教科版（2017秋）五年级科学下册4.5 热在水中的传递 实验设计方案

教科版五年级科学下册热在水中的传递实验设计方案
《热在水中的传递》实验设计方案
一、教材内容：五年级下册第四单元《热》第5课《热在水中的传递》。
二、实验名称：热在水中的传递。
三、实验目的：通过实验观察，直观了解热在水中的传递方式和过程，探究热传递的原理。
四、实验器材：酒精灯、三脚架、石棉网、高锰酸钾、烧杯、清水、火柴、实验记录单。
五、实验原理：
热在水中的是以对流的方式传递的，是从高温流体传向低温流体的。冷水受热后向上方流动，推动其他位置的冷水向加热点流动，水的各部分发生了相对运动，也就发生了热对流现象。
六、实验设计思路：
在大量清水中加入少量高锰酸钾，让它随着冷水受热运动，使实验现象更加明显。
七、实验设计改进点：
1.用高锰酸钾代替了红墨水，更方便操作。
2.用大烧杯加入大约三分之二的清水，让实验现象更明显。
八、实验步骤：
1.在烧杯中加入大约三分之二容量的清水；
2.将烧杯放在有石棉网的三脚架上，并分别在烧杯中间和一侧加入高锰酸钾；
3.点燃酒精灯，在有高锰酸钾的地方加热；
4.持续观察水中热的传递方向和过程；
5.熄灭酒精灯，规范整理实验材料。
九、实验现象：冷水受热向上方流动，上方的冷水向下方流动。
十、实验结论：热在液体中的主要传递方式是热对流。
十一、注意事项：
1.使用热水时注意安全，避免烫伤。
2.滴加红墨水时动作要轻，避免扰动水流。
3.观察时要细致，记录要准确。
《温差下的色素舞动》创新实验设计方案
一、设计思路：这是一个的是冷热对流实验。两个容器分别装着冰水和热水，上方的透明容器中有蓝色和红色的色素。原理是热水温度高密度小会上升，冷水温度低密度大会下沉，从而形成对流，所以能看到色素在水中混合流动。这一现象体现了热传递中的对流原理，即流体中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递的过程。
二、实验名称：温差下的色素舞动。
三、实验目的：直观展示温度差异对液体中物质扩散和热对流现象的影响，通过观察不同温度下色素的运动情况，让人们更深入理解热对流原理以及分子热运动与温度的关系。
四、实验器材：两个透明圆柱形容器、一个长方形透明大容器、热水、冰水、红色和蓝色色素、滴管、实验记录单。
五、实验原理：该实验主要基于热对流和分子热运动原理。温度影响分子热运动，热水中分子热运动剧烈，分子间距大、密度小；冰水中分子热运动缓慢，分子间距小、密度大。当把滴有色素的热水和冰水连通，因密度差，热水上升、冷水下沉，形成热对流，带动色素扩散混合，呈现出不同颜色色素的动态交融现象。
六、实验步骤：
1.将两个透明圆柱形容器分别放在桌面上，一个倒入冰水，另一个倒入热水。
2.在长方形透明大容器两侧分别对准冰水杯和热水杯放置好。
3.用滴管在靠近冰水杯一侧的大容器中滴入蓝色色素，在靠近热水杯一侧的大容器中滴入红色色素。
4.迅速观察大容器中两种色素的运动情况，并记录现象。
七、实验现象：滴入红色色素的热水区域，红色色素快速向周围扩散，且热水整体有向上流动的趋势；滴入蓝色色素的冰水区域，蓝色色素扩散速度较慢，且冰水整体有向下流动的趋势。随着时间推移，能看到红色和蓝色色素在容器中间相互交汇、混合，形成一种动态的、色彩斑斓的对流图案。
八、实验结论：温度差异引发液体密度变化，通过热对流促使高温区色素快速扩散并与低温区混合，直观展示了分子热运动与热传递规律。
九、注意事项：
操作热水时注意避免烫伤，实验过程中尽量减少外界干扰，保证观察效果。