人教鄂教版（2024）五年级上册（2024）第五单元 太阳能热水器认识太阳能热水器教案

这是一份人教鄂教版（2024）五年级上册（2024）第五单元 太阳能热水器认识太阳能热水器教案，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，教学过程，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
五年级学生已经学习过光的传播、光的反射、物体吸热等相关知识，知道太阳光携带能量，深色物体比浅色物体吸热本领更强，对生活当中太阳能路灯、太阳能充电宝有一定生活见闻。学生能够观察太阳能热水器的外部样貌，但对于太阳能热水器内部构造、能量转化过程认知比较模糊，大多只知道太阳能热水器可以晒出热水，不清楚集热器、储水箱各自的功能，容易混淆各部件工作原理。五年级学生具备一定逻辑推理能力，能够基于现象推导简单规律，但对于“光能转化为热能”这一能量转化过程理解较为抽象。学生乐于观察实物图片、分析案例，小组讨论时能够表达个人观点，但很难自主把光热吸收知识和热水器结构建立对应联系。本课时作为单元起始课，需要依托学生已有热学、光学基础，搭建认知支架，拆解太阳能热水器各个部件功能，为本单元后续制作、改进简易太阳能热水器做好原理储备。
二、教材分析
本课为2026秋新教材人教鄂教版五年级上册第五单元《太阳能热水器》第一课，是单元工程实践的原理认知课。教材开篇呈现生活中太阳能热水器实景图片，抛出驱动性问题：太阳能热水器是怎样利用太阳的能量把水加热的？课文出示家用太阳能热水器结构示意图，标注集热器、储水箱、连接管道三个核心部件。教材文本分别介绍各部分作用：集热器接收太阳光，把光能转换成热能给水加热；储水箱储存加热后的热水；管道实现水的循环流动。教材设置科学探究板块，引导学生思考集热器高效吸热需要具备哪些条件，联系旧知物体颜色、表面、摆放角度对吸热效果的影响。课文配有对比思考，分析为什么集热器大多选用深色，为什么集热器要倾斜摆放。教材拓展部分介绍太阳能的优势，清洁、可再生，引导学生感受新能源应用价值。本课承接光与热物质科学知识，指向技术工程领域，从认识真实产品结构与原理入手，为后面设计制作简易装置奠定理论基础，落实2022版课标物质科学能量转化、技术与工程实践相关学习要求。
三、核心素养教学目标
1.科学观念：知道太阳能热水器主要由集热器、储水箱、连接管道组成；理解太阳能热水器可以将太阳能转化为水的热能；了解颜色、摆放角度、表面状态会影响集热器吸收太阳辐射热的效果。
2.科学思维：通过观察结构图、案例对比分析，推理太阳能热水器各部件的功能；能够结合光热吸收已有知识，分析集热器高效吸热的设计原因，建立结构与功能的对应思维。
3.探究实践：能够观察识别太阳能热水器主要构件，借助示意图梳理部件之间工作关系；能基于已有经验对集热器吸热条件做出合理推测。
4.态度责任：感受太阳能作为清洁能源的优势，体会科学技术可以服务生活；乐于探究生活当中新能源设备，养成观察身边科技产品的习惯。
四、教学重难点
教学重点：认识太阳能热水器集热器、储水箱、管道三大核心部件，掌握各部件功能，知道太阳能转化为热能的工作过程。
教学难点：理解集热器颜色、摆放角度等设计和吸热效果之间的关系，建立结构服务于功能的科学思维。
五、教学过程
（一）情境导入，抛出驱动问题
教师出示生活屋顶安装太阳能热水器的实景图片。
师：同学们，很多家庭屋顶会安装图上这种设备，大家认识它是什么吗？
生：太阳能热水器，可以利用太阳烧热水。
师：没错。天气晴朗的时候，经过太阳照射，热水器里面的冷水就变成温度较高的热水，供家庭使用。那大家有没有思考过，太阳的热量是怎样传递给水，把冷水加热的？
教师带领学生阅读教材开篇设问文本：“太阳能热水器是怎样利用太阳的能量将水加热的？它由哪些主要部分构成？”
师：课本向我们提出两个核心探究问题，第一，太阳能热水器依靠什么原理加热水；第二，它由哪些重要部分组成。今天我们共同学习《认识太阳能热水器》，解开太阳能热水器的工作秘密。
【设计意图】结合学生真实生活场景导入，引用教材原文设问，确立本课探究主题，激活学生生活经验，引发探究好奇心。
（二）研读教材结构图，认识主要组成部件
师：请同学们把目光投向教材当中太阳能热水器结构示意图，请大家仔细看图，找一找图上标注了哪几个关键组成部分。给大家一点时间，小组之内互相说一说。
学生小组观察教材插图，开展小组交流，教师巡视课堂。
师：哪一个小组先来分享，你从教材示意图当中找到了哪些部件？
生：我看到图上有集热器、储水箱，还有连接两者的管道。
师：观察得很准确，教材明确标出太阳能热水器三大核心构件：集热器、储水箱、连接管道。接下来我们结合课文文字，逐个研究每一个部件承担什么样的工作。
师：我们首先看集热器，阅读教材对应段落，哪位同学说一说集热器的作用是什么？
生：集热器接收太阳光，把太阳的能量变成热量，用来加热里面的水。
师：总结很好，集热器是太阳能热水器最核心的吸热部件，它接收太阳辐射，将太阳能转化成热能，加热内部流动的水。太阳光携带的能量，就是在这里转化成为水的热量，这是整个设备能量转化的关键位置。
师：集热器把水加热之后，热水去往哪里？我们再看储水箱，教材当中是怎样介绍储水箱功能的？
生：储水箱用来储存已经加热完成的热水。
师：对，储水箱相当于热水的储存容器。被集热器加热后的水会流入储水箱保存起来，方便人们使用。大家想一想，储水箱如果保温效果很差，会出现什么现象？
生：热水会很快变凉，就算太阳晒过，我们也得不到温度高的水。
师：你的推理很合理，所以真实家用储水箱内部一般带有保温层，减少热量向外散失，教材图片虽然没有画出内部保温层，但是这也是储水箱很重要的隐性设计。
师：集热器和储水箱两者分开，依靠什么把水输送循环起来呢？
生：依靠连接管道。
师：教材文本讲到，连接管道打通集热器与储水箱，让水可以在两个部件之间循环流动。冷水流入集热器被加热，加热后的热水顺着管道流动进入储水箱。
教师在黑板绘制简易结构示意图：储水箱—管道—集热器—管道—储水箱。
师：大家结合黑板简图完整梳理一遍工作流程：冷水进入集热器，集热器吸收太阳光能量把水加热，热水通过管道流入储水箱储存，完成加热过程。
【设计意图】深度解读教材结构图与课文文本，通过师问生答，逐个拆解部件功能；借助简易示意图，帮助学生理解水循环和能量转化路径，落实本课教学重点。
（三）探究思考：集热器为什么这样设计
师：我们已经知道集热器负责接收太阳光加热水。教材进一步提出思考：想要集热器吸热效果好，人们会对集热器做哪些设计？请大家回忆之前学过光和热的知识，小组讨论。
师：我们先观察生活当中集热器，大家发现集热器大多是什么颜色？
生：集热器大多是黑色或者深黑色。
师：教材课文提示，深色物体吸热能力更强。黑色集热器可以更多吸收太阳光的热，减少光的反射。如果我们把集热器换成白色，会发生什么？
生：白色反光强，吸收热量少，水不容易被晒热。
师：再观察教材图片，集热器并不是平放在屋顶，而是斜着摆放。为什么集热器要倾斜一个角度安装，不水平放置，也不竖直立起来？
生：倾斜摆放可以让太阳光更加垂直照射集热器表面。
师：说得非常到位。太阳光垂直照射物体表面的时候，单位面积接收到太阳的热量最多。倾斜摆放就是为了尽量让阳光直射集热器表面，提升吸热效率。
师：除了颜色、摆放角度，大家想一想，集热器表面做成光滑还是粗糙更利于吸热？
生：粗糙表面吸热效果会更好。
师：教材拓展思考也提及这一点，粗糙深色表面更利于吸收太阳辐射热；光滑浅色更容易反射太阳光，不利于吸热。
教师出示汇总表格，带领学生整理集热器高效吸热的条件。
师：请同学们结合表格，完整复述集热器高效吸热的设计思路。
生：集热器用深色、粗糙表面，倾斜摆放正对太阳，就可以更好吸收太阳光的热量。
【设计意图】对接教材思考板块，调用学生旧知，通过问答推理、表格梳理，分析集热器各项设计背后的科学原理，突破本课教学难点，建立结构决定功能的思维。
（四）拓展认识太阳能的优势
师：教材最后拓展板块向我们介绍太阳能。想一想，使用太阳能热水器加热水，对比烧煤、烧电烧水，太阳能具备哪些优点？
生：太阳能不用消耗燃料，节约能源，没有污染。
师：太阳能属于清洁、可再生能源，不会产生废气污染环境。但是太阳能也存在局限，阴雨天、夜晚没有充足阳光，太阳能热水器加热效果就会变差，很多家用设备会搭配辅助电加热。
【设计意图】落实态度责任目标，辩证认识新能源的优势与局限，把科学知识和社会生活建立联系。
六、课堂小结
师：我们一起回顾本节课主要学习内容。太阳能热水器主要由集热器、储水箱、连接管道三大部分组成。集热器吸收太阳光，把太阳能转化为热能加热水；储水箱用来储存热水；管道实现水的循环流动。想要集热器吸热效果好，一般选用深色粗糙表面，倾斜摆放尽量正对太阳光。太阳能属于清洁可再生能源。掌握这些知识，能够帮助我们下一节课设计制作简易太阳能热水器。
影响因素
有利于吸热的条件
原因
颜色
深色（黑色）
深色吸收更多太阳热能，反射少
摆放方式
倾斜摆放，正对太阳光
阳光垂直照射，接收热量多
表面粗糙程度
相对粗糙
提升对太阳辐射热的吸收