小学冀人版（2024）3 太阳能热水器教案

这是一份小学冀人版（2024）3 太阳能热水器教案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。
六年级学生已经完成本单元前面热传导、热对流、热辐射相关内容的学习，初步掌握热的三种传递方式，知道太阳通过热辐射向地球传递热量。学生在生活中见过太阳能热水器，对太阳能可以转化成热能有感性认知，但大多只知道太阳能热水器可以把水晒热，并不清楚内部构造、工作原理，不能把热辐射、颜色吸热、物体吸热本领等知识点和太阳能热水器工作过程建立关联。六年级学生抽象思维快速发展，具备一定工程实践思维，能够开展观察对比实验，也可以根据任务进行简单产品设计，但工程设计时容易只关注外观，忽略实际功能，对于“怎样提升吸热效果”缺少系统性思考。学生容易形成前概念误区：认为只要放在太阳下就一定能把水快速加热，不理解材料、颜色、摆放角度都会影响吸热效率。本课属于技术与工程主题，需要结合课本图文、案例分析、师生对话，把已学热传递知识迁移到真实产品上，落实科学知识服务生活的理念，也为下一课《保温和散热》做好知识铺垫。
二、教材分析
本课是第一单元热传递单元的工程应用课，承接前面热辐射、物体吸热能力的相关学习内容，将热学知识落实到太阳能热水器这一生活产品上。教材开篇出示家用太阳能热水器实景图片，抛出驱动问题：太阳能热水器是怎样把水加热的。教材第一部分展示太阳能热水器主要组成结构：集热器、储水箱、支架，配合课文文本分别介绍各部分功能；教材设置探究思考板块，引导学生分析集热器为什么大多是黑色，支架为什么可以调节倾斜角度，结合之前物体吸热的实验结论开展分析。教材设置模拟探究活动，利用纸盒、黑色塑料袋、塑料瓶等简易材料，模拟太阳能热水器，对比不同颜色、不同摆放角度条件下水温变化，收集实验数据。教材文本梳理太阳能热水器工作完整过程：太阳的热以热辐射形式传递给集热器，集热器吸收热量传递给水，水温升高，热水储存在储水箱中。教材工程实践板块提出任务，让学生尝试设计简易太阳能热水器，梳理设计需要考虑的要素：颜色、材料、摆放角度、保温措施。最后拓展板块介绍太阳能在生活当中更多应用，引导学生感受清洁能源优势。教材编排遵循“认识实物结构→探究影响吸热因素→理解工作原理→工程设计实践”逻辑，由认识产品走向模拟探究再到简易设计，实现科学概念向工程实践转化，符合六年级学生认知水平。
三、核心素养教学目标
1.科学观念：知道太阳能热水器由集热器、储水箱、支架等主要部分组成；理解太阳能热水器利用太阳热辐射把太阳能转化为水的热能；知道深色物体吸热本领更强，集热器倾斜角度会影响接收太阳辐射热量多少；能够完整说出太阳能热水器工作过程。
2.科学思维：能够结合热辐射、物体吸热本领旧知识，推理分析太阳能热水器各部件作用；能够根据模拟实验的数据，对比分析颜色、角度对吸热效果带来的影响；在设计简易热水器时，综合多个影响因素进行思考，发展工程思维与因果推理能力。
3.探究实践：能够小组合作完成模拟太阳能热水器吸热对比实验，观察记录水温变化数据；能根据任务要求，画出简易太阳能热水器设计草图，标注关键结构与选材依据；能够结合实验现象解释产品工作原理。
4.态度责任：感受太阳能这种清洁、可再生能源的优势；体会科学知识可以用来设计制造生活用品；乐于参与设计活动，愿意和同伴交流自己的设计思路；树立节约能源、合理利用自然资源的意识。
四、教学重难点
教学重点：认识太阳能热水器主要构造以及各部分功能；理解太阳能热水器依靠热辐射加热水的工作原理；知道颜色、倾斜角度对吸热效果的影响。
教学难点：把热传递相关知识综合运用到工程产品分析；设计简易太阳能热水器时综合兼顾吸热、储热多重条件。
五、教学过程
情境导入，结合课本插图提出驱动问题
教师投影教材当中太阳能热水器实景图片。
师：同学们，请大家观察课本当中这幅图，大家认识这个装置吗？
生：这是太阳能热水器。
师：很多家庭屋顶都会安装太阳能热水器，不用烧煤、不用电，就可以把冷水变成热水供家庭使用。看到它，大家心中会产生什么疑问？
生：它是怎么把水变热的？为什么放在屋顶就可以加热水？
师：大家提出的问题非常有价值，请翻开课本，今天我们就来学习《太阳能热水器》，一起解开太阳能热水器工作的秘密。
设计意图：依托教材实景插图，联系学生生活经验抛出核心驱动问题，快速聚焦本课学习主题，激发学生探究与思考的兴趣。
研读教材文本，认识太阳能热水器的组成与部件功能
师：请同学们阅读课本正文，找一找太阳能热水器主要由哪几个部分构成，同时思考每一部分起到什么样的作用，读完之后小组内相互说一说。
学生阅读课本文本，小组开展交流讨论，教师巡视。
师：哪个小组来汇报，太阳能热水器有哪几个主要组成？
生：有集热器、储水箱，还有支架。
师：找得很准确，课本明确标出这三大核心部件。我们逐个来分析。首先是集热器，大家猜一猜集热器承担什么任务？
生：应该是接收太阳光，吸收太阳的热量。
师：没错，课本介绍，集热器是太阳能热水器接收太阳能量并转化为热能的核心部件。太阳的热量以热辐射的形式传递过来，集热器接收辐射热，再把热量传递给里面流动的水。那储水箱的作用又是什么呢？
生：储存加热之后的热水。
师：非常好，水在集热器当中受热之后，流进储水箱，把热水储存起来，方便我们随时使用。那支架仅仅只是把设备撑起来吗？课本当中提示支架可以调整倾斜角度，为什么要设计成可以调节角度？大家可以先记下这个问题，后面我们通过探究找到答案。
师：老师这里准备一张表格，我们把课本当中部件信息整理出来。
师：大家再仔细观察课本插图，集热器外表大多是什么颜色？
生：黑色。
师：为什么集热器要做成黑色？联系我们之前学过物体吸热本领知识，谁能说一说？
生：深色物体吸热能力更强，黑色吸热效果最好。
师：说得很到位。课本也提示，黑色集热器可以更多吸收太阳辐射的热量，提升加热水的效率。
设计意图：研读教材文本，依托表格梳理部件与功能，以师问生答逐步拆解产品构造，调用学生旧知，建立新旧知识联系，落实本课重点知识学习。
模拟探究实验：哪些因素会影响水吸热升温（教材模拟探究活动）
师：课本给我们安排模拟实验，我们利用塑料瓶代表储水容器，模拟太阳能热水器。想一想，哪些条件会影响瓶子里面水升温快慢？
生：瓶子颜色、摆放倾斜角度、太阳光强弱。
师：我们课堂当中重点探究两个因素：颜色、摆放角度。实验材料准备透明塑料瓶、黑色塑料袋、温度计。
师：第一个对比，一个瓶子包黑色塑料袋，另一个不包裹，装入同样多温度相同的水，放在同样阳光环境下。大家猜想，一段时间之后，哪一瓶水温上升更高？
生：包黑色塑料袋的瓶子水温升得更高。
师：第二个对比，两个包黑色塑料袋瓶子，一个竖直摆放，一个倾斜对着阳光摆放，水量初始温度一致，预测哪一组升温更快？
生：倾斜正对太阳光的升温更快。
师：这是对比实验，大家思考，做对比的时候，哪些条件要保持不变？
生：水量一样，初始温度一样，放在同一个光照环境，瓶子大小一样。
师：对，只改变我们要研究的条件，其余全部保持不变，这样实验结果才有说服力。各小组按照课本实验提示开展模拟实验，定时读取温度计示数，记录水温变化。
学生小组开展模拟实验，读取温度，填写实验记录表格。
师：实验结束，请各小组汇报实验数据，说一说你们得到什么发现。
生：包裹黑色塑料袋瓶子水温升高更多；同样黑色包裹，倾斜正对阳光的瓶子升温效果最好。
师：结合课本内容，我们一起来分析。黑色表面吸热本领强，可以接收更多太阳热辐射；倾斜摆放，集热面正对太阳光，接收的辐射热量更多。现在回到前面支架的问题，支架调节倾斜角度的作用是什么？
生：调整集热器角度，让集热器尽量正对太阳光，接收更多热量，加热效果更好。
师：总结非常到位。课本当中完整梳理太阳能热水器工作过程：太阳发出的热以热辐射方式向外传播，照射到集热器；黑色集热器吸收热量，热量传递给水，水温度升高；热水流入储水箱储存起来，供人们使用。
设计意图：完整落实教材模拟探究活动，通过猜想、对比实验、数据分析推理实验结论，解开支架可调角度的疑问，把实验现象回归真实产品原理，突破本课教学重点，渗透控制变量探究思想。
案例研讨，工程设计思考（教材工程实践板块）
师：课本工程实践板块，要求我们设计一个简易太阳能热水器。大家想一想，设计的时候，我们需要考虑哪些关键点？小组讨论。
学生小组交流。
师：哪个小组分享你们的设计思考？
生：容器表面要用黑色，尽量倾斜对着阳光，还要做好储水。
师：课本提示我们除了吸热，储水箱还要尽量减少热量散失，也就是要兼顾保温。如果热水吸收热量之后又快速散出去，水温同样上不去。大家想一想，怎么减少热量散失？
生：可以在储水容器外面包裹保温材料。
师：没错，既要想方设法多吸收太阳辐射的热量，又要尽量减少已经得到的热量向外散失，这两个方面都要兼顾。大家可以在草稿纸上画出简易设计草图，标注选材和设计理由。
学生简单绘制设计草图，个别学生展示自己设计，说明设计思路。
师：大家设计的时候，能够把刚刚实验得到的知识用到设计当中，非常好。
设计意图：落实教材工程实践任务，引导学生综合吸热、保温双重因素开展设计，发展工程思维，同时自然衔接下一课保温散热相关知识。
拓展阅读，认识更多太阳能应用
师：阅读课本拓展板块，除了太阳能热水器，生活当中还有哪些地方利用太阳能？
生：太阳能路灯、太阳能光伏发电板。
师：太阳能属于清洁能源，不会产生污染，是很有发展前景的能源。人们利用热辐射把太阳能转化成热能，也可以转化成电能服务我们生活。
设计意图：拓展学生认知，落实态度责任素养，体会科学技术服务生活。
六、课堂小结
师：我们一起来回顾本节课学习内容，谁来梳理本节课学到的知识？
生：太阳能热水器有集热器、储水箱、支架；集热器黑色吸热强，支架可以调角度；依靠太阳的热辐射把水加热；设计简易热水器要考虑颜色、摆放角度，还要注意保温。
师：总结完整。今天我们结合课本学习，知道太阳能热水器利用热辐射将太阳能转化为水的热能；黑色、合适倾斜角度都可以提升吸热效果；设计产品要综合多方面因素。我们刚才提到热水器还需要做好保温，怎样减少热量散失、怎样加快散热，就是下一节课《保温和散热》我们要重点研究的内容。
部件名称
主要功能
集热器
接收太阳热辐射，把太阳能转化成热能，加热水
储水箱
储存已经加热完成的热水
支架
支撑热水器，可调节倾斜角度
实验组别
条件
初始水温
一段时间后水温
水温升高值
1号
包裹黑色塑料袋，竖直放置
2号
不包裹黑色塑料袋，竖直放置
3号
包裹黑色塑料袋，倾斜正对阳光