小学科学人教人教版五年级上册4保温和散热 教学设计

4保温和散热 教学设计
教学目标
1.能基于观察与思考，识别生活中常见的保温和散热现象，理解保温和散热的基本原理，形成对热传递相关概念的初步认知，培养学生的科学观念
2.通过设计并开展探究不同材料保温性能的实验、分析散热装置的结构特点等活动，提升学生提出问题、设计方案、实验操作、收集与处理数据、得出结论等科学探究能力，学会运用控制变量法进行科学研究。
3.面对生活中与保温和散热相关的实际问题，能运用所学知识和科学思维方法，提出具有创新性和可行性的解决方案，培养学生的科学思维和实践应用能力。
4.了解保温和散热技术在社会生产、生活及科技领域的广泛应用，体会科学技术对人类生活和社会发展的重要影响，增强学生对科学技术的关注和兴趣，培养学生的社会责任感和科学态度。
教学重点
1.理解保温和散热的原理，掌握影响物体保温和散热性能的因素。
2.学会运用控制变量法设计并开展探究实验，研究不同材料的保温性能
3.能够识别生活中常见的保温和散热措施，并能运用所学知识解释其原理。
教学难点
1.深入理解热传递的三种方式(传导、对流、辐射)在保温和散热过程中的作用机制。
2.引导学生运用科学思维和方法，设计出合理有效的保温或散热方案，解决实际问题。
3.培养学生在实验探究过程中的严谨态度和科学精神，提高学生分析问题和解决问题的能力。
课时安排
1课时
教学过程
一、新课导入
1.教师提前准备两个相同的杯子，分别装入等量的热水， 一个杯子用泡沫塑料包裹，另一个不做处理。
2.上课伊始，教师展示这两个杯子，提问学生：“同学们，老师这里有两杯热水，在相同时间后，你们觉得哪一杯水会更热呢 为什么 ”
3.让学生进行猜测，并请几位同学分享自己的想法和理由。
4.教师对学生的回答进行简要点评，然后说："接下来，我们就一起来探究一下其中的奥秘，看看是什么因素影响了热水的温度变化，这其实就和我们今天要学习的保温和散热有关。”
设计意图：通过直观的实验展示和富有启发性的问题，引发学生的好奇心和求知欲，激发学生对本节课内容的兴趣。让学生参与猜测和讨论，能够调动学生的积极性，使其主动思考问题，为后续的学习做好铺垫。
二、知识讲解
1.热传递的概念
教师展示一幅热传递的示意图，结合示意图讲解热传递的定义：“热传递是指由于温度差引起的热能传递现象。只要物体之间或同一物体的不同部分存在温度差，就会有热传递现象发生，并且热总是从温度高的物体传递到温度低的物体，或者从物体的高温部分传递到低温部分。”
举例说明生活中的热传递现象，如用热水袋取暖、夏天太阳照射使地面变热等，让学生进一步理解热传递 的概念。
2.热传递的三种方式
①传导
教师拿出一根金属棒，一端放在酒精灯火焰上加热，让学生观察金属棒另一端的温度变化。
讲解传导的概念：“像这种热沿着物体传递，从温度较高的部分传到温度较低的部分，叫做热传导。 一般来说，金属是热的良导体，容易传导热；而像木头、塑料等则是热的不良导体，不容易传导热。”
让学生举例生活中利用热传导的例子，如铁锅炒菜、暖气片散热等。
②对流
教师在一个透明的玻璃容器中加入适量的水，滴入几滴墨水，然后用酒精灯在容器底部加热。让学生观察墨水的流动情况。
讲解对流的概念：“液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程叫做对流。在加热水的过程中，底部的水受热膨胀上升，周围较冷的水就会流过来补充，形成了对流。”
举例说明生活中对流的现象，如空调安装在房间上部、暖气片安装在房间下部等。
③辐射
教师让学生感受阳光照射在身上的感觉，然后讲解辐射的概念：“热由物体沿直线向外射出，叫做热辐射。热辐射不需要依靠任何物质，它可以在真空中进行。太阳就是通过热辐射的方式将热量传递到地球上的。”
让学生举例生活中热辐射的例子，如炉火取暖、红外线理疗等。
3.保温和散热的原理
结合热传递的三种方式，讲解保温的原理：“要实现保温，就是要尽量减少热传递的发生。我们可以选择热的不良导体来阻止热传导，采用密封的方式减少对流，还可以使用反射性好的材料来减少热辐射。”
同样，讲解散热的原理：“散热则是要加快热传递的速度。使用热的良导体来促进热传导，增加空气流动来加快对流，以及利用黑色等容易吸收和辐射热的物体表面来增强热辐射。”
设计意图：通过直观的实验演示和生动的生活实例，帮助学生理解热传递的概念和三种方式，为理解保温和散热的原理奠定基础。让学生参与举例讨论，能够加深学生对知识的理解和记忆，同时培养学生观察生活、思考问题的能力。
三、实验探究：不同材料的保温性能
1.提出问题
教师引导学生思考：“我们已经知道了保温的原理，那么不同的材料保温性能一样吗 哪种材料的保温效果更好呢 ”
2.作出假设
让学生根据自己的生活经验和已有知识，对不同材料的保温性能作出假设。例如，有的学生可能认为棉花的保温性能比塑料好，有的学生可能认为泡沫塑料的保温性能最佳等。
3.设计实验方案
教师引导学生讨论实验的设计思路，强调控制变量法的应用。提出实验的变量和不变量：变量是不同的保温材料，不变量是热水的初始温度、水量、容器的大小和材质等。
让学生分组讨论并设计实验方案，然后每组派代表汇报自己组的设计方案。教师对各小组的方案进行点评和指导，完善实验方案。
实验步骤如下：
准备相同规格的杯子若干个，分别用不同的材料(如棉花、泡沫塑料、报纸等)将杯子包裹好，留出一个不包裹材料作为对照。
向每个杯子中加入等量的热水，用温度计测量并记录热水的初始温度。
每隔一定时间(如5分钟)测量一次水温，并记录下来，持续测量30分钟
比较不同杯子中水温的变化情况，分析不同材料的保温性能。
4.进行实验
学生分组进行实验，教师巡视指导，提醒学生注意实验安全，如小心热水烫伤、正确使用温度计等。
各小组认真记录实验数据，填入设计好的表格中。
5.分析与论证
实验结束后，各小组对实验数据进行分析处理。可以通过绘制水温随时间变化的曲线来直观地展示不同材 料的保温效果。
让各小组根据实验结果得出结论，比较不同材料的保温性能，并判断自己的假设是否正确。
6.交流与合作
各小组派代表汇报实验结果和结论，分享实验过程中的发现和体会。
教师组织学生进行讨论，对各小组的实验结果进行综合分析，总结出影响材料保温性能的因素。
设计意图：通过实验探究活动，让学生亲身体验科学探究的过程，培养学生的科学探究能力和团队合作精神。运用控制变量法设计实验，有助于学生掌握科学研究的方法，提高学生分析问题和解决问题的能力。让学生在交流与合作中分享经验和成果，能够拓宽学生的思维视野，培养学生的表达能力和批判性思维。
四、生活中的保温和散热实例分析
1.保温实例分析
教师展示保温杯、羽绒服、暖瓶等常见的保温物品的图片，让学生分析这些物品是如何实现保温的。
引导学生从热传递的三种方式角度进行分析，如保温杯通常采用双层真空结构，减少了热传导和对流；羽绒服中的羽毛是热的不良导体，并且中间充满了空气，也能有效阻止热传递；暖瓶的内胆镀银可以减少热辐射等
让学生再举例生活中其他的保温措施，并分析其原理。
2.散热实例分析
教师展示电脑CPU散热器、汽车发动机散热器、空调室外机等散热装置的图片，让学生观察这些装置的结构特点，并思考它们是如何加快散热的。
引导学生分析散热装置中运用的热传递方式，如电脑CPU散热器通常采用金属散热片和风扇，金属散热片通过热传导将CPU产生的热量传递出来，风扇则通过加快空气流动促进对流散热；汽车发动机散热器利用冷却液循环将热量带走，再通过散热器的散热片和风扇进行散热等。
让学生举例生活中其他的散热措施，并分析其原理。
设计意图：通过对生活中常见的保温和散热实例进行分析，让学生将所学的知识应用到实际生活中，加深对保温和散热原理的理解。培养学生观察生活、分析问题的能力，让学生体会到科学知识与生活的紧密联系，提高学生学习科学的兴趣和积极性。
五、设计与实践：解决实际问题
1.提出问题
教师给出一个实际问题情境：“假如你要设计一个便携式的保温饭盒，需要保证饭盒内的食物在4小时内温度不低于50℃,你会如何设计呢 "
2.小组讨论
让学生分组进行讨论，根据所学的保温和散热知识，设计出自己的便携式保温饭盒方案。讨论过程中，教师巡视各小组，参与学生的讨论，给予适当的指导和启发。
3.方案设计
各小组根据讨论结果，绘制出保温饭盒的设计草图，并标注出所使用的材料和设计原理。
每个小组推选一名代表，向全班汇报自己小组的设计方案，包括设计思路、所选用的材料、结构特点等。
4.方案评价与改进
教师组织其他小组的学生对汇报的方案进行评价，从保温效果、可行性、创新性等方面提出意见和建议。各小组根据其他小组的评价和建议，对自己的设计方案进行改进和完善。
设计意图：通过设计与实践活动，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和创新思维。让学生在小组讨论和方案设计过程中，锻炼团队合作能力和表达能力。通过方案评价与改进，提高学生的批判性思维和自我完善能力，使学生在实践中不断提高自己的科学素养。
六、课堂小结
1.教师引导学生回顾本节课的主要内容，包括热传递的概念和三种方式、保温和散热的原理、实验探究不同材料的保温性能、生活中的保温和散热实例分析以及设计便携式保温饭盒的实践活动等。
2.强调本节课的重点知识和难点知识，如热传递方式在保温和散热中的应用、控制变量法的实验设计等。
3.对学生在本节课中的表现进行总结和评价，表扬表现优秀的学生和小组，鼓励其他学生继续努力。
七、布置作业
1.完成课后练习题，进一步巩固本节课所学的知识。
2.观察生活中还有哪些地方运用了保温或散热技术，选择一个实例进行深入分析，并写成一篇小短文。
3.利用课余时间，根据自己设计的便携式保温饭盒方案，制作一个简易的模型，并测试其保温效果。
八、随堂练习
1.下列现象中，属于热传导的是( )
A. 用热水袋取暖 B.夏天吹风扇感觉凉爽
C. 太阳照射使地面变热 D. 暖瓶中的热水温度逐渐降低
答案：A
2. 为了减少热传递，保温瓶的内胆采用了( )
A. 双层真空结构 B. 金属外壳
C. 黑色表面 D. 较大的开口
答案：A
3.要加快物体的散热，可以采取的措施有( )
A. 用热的不良导体包裹物体 B.减少物体表面的空气流动
C.增大物体的散热面积 D. 降低物体周围环境的温度
答案：C
板书设计
4保温和散热
1.热传递
2.保温原理
3.散热原理