3、为什么在打足气的自行车轮胎在夏天容易爆胎？这与空气的热胀冷缩有什么关系？
答案：在夏天，由于气温较高，自行车轮胎内的空气会因为受热而膨胀。如果轮胎内的气压已经很高（即轮胎已经打足气），再加上空气的热胀冷缩效应，轮胎内的气压会进一步升高。当气压超过轮胎所能承受的最大值时，轮胎就会因为过度膨胀而爆胎。
因此，打足气的自行车轮胎在夏天容易爆胎，这与空气的热胀冷缩现象有着密切的关系。为了避免这种情况的发生，我们可以在夏天适当降低自行车轮胎的气压，以减少空气因热胀冷缩而产生的压力变化对轮胎的影响。
（五）、实验探究题
设计一个简单的实验，验证空气在受热时会膨胀，遇冷时会收缩。
实验材料：一个空塑料瓶、热水、冰水、一根细管（或吸管）、橡皮泥。
实验步骤：
1、将橡皮泥涂抹在塑料瓶口，确保细管能够紧密插入并固定在瓶口中央。
2、将热水倒入塑料瓶中，观察细管中水面高度的变化。
3、等待一段时间后，将塑料瓶中的热水倒出，并迅速倒入冰水，再次观察细管中水面高度的变化。
实验现象：倒入热水后，细管中的水面上升；倒入冰水后，细管中的水面下降。
实验结论：空气在受热时会膨胀，使得瓶内气压增大，推动细管中的水上升；遇冷时会收缩，使得瓶内气压减小，细管中的水因外界大气压的作用而下降。这证明了空气具有热胀冷缩的性质。
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