科学大象版 (2017)4 结构与保温精品巩固练习

第一单元《4.结构与保温》教学设计

【教学分析】

借助对双层玻璃窗结构的观察,引导学生从事物结构的角度提出可探究的问题,同时巩固可探究问题转化的方法。 通过研究单层、双层结构对热传递的影响,发现结构是影响热传递速度的重要因素之一,达成课标要求。 利用资料卡呼应问题情境,解释玻璃窗设计成双层结构的原因。 阅读“保温瓶的原理”体会复杂的科学世界,产品设计时应同时考虑多种因素影响。“迁移应用”环节再次提醒学生关注制作任务,利用所学知识,思考冰淇淋冷藏箱的结构设计。

【教学目标】

(1)能从事物的结构角度提出可探究的科学问题。

(2)能制作不同的结构来研究物体结构对热传递快慢的影响，在对温度变化的分析中，知道双层结构可以减缓热传递的速度。

(3)能用自己的话解释保温瓶的保温原理。

【教学准备】

透明塑料瓶(1 大 2 小)、剪刀、胶带、橡皮泥、温水、温度计(2 支)、计时器。

【教学过程】

(1)提出问题。

师:(出示双层玻璃窗的细节图)仔细观察这个玻璃窗的设计,想一想为什么要这样设计? 你还可以提出哪些问题?生:这个玻璃窗有两层,是双层玻璃窗。

师:为什么要这样设计? 这样设计有什么好处?

生:隔音、隔热。

师:和谁相比呢?

生:双层玻璃比单层玻璃更隔音、隔热。

师:你能利用我们学到的方法,把这个猜想转化成可以用实验来研究的科学问题吗?

生:相同时间内,双层玻璃和单层玻璃哪一个隔热效果更好?

师:你强调了“相同时间”,这是很重要的一个方面,很好。 直接用玻璃来做实验,目前应该有难度。 同学们想一想,双层玻璃比单层玻璃隔热更好,造成这种差别的关键因素在于玻璃本身还是它们的结构?

生:结构。

师:(板书课题:结构与保温)所以我们的问题可以修改成什么?

生:相同时间内,相同材料制作的单层结构和双层结构,哪一个隔热效果更好?

师:隔热效果怎么评价? 谁能把这个问题的评价标准具体一些?

生:相同时间内,相同材料制作的单层结构和双层结构的容器,哪一个里面的冰块融化速度更慢?

师:他的这个问题提得怎样? 谁来评价一下。

生:很好,用冰块的融化判断哪个隔热好。

师:这个问题还可以修改吗?

生 1:相同时间内,相同材料制作的单层结构和双层结构的容器,哪一个里面温水的温度变化慢?

生 2:相同时间内,单层结构塑料瓶和双层结构塑料瓶中的温水,哪一个温度变化慢?

师:我们的问题越来越便于研究了。 那是不是真的和大家所想的一样,双层结构的容器保温效果更好呢? 我们接下来就通过实验来验证。

(2)实验。

师:我们的材料超市里已经为大家准备好了一个单层的塑料瓶和一个双层结构的塑料瓶。 请同学们思考,除了这两个不同结构的塑料瓶之外,我们还需要哪些器材? 如何才能知道不同结构对热传递的影响? 可以四人小组先讨论讨论。

(学生分组讨论实验方案,教师巡视指导。)

师:哪组先来分享一下你们的实验方案,重点讲清楚收集哪些数据,怎么收集?

生:我们组打算在两个结构内倒入同样多的温水,再每隔 2 分钟用温度计测量两个瓶内温水的温度变化。

师:你们组想收集温度变化的数据,每隔 2 分钟收集一次。 其他同学认为这个组把他们的实验方案讲清楚没? 大家还有没有什么疑问?

生:还应该测量两个瓶内温水的初始温度数据。

师:为什么要测量两个瓶内温水的初始温度?

生:有可能两个温度不一样,这样会影响实验的科学性。

师:考虑得非常严谨,这种控制变量实验,就是要尽可能地控制可能会变化的量。 关于这个实验,还有需要补充的吗?

师:好,大家可以开始实验了,不过我这里还有几点提示。 (出示观察建议)

①每隔 2 分钟,同时观察两个结构的塑料瓶内水的温度,计时员负责提醒。

②把收集到的温度数据记录在《学生活动手册》第 5 页。

③思考这些数据说明了什么。

(学生分组实验,教师巡视指导)

(3)处理信息。

师:怎样使实验得到的数据变得有用? 首先要对这些数据信息进行处理。 统计图就是一种非常有用的数据处理方式(出示复式折线统计图)。 今天我们就要用这种复式折线统计图来处理数据,大家知道它是怎么绘制出来的吗? 请同学们先来观看一段微课。 注意它的绘制步骤。 (播放视频)

师:大家看明白了吗? 谁来说一说,复式折线统计图的绘制步骤。

生:一共有 4 步:先画一条横轴和纵轴;第二步,在横轴和纵轴上标上名称和单位;第三步,在两轴上相等距离画出刻度;第四步,交叉描点画线,和一条的折线图的画法是一样的。

师:说得非常正确,再提醒一点,我们在分刻度的时候要包括范围内的全部实验数据。大家学会了吗? 如果没问题,请同学们练习使用这种方式,处理刚才在实验中收集的温度数据。

(学生独立绘制复式折线统计图,教师个别指导)

师:比较我们收集到的温度变化数据,哪种结构内的水温下降得慢?

生:双层结构。 一开始起始温度是一样的,到 2 分钟时,单层的温度就比双层低了,4 分钟更低,一直到实验结束时,两组温度还是单层的低,双层的高。

师:其他小组的温度变化趋势和刚才这个小组一样吗?

生 1:一样。

生 2:双层结构内水的温度变化趋势比较平缓,温度变化幅度小,单层结构的温度变化幅度大。

师:想一想,玻璃窗设计成双层结构有什么好处?

生:设计成双层结构温度变化幅度小,更保温。

师:玻璃窗设计成双层结构,冬天室外较冷时,可以阻止室内的热向室外传递;夏天室外较热时,可以阻止室外的热向室内传递。 这主要是因为单层玻璃窗的内外温差较大,玻璃内外的空气都可以对流,热传递速度也快。 而双层玻璃内外温差相对减小,加上中间夹层静止的空气是热的不良导体,所以双层结构的玻璃窗就比较保温了。

(4)阅读。

师:了解了双层玻璃窗的保温原理,你能推测保温瓶的保温原理吗? (出示保温瓶)请同学们打开课本第 12 页,阅读“保温瓶的原理”。

(学生自主阅读)

师:谁来说说保温瓶是如何保温的?

生 1:瓶口的木塞是热的不良导体,双层结构又减少了热传导和热对流,里面的镀层又阻止了热辐射。

生 2:保温瓶采用了多种方式来尽可能地降低热传递的速度。

(5)迁移应用。

师:生活中通常多种热传递方式同时存在,保温就是尽可能减缓热传导、热对流、热辐射的速度。 冰淇淋冷藏箱的保温效果与哪些因素有关? 和冷藏箱外箱体的颜色有关吗? 我们还可以研究哪些问题? 同学们可以在课下自由组成研究小组,继续开展研究,为我们制作保温效果更好的冰淇淋冷藏箱做准备。

【教学反思】

本课借助对玻璃窗的观察,将学生的关注点聚焦到事物的结构角度,进一步锻炼学生提问题的能力。 结合学情,课前完成双层结构塑料瓶的制作,有效地节省了课堂时间。 同时借助学生实验前的猜想和假设,把握课堂教学的目标和核心,把时间留在对温度数据的处理和变化的分析上,取得了较好的教学效果。

【总结点评】

学生做完实验后,收获的不仅仅是实验结果本身,还有反思设计方案的能力、记录分析数据的能力是否提高等。 本节课,教师有意识地培养学生用复式折线图处理信息,将两组数据放在一起比较,更加直观地认识到不同的结构对热传递快慢的影响,双层结构可以减缓热传递的速度,解决制作冷藏箱的结构难题。 同时,引导学生用自己的话解释保温瓶的原理,用学到的知识解释生活现象,充分体现了科学来源于生活又回归生活。