小学科学人教鄂教版（2024）五年级上册（2024）第三单元 烧水中的热传递水是怎样热起来的教学设计及反思

这是一份小学科学人教鄂教版（2024）五年级上册（2024）第三单元 烧水中的热传递水是怎样热起来的教学设计及反思，共7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，教学准备，教学过程，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
五年级学生已经学习上一课《壶是怎样传热的》，掌握固体热传导的相关知识，知道固体中热从高温部分传向低温部分。学生烧水时观察到水翻滚对流现象，知道水被加热之后整体变热，但是很多学生会直接套用固体热传导的认知，误以为水主要依靠热传导把整杯水烧热。学生看不见水内部的运动，无法直接感知水受热后的流动，对于水主要依靠对流传递热缺少认知。五年级学生已经具备对比观察实验能力，能够根据实验现象进行推理，但是对于液体对流的原理理解存在难度。本课需要借助高锰酸钾或者红墨水作为染色示踪材料，将看不见的水的流动转化为看得见颜色扩散路径，帮助学生观察对流。学生容易混淆热传导和热对流两种热传递方式，教学当中需要对比固体传热与液体传热的差异，纠正学生直接把固体传热规律套用到液体当中的前概念。
二、教材分析
本课是2026秋新教材人教鄂教版五年级上册第三单元《烧水中的热传递》第二课时，承接前一课固体热传导，重点研究水这种液体的热传递方式，完善单元热传递知识体系。教材延续单元烧水真实情境，提出问题：水壶底部被加热，整壶水是怎样全部热起来的？教材分为情境与问题、探究与发现、研讨与拓展板块。探究活动设置烧杯水加热实验，利用染色物质观察水受热之后内部流动，认识对流现象；通过实验观察发现水受热上升，冷水下降，冷热循环流动，使得整杯水变热，建立对流概念；之后对比热传导与热对流，明确固体以热传导为主，水这类液体主要依靠对流传递热量；拓展部分联系空气的对流，为后续学习打下伏笔。教材不深挖分子运动微观机理，以可视化实验现象为证据建构对流概念，落实物质科学核心概念：热可以在物体间传递，液体、气体主要通过对流的方式传递热。
三、核心素养教学目标
1.科学观念：知道水主要依靠对流的方式传递热；水受热之后会向上流动，冷水向下流动，冷热水循环流动，实现整杯水变热；能够区分热传导与热对流，知道固体以热传导为主，液体主要依靠对流传热。
2.科学探究：能够规范组装水的加热实验，借助染色材料观察水内部的流动轨迹，如实记录实验现象；能够根据颜色流动的现象推理水的对流过程，建立现象和科学概念之间的联系，提升证据推理能力。
3.科学思维：对比固体热传导与水的热对流，辨析两种热传递方式的不同；基于实验现象归纳对流发生的特点，能够解释烧水时整杯水变热的原因。
4.态度责任：小组合作完成加热实验，严格遵守加热实验操作规范；尊重实验观察到的真实现象；能够运用对流知识解释生活当中水、空气的热现象。
四、教学重难点
教学重点：认识水的对流现象；理解水受热上升、冷水下降，冷热循环流动，整杯水依靠对流变热；区分热传导和热对流。
教学难点：通过染色物质的运动推理水的内部流动；理解对流是液体特有的主要传热方式，区分对流与热传导。
五、教学准备
分组器材：烧杯、清水、三脚架、石棉网、酒精灯、高锰酸钾颗粒、记录单；教师准备：课件、教材插图、湿抹布（安全备用）。强调加热烧杯时，禁止直视杯口，防止被高温水蒸气烫伤。
六、教学过程
复习旧知，情境导入新课
师：上一节课我们学习《壶是怎样传热的》，谁来回忆，固体主要依靠什么方式传热？热在固体中传递方向是怎样？
生：固体靠热传导传热，热从温度高的地方传到温度低的地方。
师：水壶底部是金属，火焰加热壶底，金属壶底发生热传导变热。那壶里面装的水，是怎样从底部变热之后，让整壶水全部热起来呢？水是不是也和金属一样，主要靠热传导把热量散开？这就是我们教材提出的核心问题。今天我们学习《水是怎样热起来的》，一起来探究水的传热秘密。
【设计意图】复习固体热传导旧知识，制造认知冲突，学生容易把固体传热经验迁移到水上，顺势抛出本课探究主题，衔接单元烧水情境。
研读教材实验文本，明确实验设计原理
师：请同学们打开教材，阅读本课“探究与发现”水加热的实验段落。思考教材这个实验，为什么要向水里放入少量高锰酸钾颗粒？
学生默读教材课文之后思考回答。
生：水本身透明看不见流动，高锰酸钾有颜色，可以帮我们看见水是怎么流动的。
师：教材实验使用高锰酸钾，就是为了把看不见的水的流动转化为看得见颜色路径，这同样是转换的探究方法。我们把高锰酸钾颗粒轻轻放到烧杯底部，用酒精灯隔着石棉网对烧杯底部加热，观察有色水会向哪个方向运动。大家先进行猜想，加热烧杯底部，底部受热的水会向下跑还是向上跑？
生1：受热的水会向上运动。
生2：受热的水会向四周散开。
师提示实验安全要点：烧杯不能干烧；加热时眼睛不要凑到烧杯口上方，高温水蒸气容易烫伤眼睛；实验结束之后，先撤酒精灯，等待烧杯冷却再触碰。各小组组装三脚架、石棉网、烧杯，倒入常温清水，将少量高锰酸钾轻轻放置烧杯底部中心位置，不要搅拌。点燃酒精灯，用外焰隔着石棉网加热烧杯底部，仔细观察烧杯内部颜色扩散流动的全过程，做好现象记录。教师巡视各组，指导实验操作。
【设计意图】细致讲解教材实验文本，讲清染色示踪材料的作用，明确实验安全要求，引导学生带着猜想开展分组探究。
分组实验，观察水的对流现象，建构对流概念
小组开展加热实验，观察底部紫红色染色水的运动。实验结束，熄灭酒精灯。
师：哪个小组来汇报你们看到的现象，烧杯底部被加热之后，带颜色的水向什么方向运动？
生：底部紫红色的水受热向上涌，升到烧杯上部，之后烧杯周围温度较低的冷水向下流，颜色不断循环散开，整杯水慢慢都染上紫红色。
师：正如教材课文描述，烧杯底部的水受热之后体积膨胀变轻，就会向上流动；烧杯上方温度比较低的冷水，密度更大，就会向下流动，流到底部继续被加热。这样热水上升、冷水下降，水在烧杯内部循环往复流动，热量就随着水的流动传递开来，整杯水就慢慢全部变热。这种靠液体自身流动传递热的方式叫作对流。
教师板书：水（液体）：对流 → 热水上升，冷水下降，循环流动。
师追问：如果我们不从烧杯底部加热，而是给烧杯上部的水加热，能不能产生明显对流？
生：很难，热水在上方，冷水沉在下面，不容易形成循环流动。
师小结教材重点：水主要依靠对流传递热量。烧水时火焰加热壶底，壶底的水受热向上，上层冷水向下，不断循环对流，最终整壶水全部热起来。
【设计意图】依托真实实验现象，结合教材文本，建构对流科学概念；师问生答厘清热水上升冷水下降的循环过程，解决本课教学重点。
研讨辨析，对比热传导和热对流
师：我们学习了两种热传递方式，热传导、热对流，请小组讨论，热传导和热对流分别主要发生在哪类物质当中，传热有什么不一样。小组讨论之后全班交流，师生共同完成对比表格。
师：现在我们回到最开始的猜想，水是不是主要依靠热传导把整杯水烧热？
生：不是，水主要依靠对流传热，热传导在水里面作用很微弱。
师继续抛出案例辨析：烧开水的时候，只有壶底直接接触热源，为什么上面的水也会变烫？请用对流知识解释。
生：壶底水受热上升，上层冷水下沉，水不断对流循环，热量跟着水流动，上层水也获得热量变烫。
师：教材研讨板块提示，气体也会发生对流。比如房间里面暖气加热空气，热空气上升，冷空气下降，整个屋子慢慢变暖，这就是空气的对流。
【设计意图】利用表格对比辨析两个易混淆热传递概念，落实教材研讨板块的学习，纠正学生把固体热传导迁移到液体当中的错误认知，突破教学难点。
拓展迁移，巩固对流知识
师：想一想，烧水壶烧水，如果水烧开之后立刻关火，水的对流会怎样变化？
生：停止加热，不再有热水上升，对流循环慢慢停止。
教师点拨：对流产生需要有底部持续受热这个条件，没有持续的温差，对流就很难持续发生。
七、课堂小结
师：我们回顾本节课教材学到的核心内容。给水底部加热，底部的水受热变轻向上流动，上方的冷水向下流动，水不断循环流动，这种传热方式叫作对流，水主要依靠对流实现整杯水变热。热传导主要发生在固体，物质本身不流动；对流主要发生在水这类液体，依靠液体自身冷热循环流动传递热量。烧水壶中，壶的金属壶底发生热传导，壶内的水发生对流，两种热传递方式共同完成烧水的过程。对流现象在气体中同样会发生，生活当中很多冷热变化现象都和对流有关。课后大家可以继续观察烧水过程，留意水内部的流动现象。热传递方式
主要发生物质
传热的特点
热传导
固体（金属、木头等）
物质本身不流动，热直接沿着物体传递，高温→低温
热对流
水等液体（气体也可以）
依靠物质自身冷热循环流动传递热，热水上升、冷水下降