4 热胀冷缩 教学设计4
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4
热胀冷缩
教学设计
1教学目标
一、知识与技能：
认识到加热和冷却除了可以改变物体的形态外，也会改变物体的体积。
知道绝大多数物体具有热胀冷缩的性质。
能用热胀冷缩解释生产/生活中的一些现象。
二、过程与方法：
能够设计实验，证明气体和液体具有热胀冷缩的性质。
能够通过给铜球加热和冷却，认识固体的热胀冷缩。
三、情感、态度与价值观：
敢于大胆想象，勇于动手实践。
感受并体验科学并不神秘，科学就在身边。
喜欢用学到的科学知识解决生活中的问题，改善生活。
2重点难点
重点：认识到加热和冷却会导致物体的体积变化。（固体、液体、气体都具有热胀冷缩的性质。）
难点：设计气体的热胀冷缩实验。
3教学过程
活动1【导入】实验导入，提出问题
师：同学们，你们都看过美丽的喷泉吗？
生：有。
师：那你们有没有见过自己制造的小喷泉？
生：没有。
师：想不想亲自看看？
生：（想）好！
师：那我就为大家做个“小喷泉”，用一个烧瓶，里面装一些水，为了便于观察，我把水染成了红色，现在我往这个烧瓶上倒热水，请大家仔细观察。（教师演示“喷泉实验”：水从塑料管中喷出来，形成一个喷泉）
师：你观察到了什么？有什么疑问吗？
生：为什么往烧瓶上倒热水就会使里面的水喷出来？
生：水是怎样出来的？可能和什么有关？
生：……
师：是呀，为什么往烧瓶上倒热水就会使里面的水喷出来？“小喷泉”里到底隐藏着什么样的科学奥秘呢？这节课我们就继续研究第4课《热胀冷缩》（板书课题）。看看加热和冷却除了像我们上节课研究的，可以影响物体的形态之外，还会对物体产生是什么影响。（明确本课学习目标）
活动2【活动】自主探究，解决问题
（一）认识加热和冷却对气体体积的影响
谈话：真不错，同学们都有自己的大胆猜想，猜想对于科学研究非常重要，我们的很多科学研究都是从大胆的想象开始的。
提问：烧瓶中的空气看不见，我们怎么知道它有没有膨胀或收缩呢？能想出观察的办法吗？请同学们小组讨论，看看你们组能不能自己设计实验来证明自己的猜想，我们比比看，哪个小组的同学想出的办法最多，最有想象力和创造性。
提示：设计之前，请大家先思考一下几个问题：
用什么来装空气进行研究？（老师将学生的回答进行整合，并将物品呈现出来。例如：可以用烧瓶、气球、软塑料瓶、软包装饮料盒、易拉罐……）
怎样才能有利于观察？（空气的体积变化不容易观察，所以无论什么容器都要设法密封。密封的材料有胶带纸、橡皮泥、橡皮塞等。通过密闭容器的凹凸变化来发现空气的热胀冷缩性质。当密闭的容器变凹时，说明空气体积缩小了；当密闭的容器变鼓时，说明空气体积膨胀了。）
用什么方法使空气受热或受冷（将学生的问题进行归纳整理，并呈现出来。例如：最简单的方法是用热水和冷水，使用烧瓶只要用手捂住就可以看到明显的效果。）
可以在实验记录表中画出你们的想法，等会儿请小组汇报。
各小组自行讨论，设计实验方案。（放轻音乐，音乐停，时间到，学生自然停止即可。小组自行讨论时教师适时加以指导）
说说你们组的实验方案，如果我这儿正好有合适的材料，你也可以上来边讲边演示。
参考方案：
在烧瓶口套上一个气球，把烧瓶放入热水中我们会发现气球鼓起来了，再用冷水浇又会瘪下去，这也能证明气体热胀冷缩。
取一个带胶塞的烧瓶，注意烧瓶里有什么？（空气）用滴管在玻璃弯管中滴入红色的小水柱，把空气封住，再用手握住烧瓶，加热烧瓶内的空气，看到水柱往外移，说明什么？（空气受热体积膨胀了）向里移呢？（说明空气受冷体积收缩了。）
用瘪乒乓球，放入热水，里面的空气受热会膨胀，使乒乓球鼓起来。
将烧瓶倒插在水中，用手捂烧瓶，看到有气泡从烧瓶中冒出。
取一个带胶塞的烧瓶，将塑料管尖上抹上肥皂水，将烧瓶放入热水中，肥皂泡被吹大了，再放进冷水里观察肥皂泡变小。
……
这些实验说明什么？
板书：空气受热时体积会膨胀，冷却时，体积会收缩，我们把这种现象叫做热胀冷缩。也就是说，空气有热胀冷缩的性质。（气体热胀冷缩）
解释：现在谁来解释一下喷泉实验的原理？（烧瓶里面装了少量的水，当热水倒在烧瓶上时，里面的空气受热膨胀，占据的空间多了，就将下面的水压入玻璃管后喷出，形成喷泉。）
（二）认识加热和冷却对液体体积的影响
谈话：气体在加热或冷却时体积会发生变化，液体（比如水）在加热或冷却的情况下体积也会发生变化吗？（同学们平时都见过或者亲自烧过开水，大家有没有发现，装满水的水壶里的水沸腾后，水壶里的水常常会往外溢。这是为什么呢？水在加热后到底发生了什么变化？）（生预测）
生进行猜想：可能水有热胀冷缩的性质。
实验：刚才我们所说的仅仅是猜想，还需要通过实验来验证。我用锥形瓶代表水壶，在锥形瓶内装满水，用中间插有细塑料管的胶塞塞紧瓶口，因为胶塞要占据空间，所以这是红色的水会上升到塑料管中，我们用黑皮圈在塑料管的液面处做一个记号。把锥形瓶分别放入盛有热水和冷水的烧杯中，观察水在加热和冷却的情况下到底会有什么变化，可以吗？
现在每组桌上都有一套这样的实验装置，一个烧杯里已经装好冷水，等一会我去倒热水，在实验中我们还应该注意什么？
生：1）注意安全，小心热水，2）同学之间要注意分工合作，3）仔细观察实验现象，液柱有什么变化？4）做好实验记录，5）实验后收好实验材料。
师：好，等我给你们组倒好热水后，就可以开始实验了。
（生实验并记录，师倒热水后，巡视指导）
师：请各组的材料员把实验材料都放好，说说在实验中，你们观察到了哪些现象。通过实验，你们认为加热和冷却能不能够使水的体积发生变化？
汇报实验结果。
“我们发现锥形瓶放入热水中后，塑料管里的水位上升了；锥形瓶放入冷水中后，塑料管里的水位下降了。”
塑料管内的水位上升了，说明水发生了什么变化？（水的体积变大了）是不是锥形瓶里的水突然增多了？为什么？（不是，因为锥形瓶是密封的，没有往里面加水。塑料管内水水位上升，只能是因为水的体积变大了。体积变大叫做膨胀。）塑料管内水面下降，说明水发生了什么变化？（说明水的体积变小了，体积减小也叫体积收缩。）
锥形瓶里的水在什么条件下体积膨胀，在什么条件下体积收缩？
你能把水的体积变化和所需要的条件联系起来，说说水有什么性质吗？
小结：通过以上实验，说明水有受热体积膨胀、受冷体积收缩的性质，也就是说，水也有热胀冷缩的性质。
现在你能用学到的知识解释一下，烧开水时，壶里的水为什么会溢出来？（壶里的水受热体积膨胀了，所以会溢出来。）
水有热胀冷缩的性质，那其他液体有没有这种性质呢？老师这里给大家提供醋、酒精、油、牛奶（出示），现在请小组长前来任意选择一样，用同样的方法来实验，注意观察实验现象。
（学生选择液体来实验，师再倒热水。）
小组汇报实验情况。你们组是用什么液体来实验的？实验看到什么现象？说明这种液体有什么性质？
小结：通过实验，我们发现：像醋、酒精、油、牛奶等液体都具有热胀冷缩的性质。（板书：液体热胀冷缩）
拓展：（出示温度计）同学们注意过吗？像酒精温度计、水银温度计就是利用了热胀冷缩的性质。受热了液体膨胀，温度的读数就会增加，遇冷时液体会收缩，读数会减小。
（三）认识加热和冷却对固体体积的影响
（出示“固体热胀冷缩演示器”）
谈话：物体加热和冷却还有很多有趣的变化。大家看，我这里有个铜球，我们知道，铜球是固体。既然液体和气体有热胀冷缩的性质，那固体有没有热胀冷缩的性质呢？（学生预测）
谈话：我们用酒精灯给铜球加热，过一会用冷水使铜球冷却，看看铜球会有哪些变化，可以吗？
加热之前我们先一起来回顾一下正确使用酒精灯的方法：1）打开瓶帽，将瓶帽竖放在灯旁。2）用点着的火柴自下而上斜向点燃酒精灯的灯芯。3）把被加热物体放在火焰中温度最高的外焰部分加热。4）用完酒精灯后，用灯帽自右上方斜向盖灭火焰。
演示并讲解：现在铜球是恰好能从铁圈中通过的。
实验：我们来看看铜球受热后会发生什么变化。
（师加热铜球）同时提问：怎样才能知道铜球有没有发生变化呢？（找学生回答）“如果铜球然能从铁圈中通过，就说明铜球没有发生变化；如果铜球不能从铁圈中通过，那就说明铜球发生变化了。（认为铜球仍能从铁圈中通过的同学举手，认为铜球不能从铁圈中通过的同学举手。）”
现在我们看看铜球到底能不能从铁圈中通过。（师演示铜球过铁圈，发现铜球不能从铁圈通过。将铜球放入冷水中冷却后，再试着让它通过铁圈。）
分析：加热后，我们看到铜球不能从铁圈中通过，说明铜球的什么发生变化？（体积发生了变化）这个变化是在什么条件下发生的？（加热和冷却时）这个实验说明了什么？（铜球加热或冷却后体积发生了变化）
小结：现在，我们知道了固体确实有热胀冷缩的性质。（板书：固体热胀冷缩）
通过今天的学习，我们知道了绝大多数物体在受热时，体积会膨胀；冷却时，体积会收缩，这种现象叫做热胀冷缩。
活动3【练习】拓展延伸，巩固应用
思考：加热和冷却对物体的影响在生活中有着广泛的应用。想一想，生活中哪些地方运用到了热胀冷缩的原理？
学生自由发言，多媒体辅助介绍：
瘪乒乓球放入热水中，里面的空气受热膨胀，会使乒乓球鼓起来。
夏天车胎打气时不能太足，不然容易爆胎。
夏天安装电线时，不能把线绷得太紧。否则，到冬天时由于电线受冷收缩会拉断。
铺水泥地时没隔一段要留一道窄沟，就是因为防止水泥膨胀或者收缩造成路面不平整。（大面积水泥地上的夹缝）
钢笔帽或者瓶盖拧不开时，可以放入热水中烫一下，就好拧了。
铁桥的一端固定，另一端要架在滚子上，这样，当气温改变时，铁桥可以自由伸缩，不至损坏。（桥面上的缝隙的科学）
铺设铁轨时，也要考虑到热胀冷缩，在两根铁轨之间要留有空隙，给铁轨伸张的余地。（电线、铁轨等实例的图片加上醒目的数字，加深学生对热胀冷缩的应用理解）
火车上车轮的轮箍就是利用热胀冷缩的性质装在车轮上的。轮箍的内径稍小于车轮的外径。把轮箍加热，在它膨胀后内径大于车轮外径的时候，把车轮嵌进去，轮箍冷却后就紧紧地箍在车轮上。
神州飞船的防热
……
小结：通过研究，我们知道了加热和冷却对物体的形态和体积都产生了影响，知道了热胀冷缩在产生和生活中有着非常重要的作用，学习科学就是为了更好地理解科学，运用科学。希望同学们能用我们学到的科学知识，解决更多生活中的问题，更好的改善我们的生活。
热胀冷缩
教学设计
1教学目标
一、知识与技能：
认识到加热和冷却除了可以改变物体的形态外，也会改变物体的体积。
知道绝大多数物体具有热胀冷缩的性质。
能用热胀冷缩解释生产/生活中的一些现象。
二、过程与方法：
能够设计实验，证明气体和液体具有热胀冷缩的性质。
能够通过给铜球加热和冷却，认识固体的热胀冷缩。
三、情感、态度与价值观：
敢于大胆想象，勇于动手实践。
感受并体验科学并不神秘，科学就在身边。
喜欢用学到的科学知识解决生活中的问题，改善生活。
2重点难点
重点：认识到加热和冷却会导致物体的体积变化。（固体、液体、气体都具有热胀冷缩的性质。）
难点：设计气体的热胀冷缩实验。
3教学过程
活动1【导入】实验导入，提出问题
师：同学们，你们都看过美丽的喷泉吗？
生：有。
师：那你们有没有见过自己制造的小喷泉？
生：没有。
师：想不想亲自看看？
生：（想）好！
师：那我就为大家做个“小喷泉”，用一个烧瓶，里面装一些水，为了便于观察，我把水染成了红色，现在我往这个烧瓶上倒热水，请大家仔细观察。（教师演示“喷泉实验”：水从塑料管中喷出来，形成一个喷泉）
师：你观察到了什么？有什么疑问吗？
生：为什么往烧瓶上倒热水就会使里面的水喷出来？
生：水是怎样出来的？可能和什么有关？
生：……
师：是呀，为什么往烧瓶上倒热水就会使里面的水喷出来？“小喷泉”里到底隐藏着什么样的科学奥秘呢？这节课我们就继续研究第4课《热胀冷缩》（板书课题）。看看加热和冷却除了像我们上节课研究的，可以影响物体的形态之外，还会对物体产生是什么影响。（明确本课学习目标）
活动2【活动】自主探究，解决问题
（一）认识加热和冷却对气体体积的影响
谈话：真不错，同学们都有自己的大胆猜想，猜想对于科学研究非常重要，我们的很多科学研究都是从大胆的想象开始的。
提问：烧瓶中的空气看不见，我们怎么知道它有没有膨胀或收缩呢？能想出观察的办法吗？请同学们小组讨论，看看你们组能不能自己设计实验来证明自己的猜想，我们比比看，哪个小组的同学想出的办法最多，最有想象力和创造性。
提示：设计之前，请大家先思考一下几个问题：
用什么来装空气进行研究？（老师将学生的回答进行整合，并将物品呈现出来。例如：可以用烧瓶、气球、软塑料瓶、软包装饮料盒、易拉罐……）
怎样才能有利于观察？（空气的体积变化不容易观察，所以无论什么容器都要设法密封。密封的材料有胶带纸、橡皮泥、橡皮塞等。通过密闭容器的凹凸变化来发现空气的热胀冷缩性质。当密闭的容器变凹时，说明空气体积缩小了；当密闭的容器变鼓时，说明空气体积膨胀了。）
用什么方法使空气受热或受冷（将学生的问题进行归纳整理，并呈现出来。例如：最简单的方法是用热水和冷水，使用烧瓶只要用手捂住就可以看到明显的效果。）
可以在实验记录表中画出你们的想法，等会儿请小组汇报。
各小组自行讨论，设计实验方案。（放轻音乐，音乐停，时间到，学生自然停止即可。小组自行讨论时教师适时加以指导）
说说你们组的实验方案，如果我这儿正好有合适的材料，你也可以上来边讲边演示。
参考方案：
在烧瓶口套上一个气球，把烧瓶放入热水中我们会发现气球鼓起来了，再用冷水浇又会瘪下去，这也能证明气体热胀冷缩。
取一个带胶塞的烧瓶，注意烧瓶里有什么？（空气）用滴管在玻璃弯管中滴入红色的小水柱，把空气封住，再用手握住烧瓶，加热烧瓶内的空气，看到水柱往外移，说明什么？（空气受热体积膨胀了）向里移呢？（说明空气受冷体积收缩了。）
用瘪乒乓球，放入热水，里面的空气受热会膨胀，使乒乓球鼓起来。
将烧瓶倒插在水中，用手捂烧瓶，看到有气泡从烧瓶中冒出。
取一个带胶塞的烧瓶，将塑料管尖上抹上肥皂水，将烧瓶放入热水中，肥皂泡被吹大了，再放进冷水里观察肥皂泡变小。
……
这些实验说明什么？
板书：空气受热时体积会膨胀，冷却时，体积会收缩，我们把这种现象叫做热胀冷缩。也就是说，空气有热胀冷缩的性质。（气体热胀冷缩）
解释：现在谁来解释一下喷泉实验的原理？（烧瓶里面装了少量的水，当热水倒在烧瓶上时，里面的空气受热膨胀，占据的空间多了，就将下面的水压入玻璃管后喷出，形成喷泉。）
（二）认识加热和冷却对液体体积的影响
谈话：气体在加热或冷却时体积会发生变化，液体（比如水）在加热或冷却的情况下体积也会发生变化吗？（同学们平时都见过或者亲自烧过开水，大家有没有发现，装满水的水壶里的水沸腾后，水壶里的水常常会往外溢。这是为什么呢？水在加热后到底发生了什么变化？）（生预测）
生进行猜想：可能水有热胀冷缩的性质。
实验：刚才我们所说的仅仅是猜想，还需要通过实验来验证。我用锥形瓶代表水壶，在锥形瓶内装满水，用中间插有细塑料管的胶塞塞紧瓶口，因为胶塞要占据空间，所以这是红色的水会上升到塑料管中，我们用黑皮圈在塑料管的液面处做一个记号。把锥形瓶分别放入盛有热水和冷水的烧杯中，观察水在加热和冷却的情况下到底会有什么变化，可以吗？
现在每组桌上都有一套这样的实验装置，一个烧杯里已经装好冷水，等一会我去倒热水，在实验中我们还应该注意什么？
生：1）注意安全，小心热水，2）同学之间要注意分工合作，3）仔细观察实验现象，液柱有什么变化？4）做好实验记录，5）实验后收好实验材料。
师：好，等我给你们组倒好热水后，就可以开始实验了。
（生实验并记录，师倒热水后，巡视指导）
师：请各组的材料员把实验材料都放好，说说在实验中，你们观察到了哪些现象。通过实验，你们认为加热和冷却能不能够使水的体积发生变化？
汇报实验结果。
“我们发现锥形瓶放入热水中后，塑料管里的水位上升了；锥形瓶放入冷水中后，塑料管里的水位下降了。”
塑料管内的水位上升了，说明水发生了什么变化？（水的体积变大了）是不是锥形瓶里的水突然增多了？为什么？（不是，因为锥形瓶是密封的，没有往里面加水。塑料管内水水位上升，只能是因为水的体积变大了。体积变大叫做膨胀。）塑料管内水面下降，说明水发生了什么变化？（说明水的体积变小了，体积减小也叫体积收缩。）
锥形瓶里的水在什么条件下体积膨胀，在什么条件下体积收缩？
你能把水的体积变化和所需要的条件联系起来，说说水有什么性质吗？
小结：通过以上实验，说明水有受热体积膨胀、受冷体积收缩的性质，也就是说，水也有热胀冷缩的性质。
现在你能用学到的知识解释一下，烧开水时，壶里的水为什么会溢出来？（壶里的水受热体积膨胀了，所以会溢出来。）
水有热胀冷缩的性质，那其他液体有没有这种性质呢？老师这里给大家提供醋、酒精、油、牛奶（出示），现在请小组长前来任意选择一样，用同样的方法来实验，注意观察实验现象。
（学生选择液体来实验，师再倒热水。）
小组汇报实验情况。你们组是用什么液体来实验的？实验看到什么现象？说明这种液体有什么性质？
小结：通过实验，我们发现：像醋、酒精、油、牛奶等液体都具有热胀冷缩的性质。（板书：液体热胀冷缩）
拓展：（出示温度计）同学们注意过吗？像酒精温度计、水银温度计就是利用了热胀冷缩的性质。受热了液体膨胀，温度的读数就会增加，遇冷时液体会收缩，读数会减小。
（三）认识加热和冷却对固体体积的影响
（出示“固体热胀冷缩演示器”）
谈话：物体加热和冷却还有很多有趣的变化。大家看，我这里有个铜球，我们知道，铜球是固体。既然液体和气体有热胀冷缩的性质，那固体有没有热胀冷缩的性质呢？（学生预测）
谈话：我们用酒精灯给铜球加热，过一会用冷水使铜球冷却，看看铜球会有哪些变化，可以吗？
加热之前我们先一起来回顾一下正确使用酒精灯的方法：1）打开瓶帽，将瓶帽竖放在灯旁。2）用点着的火柴自下而上斜向点燃酒精灯的灯芯。3）把被加热物体放在火焰中温度最高的外焰部分加热。4）用完酒精灯后，用灯帽自右上方斜向盖灭火焰。
演示并讲解：现在铜球是恰好能从铁圈中通过的。
实验：我们来看看铜球受热后会发生什么变化。
（师加热铜球）同时提问：怎样才能知道铜球有没有发生变化呢？（找学生回答）“如果铜球然能从铁圈中通过，就说明铜球没有发生变化；如果铜球不能从铁圈中通过，那就说明铜球发生变化了。（认为铜球仍能从铁圈中通过的同学举手，认为铜球不能从铁圈中通过的同学举手。）”
现在我们看看铜球到底能不能从铁圈中通过。（师演示铜球过铁圈，发现铜球不能从铁圈通过。将铜球放入冷水中冷却后，再试着让它通过铁圈。）
分析：加热后，我们看到铜球不能从铁圈中通过，说明铜球的什么发生变化？（体积发生了变化）这个变化是在什么条件下发生的？（加热和冷却时）这个实验说明了什么？（铜球加热或冷却后体积发生了变化）
小结：现在，我们知道了固体确实有热胀冷缩的性质。（板书：固体热胀冷缩）
通过今天的学习，我们知道了绝大多数物体在受热时，体积会膨胀；冷却时，体积会收缩，这种现象叫做热胀冷缩。
活动3【练习】拓展延伸，巩固应用
思考：加热和冷却对物体的影响在生活中有着广泛的应用。想一想，生活中哪些地方运用到了热胀冷缩的原理？
学生自由发言，多媒体辅助介绍：
瘪乒乓球放入热水中，里面的空气受热膨胀，会使乒乓球鼓起来。
夏天车胎打气时不能太足，不然容易爆胎。
夏天安装电线时，不能把线绷得太紧。否则，到冬天时由于电线受冷收缩会拉断。
铺水泥地时没隔一段要留一道窄沟，就是因为防止水泥膨胀或者收缩造成路面不平整。（大面积水泥地上的夹缝）
钢笔帽或者瓶盖拧不开时，可以放入热水中烫一下，就好拧了。
铁桥的一端固定，另一端要架在滚子上，这样，当气温改变时，铁桥可以自由伸缩，不至损坏。（桥面上的缝隙的科学）
铺设铁轨时，也要考虑到热胀冷缩，在两根铁轨之间要留有空隙，给铁轨伸张的余地。（电线、铁轨等实例的图片加上醒目的数字，加深学生对热胀冷缩的应用理解）
火车上车轮的轮箍就是利用热胀冷缩的性质装在车轮上的。轮箍的内径稍小于车轮的外径。把轮箍加热，在它膨胀后内径大于车轮外径的时候，把车轮嵌进去，轮箍冷却后就紧紧地箍在车轮上。
神州飞船的防热
……
小结：通过研究，我们知道了加热和冷却对物体的形态和体积都产生了影响，知道了热胀冷缩在产生和生活中有着非常重要的作用，学习科学就是为了更好地理解科学，运用科学。希望同学们能用我们学到的科学知识，解决更多生活中的问题，更好的改善我们的生活。