冀人版（2024）四年级上册（2024）第一单元 物质的状态与变化5 受冷与受热教案

这是一份冀人版（2024）四年级上册（2024）第一单元 物质的状态与变化5 受冷与受热教案，共30页。教案主要包含了学情分析，教材分析，核心素养教学目标，教学重难点，教学过程，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
四年级学生在前两课学习物质混合、溶解、混合物分离，认识了部分物理变化，在低年级已经认识水的三态（冰、水、水蒸气），知道水遇冷结冰、受热蒸发，但缺少系统认知：很多物质受冷、受热都会发生体积或者状态改变，热量是改变物质状态的重要条件。学生以具象思维为主，容易混淆汽化、凝固、熔化等科学术语，难以区分“体积热胀冷缩”和“物态变化”两种不同变化。学生能够观察到冷热带来的直观现象，但是很难自主归纳普遍规律，容易形成“所有物质受热体积变大”的片面认知。同时学生具备基础实验操作能力，但对于密封气体、液体热胀冷缩对比实验设计思考不足，需要教师借助器材演示、阶梯式提问引导，区分热胀冷缩现象和物质三态变化，搭建完整物质变化认知体系，落实单元整体学习目标。
二、教材分析
本课是冀人版2026秋新教材四年级上册第一单元《物质的状态与变化》第四课时，为本单元收尾核心课，整合单元前序溶解、分离等物理变化内容，聚焦热量对物质产生的影响，分为两大核心学习板块：第一板块，认识固体、液体、气体受热体积膨胀、遇冷体积收缩，也就是热胀冷缩现象；第二板块，认识热量改变物质状态，水的三态变化与热量得失的关系，拓展其他物质熔化、凝固现象。教材配有多组演示实验示意图，包含气体密封烧瓶+气球、液体密封玻璃管、固体铜球热胀冷缩实验装置，同时有水三态变化循环示意图。教材强调区分两种变化：体积大小变化（热胀冷缩）、物质状态改变（固态、液态、气态转化）；所有变化过程，物质本身没有产生新物质，均属于物理变化。本课承接单元全部前置内容，完成“物质混合—溶解—分离—冷热引发物质变化”完整逻辑闭环，帮助学生建构物质可以发生多种物理变化的大概念，同时为后续物质性质、物质变化相关单元学习奠定基础。
三、核心素养教学目标
依据义务教育科学课程标准，确立四维核心素养目标：
1.科学观念：知道大多数固体、液体、气体具有热胀冷缩的性质；认识热量变化可以改变物质状态，理解水的三态转化与吸热、放热的关系；区分热胀冷缩现象和物态变化，明确两类变化都属于物理变化。
2.科学思维：观察冷热作用下物质变化现象，对比归纳热胀冷缩一般规律；绘制水三态变化示意图，分析热量在物态转化中的作用，区分两种不同类型的物理变化。
3.探究实践：能够观察教师演示热胀冷缩系列实验，描述实验现象；可以自主设计简单对比实验，收集证据支撑猜想；能够规范记录物态变化现象，绘制循环示意图。
4.态度责任：认真观察演示实验，尊重实验证据；了解热胀冷缩、水三态变化在生产生活中的应用，明白科学规律可以解释自然现象，树立保护水资源、认识自然变化的科学意识。
四、教学重难点
教学重点：认识大多数物质具有热胀冷缩性质；掌握水的三态变化条件，理解吸热、放热决定物质状态转化。
教学难点：区分热胀冷缩（体积改变，状态不变）和物态变化（状态改变）两种物理变化；理解气体、液体、固体热胀冷缩现象的内在原理，辨析特殊案例（水结冰反常膨胀）。
五、教学过程
单元回顾，情境导入
教师单元复习提问：前面我们学习了物质混合、溶解，还学会分离混合物，这些变化过程，有没有生成新的物质？
预设学生回答：没有新物质，都是物理变化。
教师创设生活情境：夏天路面缝隙会变窄，电线拉得更松弛；冬天水管如果没有做好防护容易冻裂；烧水的时候水还没烧开，水面就往外溢出。教师抛出问题：这些现象都和什么因素有关？冷热会让物质发生哪些改变？今天学习本单元最后一课《受冷与受热》，板书课题。
设计意图：回顾单元整体知识，建立单元知识串联，利用学生身边真实生活现象制造认知冲突，激发探究欲望，明确本课探究主题：冷热带给物质的两类变化。
探究活动一：认识热胀冷缩
教师出示教材三组演示实验图文：分别探究气体、液体、固体的热胀冷缩。实验1：密封烧瓶瓶口套气球，分别放入热水、冷水；实验2：密封细玻璃管装满有色液体，分别置于热水、冷水；实验3：铜球与金属环，常温铜球刚好穿过圆环，加热铜球后尝试穿过圆环，冷却后再次测试。教材提示：绝大多数物质受热体积膨胀，遇冷体积收缩，称为热胀冷缩。
教师依次开展演示实验，同步引导学生观察，师生问答互动：
演示实验1（气体热胀冷缩）：
师：烧瓶放入热水之后，瓶口气球发生了什么变化？放到冷水里气球又如何？
生：热水中气球鼓起，冷水中气球变瘪。
师：烧瓶里面空气总量没有增加减少，为什么气球大小改变？
生：空气受热体积变大，遇冷体积变小。
教师小结：气体受热膨胀，遇冷收缩。
演示实验2（液体热胀冷缩）：
师：装有有色液体的细玻璃管浸入热水，液面如何变化？放入冷水呢？
生：热水中液面上升，冷水中液面下降。
师：液体总量没有增减，液面升降说明什么？
生：液体受热体积膨胀，遇冷收缩。
演示实验3（固体热胀冷缩）：
师：常温铜球可以顺利穿过金属圆环，酒精灯加热铜球之后，还能穿过去吗？冷却之后呢？
生：加热后穿不过去，冷却之后又可以穿过圆环。
教师总结：固体同样具备热胀冷缩的特点。
教师黑板绘制汇总表格整理三组实验现象：
教师补充教材特殊知识点：大部分物质遵循热胀冷缩，但是水结冰是特例，水结成冰之后体积反而变大，也就是反常膨胀，冬天水管冻裂就是这个原因。
教师继续辨析概念：热胀冷缩改变的是物质体积大小，物质本身固态、液态、气态没有发生改变。
教师提问巩固：温度计利用了哪一类物质的热胀冷缩原理？
预设学生回答：温度计里面的液体，依靠液体热胀冷缩测量温度。
设计意图：依托教材三组经典演示实验开展教学，阶梯式问答引导学生观察现象、归纳规律，表格梳理实验结论，补充水的反常膨胀特例，区分热胀冷缩变化特征，落实本课重点教学。
探究活动二：热量改变物质状态
教师过渡：冷热除了改变物质体积，还可以改变物质状态，教材重点研究水的固态、液态、气态三者之间如何转化，配有水三态循环示意图，标注每个转化过程吸热、放热条件，标注熔化、凝固、蒸发、凝结科学名词。
教师结合示意图讲解教材基础概念：冰是固态的水，日常的水是液态，水蒸气是气态的水。热量得失决定水的状态变化。
开展师生互动问答，梳理转化过程：
师：固态冰变成液态水，需要受热还是遇冷？这个过程教材叫做什么？
生：冰融化需要受热，叫做熔化。
师：液态水变成固态冰，需要受热还是遇冷？这个过程叫什么？
生：遇冷，叫做凝固。
师：液态水变成水蒸气，是什么过程？需要吸热还是放热？
生：蒸发，需要吸收热量。
师：水蒸气遇冷变成液态小水珠，是什么变化？
生：凝结，释放热量。
教师带领学生在黑板绘制水三态转化循环简图，标注每个变化吸热、放热。
教师拓展教材案例：除了水之外，蜡烛、巧克力受热熔化变成液体，冷却之后凝固变回固体，同样是热量改变物质状态。
教师设置对比辨析提问：冰块融化成水，和冰块受热体积膨胀，两种变化一样吗？
引导学生区分：熔化是物质状态改变；热胀冷缩只是体积大小改变，状态不变，但是两种变化都没有产生新物质，全部属于物理变化。
设计意图：使用教材三态示意图辅助教学，问答拆解物态转化条件，绘图帮助学生建立循环认知，对比辨析本课两大变化类型，攻克教学难点，构建完整物质物理变化认知。
联系自然与生活拓展应用
教师展示自然现象：露水形成、霜的出现、云雾降雨、河面结冰，请学生运用本课知识解释成因；同时列举生活应用：铁轨预留伸缩缝、高压电线夏季放松冬季拉紧、玻璃瓶盖子加热更容易拧开，分析其中热胀冷缩原理。组织学生小组交流发言，运用课堂所学解释现象，实现知识迁移应用。
六、课堂小结
师生整体梳理本课及本单元全部内容：本节课我们学习受冷、受热带来两类物质变化，大多数固体、液体、气体存在热胀冷缩现象；热量变化能够改变物质状态，完成水的三态转化，两类变化均属于物理变化。回顾整个第一单元，我们认识物质混合与溶解、学习混合物分离方法，最后探究冷热引发物质体积、状态改变，整个单元研究的都是物质不产生新物质的物理变化。课后大家可以继续观察生活，寻找更多热胀冷缩、水三态变化的实例，为后续科学学习积累素材。
物质状态
受热现象
遇冷现象
结论
气体
体积膨胀
体积收缩
气体热胀冷缩
液体
体积膨胀
体积收缩
液体热胀冷缩
固体
体积膨胀
体积收缩
固体热胀冷缩