2.4 结冰与融化 教案
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文档简介
第4课结冰与融化
—、教材分析
本课从引导学生认识自然界各种结冰现象切入，设计了 “我们来造冰”“观 察冰的融化” “结冰的力量”“比较水、水蒸气、冰的不同和相同” 4个活动。前 面两个活动，主要是引导学生认识水的两个变化过程：水温降低到0 °C时会结冰, 冰在0 °C以上会融化变成水。“结冰的力量”活动是要学生认识水结冰时体积会膨 胀。最后一个活动是整个单元的总结活动，系统、整体地比较水、水蒸气、冰的 不同和相同，认识它们三者之间的联系和区别。
本课在实验能力训练上是有梯度的，造冰和融冰的活动有实验方法的指导和 实验装置图，是“教”学生做；而探究水结冰体积是否会膨胀的活动，要求学生自行设计实验，是“扶”学生做。最后一个活动重在思维的训练，引导学生如何 比较和分析各种现象，利用思维工具有序整理出冰、水和水蒸气三者之间的联系 和区别。
二、 教学目标
科学知识
认识水温降低到0 °C时会结冰，冰在0 °C以上会融化变成水。
认识水结冰时体积会膨胀。
知道水有气态的水蒸气、液态的水、固态的冰三种形态。
知道水、水蒸气、冰都是水，只是形态不同。
科学探究
能运用感官和实验仪器观察和测量水结冰和冰融化过程的现象和数据。
能基于观察到的现象和数据进行分析，得出水结冰和冰融化成水的条件。
科学态度
对自然现象保持好奇心和探究热情。
具有基于证据和推理发表自己观点的意识。
三、 教学准备
分组材料：铁架台、大烧杯、试管、温度计、酒精灯、试管夹、烧瓶架、石 棉网、冰、经过冰箱冷冻的酒精、塑料杯、水、记号笔等
四、 教学建议
课时安排建议：2课时
教学导入
本课从自然界的结冰现象引入教学，教师应准备冰、雪、雾淞等图像资料组 织学生观察，引导学生回顾自己熟知的自然界的结冰现象，了解学生已有的前概 念。交流时应要求学生描述各种结冰现象出现的时间、地点与景象，在充分交流 下教师提出本节课首先要探究的问题：水结冰需要什么条件？
活动1 我们来造冰
1-本活动围绕“水结冰需要什么条件”这个问题展开，活动建议分三步完 成。第一步是引导学生针对提出来的问题展开讨论。生活的经验早已让学生知道 了水结冰需要寒冷的条件，通过导入部分的教学更强化了这一印象。但这还不够, 教学到了这一层次，应该让学生知道寒冷到什么程度水才会结冰。有的学生知道 水到0 °C会结冰。“是这样的吗？”教师可以因势利导地将学生的讨论引入到第二 步：“怎样模拟出水结冰的环境”。虽然学生的讨论很难得到可行的方法，但这次 讨论的意义在于让学生在潜移默化中知道实验是在模拟自然条件使得自然现象重 现。第三步是根据教材的指导来造冰。
2.造冰活动。传统的方法是在冰中加食盐降低凝固点，来完成用水造冰的实验 过程，但温差不大，可观察的时间短，同时盐冰本身影响操作和观察效果。建议教 师上课前准备好经过冰箱冷冻室冷冻过的酒精，用保温桶储存好。为什么选用冷冻 过的酒精？因为酒精的凝固点为-114弋，而冰箱冷冻室约为-18弋，酒精放入普通 冰箱后不会出现凝固现象，用来做结冰的冷源便于学生观察温度计，准确测量水温 的变化数据。教师可根据具体情况安排观察记录的间隔时间，1分钟为宜。
实验的时候，温度计的位置不能太靠近试管的底部，防止会被底部先结出 的冰冻住，否则测量的就不是水的温度。教师在实验时要提醒学生，要经常检查 温度计是否被冻住了。另外用来造冰的水可以适当染色，便于观察水结冰的过程。
学生造冰活动前，要组织学生讨论并明确观察的对象和内容，包括水温的变 化数据、水结冰的过程等，做好实验现象的记录。组织学生交流的时候，要重点围 绕“水在什么温度下开始结冰？水结冰的过程温度是怎样变化的”问题进行研讨, 思考水结冰需要的条件，最后建构“当温度降低到0 °C时水会结冰”的概念。
活动2 观察冰的融化
融化冰活动，冰块如何准备？教师可以直接利用“我们来造冰”活动中学 生在试管里造出的冰进行“冰融化”实验和观察活动。一来不需要另行准备冰块， 二来便于温度计的测量和读数。另外，冰在常温状态下融化的时间比较长，建议 用酒精灯加热或者放入盛有温水的烧杯中，提高冰融化的速度。
观察冰融化的活动中，要指导学生间隔固定的时间进行观察，重点观察冰 的状态变化过程以及温度变化数据并进行记录。在研讨环节，重点引导学生思考 “冰在什么温度下开始融化？冰在融化过程中温度是怎样变化的”两个问题，最后 建构“当温度升高到0 °C时，冰会融化成水”的概念。
活动3结冰的力量
学生在“冷与热”单元已经认识了一般物体都具有“热胀冷缩”的性质, 该活动目的是让学生认识到“水结冰时体积会膨胀”这个不同的自然现象，本活 动是一个典型的学生探究活动，在探究过程中应该充分发挥学生的主体作用，让 学生经历提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据等探究的过程，培养学生科 学探究相关能力目标。
教材从生活中“严寒的冬天水管胀裂”的常见现象引出问题：水管胀裂与 结冰有关系吗？破坏的力量来自于什么变化呢？在提出问题之前，教师应该让学 生根据已有的经验和知识进行解释和推测，在充分讨论的基础上聚焦到我们要探 究的问题：水结冰后体积会膨胀吗？
在组织学生设计验证实验时，有两种实验方法：第一种方法是用一个透明 杯子做实验，先用记号笔记下结冰之前的水位，最后再与结冰后的位置进行比较; 第二种方法是，用两个同样的杯子装入等量的水，一个杯子放入冰箱让其结冰, 一个杯子放置常温下，最后再比较水和冰体积的不同。
活动4 比较水、水蒸气、冰的不同与相同
学生在低年级已经学习了水单元的内容，再加上本单元“水的蒸发”“水 蒸气的凝结”“水的沸腾”“结冰与融化”四课的学习，学生已经初步认识了水、 水蒸气、冰的基本物理性质，也知道了它们三者的形态在一定条件下会发生改变。 所以，本活动是一个比较、分析和综合的内容，让学生系统、整体地认识水、水 蒸气、冰三者的区别和联系。
在指导学生比较水、水蒸气、冰的不同和相同时，教师可以基于不同和相 同两个维度，用思维导图来整理学生表达的信息。不同点主要是三者形态不同， 水蒸气是气态、水是液态、冰是固态。相同点主要有：没有颜色、没有气味、没 有味道、透明等；虽然状态不同，但都是同一种物质（水）。
五、课程资源
凝固和凝固点
物质从液态转变为固态的过程叫做凝固。在一定压强下晶体物质冷却到一定 温度（凝固点）时开始凝固，在凝固过程中放出热量，但温度保持不变。非晶体 物质（如玻璃、火漆、石蜡等）在凝固过程中随温度降低而逐渐失去流动性，最 后变为固体，所以无凝固点可言。
凝固点是晶体物质凝固时的温度，不同晶体具有不同的凝固点。在一定压强 下，任何晶体的凝固点，与其熔点相同。同一种晶体，凝固点与压强有关。凝固 时体积膨胀的晶体，凝固点随压强的增大而降低；凝固时体积缩小的晶体，凝固 点随压强的增大而升高。在凝固过程中，液体转变为固体，同时放出热量。所以 晶体的温度高于熔点时将处于液态；低于熔点时，就处于固态。
熔解
物质从固态转变为液态的过程叫做熔解。晶体物质在一定压强下加热到一定 温度（熔点）时开始熔解，在熔解过程中虽然吸收热量，但直到全部变为液体为 止，温度保持不变。非晶体物质在熔解过程中随温度升高而逐渐软化，最后成为 液体，所以无熔点可言。
水结冰体积膨胀原因
水结冰时体积膨胀，密度减小，是水的另一反常性质，也可以用氢键来解释。 水分子间的氢键在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在；在液态水中，经常是 几个水分子通过氢键结合起来，形成（H20）n,在固态水（冰）中，水分子大范 围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体 积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上。
—、教材分析
本课从引导学生认识自然界各种结冰现象切入，设计了 “我们来造冰”“观 察冰的融化” “结冰的力量”“比较水、水蒸气、冰的不同和相同” 4个活动。前 面两个活动，主要是引导学生认识水的两个变化过程：水温降低到0 °C时会结冰, 冰在0 °C以上会融化变成水。“结冰的力量”活动是要学生认识水结冰时体积会膨 胀。最后一个活动是整个单元的总结活动，系统、整体地比较水、水蒸气、冰的 不同和相同，认识它们三者之间的联系和区别。
本课在实验能力训练上是有梯度的，造冰和融冰的活动有实验方法的指导和 实验装置图，是“教”学生做；而探究水结冰体积是否会膨胀的活动，要求学生自行设计实验，是“扶”学生做。最后一个活动重在思维的训练，引导学生如何 比较和分析各种现象，利用思维工具有序整理出冰、水和水蒸气三者之间的联系 和区别。
二、 教学目标
科学知识
认识水温降低到0 °C时会结冰，冰在0 °C以上会融化变成水。
认识水结冰时体积会膨胀。
知道水有气态的水蒸气、液态的水、固态的冰三种形态。
知道水、水蒸气、冰都是水，只是形态不同。
科学探究
能运用感官和实验仪器观察和测量水结冰和冰融化过程的现象和数据。
能基于观察到的现象和数据进行分析，得出水结冰和冰融化成水的条件。
科学态度
对自然现象保持好奇心和探究热情。
具有基于证据和推理发表自己观点的意识。
三、 教学准备
分组材料：铁架台、大烧杯、试管、温度计、酒精灯、试管夹、烧瓶架、石 棉网、冰、经过冰箱冷冻的酒精、塑料杯、水、记号笔等
四、 教学建议
课时安排建议：2课时
教学导入
本课从自然界的结冰现象引入教学，教师应准备冰、雪、雾淞等图像资料组 织学生观察，引导学生回顾自己熟知的自然界的结冰现象，了解学生已有的前概 念。交流时应要求学生描述各种结冰现象出现的时间、地点与景象，在充分交流 下教师提出本节课首先要探究的问题：水结冰需要什么条件？
活动1 我们来造冰
1-本活动围绕“水结冰需要什么条件”这个问题展开，活动建议分三步完 成。第一步是引导学生针对提出来的问题展开讨论。生活的经验早已让学生知道 了水结冰需要寒冷的条件，通过导入部分的教学更强化了这一印象。但这还不够, 教学到了这一层次，应该让学生知道寒冷到什么程度水才会结冰。有的学生知道 水到0 °C会结冰。“是这样的吗？”教师可以因势利导地将学生的讨论引入到第二 步：“怎样模拟出水结冰的环境”。虽然学生的讨论很难得到可行的方法，但这次 讨论的意义在于让学生在潜移默化中知道实验是在模拟自然条件使得自然现象重 现。第三步是根据教材的指导来造冰。
2.造冰活动。传统的方法是在冰中加食盐降低凝固点，来完成用水造冰的实验 过程，但温差不大，可观察的时间短，同时盐冰本身影响操作和观察效果。建议教 师上课前准备好经过冰箱冷冻室冷冻过的酒精，用保温桶储存好。为什么选用冷冻 过的酒精？因为酒精的凝固点为-114弋，而冰箱冷冻室约为-18弋，酒精放入普通 冰箱后不会出现凝固现象，用来做结冰的冷源便于学生观察温度计，准确测量水温 的变化数据。教师可根据具体情况安排观察记录的间隔时间，1分钟为宜。
实验的时候，温度计的位置不能太靠近试管的底部，防止会被底部先结出 的冰冻住，否则测量的就不是水的温度。教师在实验时要提醒学生，要经常检查 温度计是否被冻住了。另外用来造冰的水可以适当染色，便于观察水结冰的过程。
学生造冰活动前，要组织学生讨论并明确观察的对象和内容，包括水温的变 化数据、水结冰的过程等，做好实验现象的记录。组织学生交流的时候，要重点围 绕“水在什么温度下开始结冰？水结冰的过程温度是怎样变化的”问题进行研讨, 思考水结冰需要的条件，最后建构“当温度降低到0 °C时水会结冰”的概念。
活动2 观察冰的融化
融化冰活动，冰块如何准备？教师可以直接利用“我们来造冰”活动中学 生在试管里造出的冰进行“冰融化”实验和观察活动。一来不需要另行准备冰块， 二来便于温度计的测量和读数。另外，冰在常温状态下融化的时间比较长，建议 用酒精灯加热或者放入盛有温水的烧杯中，提高冰融化的速度。
观察冰融化的活动中，要指导学生间隔固定的时间进行观察，重点观察冰 的状态变化过程以及温度变化数据并进行记录。在研讨环节，重点引导学生思考 “冰在什么温度下开始融化？冰在融化过程中温度是怎样变化的”两个问题，最后 建构“当温度升高到0 °C时，冰会融化成水”的概念。
活动3结冰的力量
学生在“冷与热”单元已经认识了一般物体都具有“热胀冷缩”的性质, 该活动目的是让学生认识到“水结冰时体积会膨胀”这个不同的自然现象，本活 动是一个典型的学生探究活动，在探究过程中应该充分发挥学生的主体作用，让 学生经历提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据等探究的过程，培养学生科 学探究相关能力目标。
教材从生活中“严寒的冬天水管胀裂”的常见现象引出问题：水管胀裂与 结冰有关系吗？破坏的力量来自于什么变化呢？在提出问题之前，教师应该让学 生根据已有的经验和知识进行解释和推测，在充分讨论的基础上聚焦到我们要探 究的问题：水结冰后体积会膨胀吗？
在组织学生设计验证实验时，有两种实验方法：第一种方法是用一个透明 杯子做实验，先用记号笔记下结冰之前的水位，最后再与结冰后的位置进行比较; 第二种方法是，用两个同样的杯子装入等量的水，一个杯子放入冰箱让其结冰, 一个杯子放置常温下，最后再比较水和冰体积的不同。
活动4 比较水、水蒸气、冰的不同与相同
学生在低年级已经学习了水单元的内容，再加上本单元“水的蒸发”“水 蒸气的凝结”“水的沸腾”“结冰与融化”四课的学习，学生已经初步认识了水、 水蒸气、冰的基本物理性质，也知道了它们三者的形态在一定条件下会发生改变。 所以，本活动是一个比较、分析和综合的内容，让学生系统、整体地认识水、水 蒸气、冰三者的区别和联系。
在指导学生比较水、水蒸气、冰的不同和相同时，教师可以基于不同和相 同两个维度，用思维导图来整理学生表达的信息。不同点主要是三者形态不同， 水蒸气是气态、水是液态、冰是固态。相同点主要有：没有颜色、没有气味、没 有味道、透明等；虽然状态不同，但都是同一种物质（水）。
五、课程资源
凝固和凝固点
物质从液态转变为固态的过程叫做凝固。在一定压强下晶体物质冷却到一定 温度（凝固点）时开始凝固，在凝固过程中放出热量，但温度保持不变。非晶体 物质（如玻璃、火漆、石蜡等）在凝固过程中随温度降低而逐渐失去流动性，最 后变为固体，所以无凝固点可言。
凝固点是晶体物质凝固时的温度，不同晶体具有不同的凝固点。在一定压强 下，任何晶体的凝固点，与其熔点相同。同一种晶体，凝固点与压强有关。凝固 时体积膨胀的晶体，凝固点随压强的增大而降低；凝固时体积缩小的晶体，凝固 点随压强的增大而升高。在凝固过程中，液体转变为固体，同时放出热量。所以 晶体的温度高于熔点时将处于液态；低于熔点时，就处于固态。
熔解
物质从固态转变为液态的过程叫做熔解。晶体物质在一定压强下加热到一定 温度（熔点）时开始熔解，在熔解过程中虽然吸收热量，但直到全部变为液体为 止，温度保持不变。非晶体物质在熔解过程中随温度升高而逐渐软化，最后成为 液体，所以无熔点可言。
水结冰体积膨胀原因
水结冰时体积膨胀，密度减小，是水的另一反常性质，也可以用氢键来解释。 水分子间的氢键在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在；在液态水中，经常是 几个水分子通过氢键结合起来，形成（H20）n,在固态水（冰）中，水分子大范 围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体 积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上。