4.1《温度与水的变化》教学设计-2023-2024学年科学五年级下册教科版（2017）

《温度与水的变化》 【教学目标】 1.科学观念：通过观察水的加热和冰的融化实验，知道水通常以固态、液态、气态的形态存在，认识到形态变化取决于温度。 2.科学思维：在水的加热实验中，记录和综合分析水沸腾后的温度变化和形态变化，用证据来检验自己的假设，能理解热是能量的一种表现形式，能推理出热量变化导致了物体温度变化。 3.探究实践：在进行水的加热实验中，能制订比较完整的探究计划，能与同学深入交流探究的过程与结论。 4.态度责任：能用物态变化的知识解释自然界中的有关现象，增进喜爱观察物态变化的感情。 【教学重难点】 重点：观察给水持续加热、停止加热和继续加热过程中，水的温度和形态发生的变化。 难点：根据实验现象，分析水的温度、形态变化与热量的关系。 【教学过程】 一、聚焦 师现场从保温壶里倒出一杯水，给学生轻轻触摸。 师：轻轻摸一摸这杯水，你们有什么感觉？ 生1：很烫。 生2：这是一杯热水。 师：这杯水摸上去很烫，换句话说它的温度较高。我们用温度来表示物体的冷热程度。（出示“温度”板书）还有同学说这是杯热水，它是热的，这个“热”我们可以理解为“热能”，它是能量的一种形式。一杯热水，它的温度较高，我们说它具有的热能较多，同样一杯水，如果它是冷水，温度较低，我们说它具有的热能较少。（出示“热能”板书） 师：还是这杯水，我将它放在这里不做任何处理，一段时间后它的温度会如何变化？ 生：下降。 师：温度下降代表它具有的热能怎么样？ 生：减少 师：减少的热能去了哪里？ 生：散发到了空气里。 师：我们将水传递到空气当中，也就是水减少的这部分热能称为热量。还是这杯水，现在我想让它的温度升高，怎么办？ 生3：用火给它加热。 师：为什么用火给水加热，水的温度就能升高呢？ 生4：因为火具有热能，火将热能传递给水，水的温度就升高了。 师：所以加热的时候水的温度升高是因为我们的火把热传递给了水，水具有的热能增多了。那么增多的这一部分热能，我们把它称之为热量。温度的变化与我们的热能、热量存在关系。（出示“温度变化”的板书）存在什么样的关系呢？温度变高，热能、热量怎么变化？ 生5：温度变高，热能和热量就变高；温度变低，那么热能和热量就会变少。 师：你们同意吗？还有没有同学能表述得更清楚一点？ 生6：我觉得在温度变低的时候，应该是热量散发，然后热能变少。 师：我们今天要来学习温度与水的变化，看一看它们与热能、热量有什么样的联系。（板书课题） 二、探索与研讨 师：还是这杯水，如果我用一个酒精灯对它进行加热，刚刚讨论过，水的温度会升高。我继续加热，持续的加热呢？水的温度会怎么变？这杯水会有什么变化？ 生1：水会沸腾？ 师：我们三年级的时候学习过，对水持续加热，水会沸腾起来。回忆一下，水沸腾的时候会观察到什么现象？ 生2：水的表面会有很多小气泡。 师播放给水加热，开始有小气泡冒出的视频。 师：老师现在给这个水加热，开始有气泡冒出来了，这个时候水沸腾了吗？ 生：没有 师：刚刚说有气泡冒出的时候水就沸腾了呀，怎么现在就没有了呢？ 生3：水沸腾的时候气泡应该更多一些，剧烈一些。 师播放继续给水加热，开始有大气泡冒出的视频。 师：现在呢？水沸腾了吗？ 生：没有 师：怎么还没有沸腾呢？ 生4：因为沸腾时候的气泡还要更大一些。 师播放水沸腾时候的时候视频。 师：现在呢？水沸腾了吗？ 生：沸腾了 师：沸腾的时候会有什么现象？ 生5：气泡很密，而且很多还很大。 师：非常好。记住这个现象，等一下我们会用到。水沸腾后，老师还是不断对水进行加热，我想问一问大家，你认为这个时候水的温度会怎么变化？你这样想的理由是什么？ 生6：我认为这时候水的温度它会继续升高。因为这个火它是一直持续在燃烧，火的温度很高，火还在给水持续不断的提供热量，所以水的温度会升高。 生7：我觉得这个水它在上升到一定温度以后，会停止在那个温度不再上升。因为这个火它就算一直在给水加热，但火它的热量也是有一定的限制的。它把自己的热量传递给水以后，水它到了应有的那个热量以后，水的温度就应该不在增加了。 师：那你觉得到了什么程度，它就不会增加了呢？水沸腾之后，它的温度还会增加吗？ 生7：我认为还会继续增加，增加到这个水和火一样的温度就不再增加了。 师：老师给大家补充一点小知识啊。水沸腾的时候一般是在100℃左右，而我们的酒精灯一般情况下，它的火焰温度是在400-500℃左右。那也就是说你认为水沸腾之后温度还会持续升高到400-500℃左右的时候才停止，不再上升，是这个意思吗？ 生7：是的。 生8：我认为水沸腾后温度达到100℃就不再升高，因为水沸腾后水会蒸发，也就是水会变成水蒸气，热随着水蒸气散发到了空气中，水的温度就不再升高了。 师：你说的100℃是指水沸腾了呢还是就是100℃。 生8：就是100℃。 师：大家可能印象里面水沸腾的时候是100℃，但是这个是一种理想的情况下，也就是说在一个标准大气压的情况下，并且这个水是纯净水，没有任何的杂质，它才是100℃。但实际上我们在做实验的时候，水沸腾的温度可能是在100℃左右。 生9：我认为水的温度会持续不断地升高，因为酒精灯在不断给水提供能量。 师：大家好像都是有理有据的，彼此都不能说服对方。那么我们要通过实验来验证一下：水沸腾后对它持续进行加热，水的温度怎么变化呢？我们怎么去设计这个实验？ 生10：我们需要用我们桌子上的材料，再用容器装纯净水，在里面放入温度计，再把酒精灯给点燃。每隔一分钟记录一次水的温度。 生11:我们可以在三脚架上放上石棉网，让装水的杯子可以搁在上面，再放到一个点燃的酒精灯，这样我们就保证了有给水加热的装置。我们为了更好地记录数据，需要一个温度计。如果用手拿着温度计，手会发抖可能导致数据不准确。所以我们需要用铁架台固定温度计，然后每隔一段时间记录实验数据。 师：你是思考的真全面，注意到了很多的细节。我们来看一下我们的实验装置。用一个铁架台固定温度计测量水的温度，用锥形瓶装上水，用酒精灯对这个水进行加热。中间的石棉网起到了支撑锥形瓶和让它均匀受热的作用。实验步骤：组装实验装置，然后点燃酒精灯，给水进行加热，等水沸腾之后开始计时，每隔一分钟记录一次水的温度，把它记录在实验报告单上。实验的过程当中一定要注意：第一个规范使用温度计，温度计不能碰到杯底或者是杯壁，这样会造成实验数据的不准确；第二个实验的过程当中要注意酒精灯的使用安全，实验结束之后及时熄灭酒精灯；最后我们在实验的过程当中，三脚架、石棉网、锥形瓶温度很高，大家注意你们的胳膊、手不要碰到了，小心烫伤。下面请材料员领取材料开始实验吧！ 学生进行小组实验，以小组为单位，利用酒精灯持续给水加热，水沸腾后开始计时，记录水的温度，每隔一分钟记录一次实验数据，最后将实验结果汇总到班级记录表中。 师：现在同学们都完成了实验，你们刚刚是按照我们的要求来进行实验的吗？ 生：是的。 师：那也就是说我们的实验数据都是有效的。我们一起来观察一下各组数据，从我们各组的实验结果当中，你们发现了什么？水沸腾后，水的温度如何变化呢？ 生1：我发现水沸腾后，水的温度一直在103℃左右，在这个区间维持稳定。也就是说水沸腾后持续加热，水的温度维持不变。 生2：我发现水沸腾后水的温度会先上升，再下降。 生3：我们小组水沸腾之后，它的温度就一直在降低。 师：那你观察一下其他小组，也是这样吗？ 生3：其他小组有的跟我们一样，在降低，有的在升高，还有的是升高以后又降低了。 师：整体来看，结合8组的数据，你认为水沸腾后持续加热，水的温度会怎么变化呢？ 生3：温度不是很确定。 生4：我们可以先看第2组和第4组的数据，他们达到103℃就开始下降，其他小组因为水温没有到达103℃，所以一直在上升。 师：你观察得真仔细！其他同学还有补充吗？ 生5：我们这组的数据不是很稳定，一会变高，一会变低，像做过山车一样。 师：你用了坐过山车来形容你们的数据，但我们看看你们小组的数据，一百零二点四、一百零二点三、一百零二点六、一百零一点九。它的这个变化实际上都是零点几摄氏度，变化不大。我们同学们非常棒，都在认真记录数据，并且可以仔细分析数据。但是我们综合看全班的八组数据，我们可以把它们做一个近似的处理，认真观察，就想刚刚第一位同学说的，水沸腾后持续进行加热，水的温度基本维持恒定，是不变的。我们这个数据有一些细微的差别，可能是由于我们用的是电子温度计，它非常灵敏，所以是存在一定的误差的。 师：这个现象十分有趣，水的温度维持稳定，我们可以把它看作是不变的。水的温度不变意味着水的什么也没有变？ 生：热量。 师：具有的热能没有变。但是我们的酒精都还在对水持续进行加热，还在不断给水热量。但是水沸腾后水温不变了，这个现象怎么解释呢？ 生1：水沸腾之后，它会产生水蒸气，然后这个水蒸气就把热量带走了。 生2:我觉得这个热量应该从杯壁流出来散发到周围的环境中。 生3：我不同意生1的看法。我们看这个杯子，它上面是有一个盖儿的，一般的水蒸气升不上去，极少能离开这个杯子，所以它带走的热量可以忽略不计。 师：我看到有人摇头了，谁想说说自己的看法。 生4：我要反驳一下生3的说法。我们小组发现的是我们在第一分钟开始记录的时候，瓶盖上方是没有出现很明显的水蒸气的。我们猜测刚开始对水加热，产生的水蒸气比较少，所以它带走的热量不多，这个火持续对水加热，还能使水的温度升高。最后第三第四分钟的时候，水蒸气从瓶口冒出来的量已经非常多了，所以说它带出的热量变多了。然后这个火它加热的热量已经赶不上这个水蒸气带出的热量，所以它就已经开始在下降了。 师：你还对你们小组观察到温度的细微下降做出了解释，很棒。关于瓶盖老师要做一点解释，它其实不是一个密封性特别好的盖子，因为它上面有一个孔，我们为了让它固定温度计，让它不要晃，不要碰到我们的杯壁，造成实验数据的影响。所以呢我们的水蒸气产生之后，它仍然是可以从盖子里面冒出来的，而且大部分的水蒸气都可以冒出来。 生3：我还是认为冒不出来，因为我没看见。 师：我们学习过，水蒸气它是无色无味透明的气体，看不见摸不着，它能不能冒出来我们看不见。 生4：我看得见，那个瓶口冒出的白汽就是水蒸气。 生5：那不是水蒸气。 师：那你告诉他，那是什么？ 生5：我不知道，但肯定不是水蒸气。 师：水蒸气看不见，摸不着，这是它的性质，所以你看见的白雾它不是水蒸气，大量的水蒸气是通过我们的瓶盖冒出来了。这个水变成水蒸气过程实际上是水状态发生的改变，有液态变成气态。而水在沸腾的时候，大量的水变成了水蒸气，这一个状态的改变需要消耗热量。所以酒精灯给水提供的热量正好用来让水大量转化为水蒸气，发生这个状态的变化。（出示“状态变化”的板书。） 三、拓展 师：我们可以看到水温度的变化，与热能热量有关，水状态的变化，也与热能和热量有关系。根据我们今天所学的知识，同学们想一想，如果还是这杯水。水具有的热能持续的减少了，会发生什么？ 生1:水温会下降。 师：继续减少呢？ 生2：水温会越来越低。 师：再减少呢？ 生3：降低到一定温度，就不会再降低了。 师：它会发生什么现象？ 生：结冰。 师：水结冰的过程当中，注意是“过程”当中，“过程”是什么意思呢？就是水正在变成冰，但是没有全部变成冰，这叫做“过程”。跟水沸腾是一样的，水在变成水蒸气，但是我们的瓶子里面还有水，就叫水沸腾的过程中。水结冰的过程当中，你们认为水的温度会变吗？ 生4：我觉得会变，因为只有温度下降到可以结冰的温度水才能结冰。 师：水在温度降低达到可以结冰的温度的过程中，是水的热能还在持续减少。现在我们讨论的是水结冰的这个过程，再思考一下。 生5：因为水结冰多余的热量会流失。 生6：我认为温度不会变。因为水的热量在减少，水液体的那个状态，无法适应这个温度所以会结冰。水结冰时水要从液体状态变成固体状态，这需要能量。 师：你关注到了水结冰过程中水的状态发生变化。非常棒。 2.全班共学 师：学习完这节课，你还有什么问题？ 生1：给水加热，不到沸点，水的温度会升高吗？ 生2：水的温度会升高。因为没有到沸点，那水就没有到那个临界点，然后它就会努力到达。如果是继续给它加热，也就是给水热量那么水的温度会升高。直到达到沸点就不再变化。 师：在水沸腾之前，我们给水提供热量，水的温度会不断的升高，因为它具有的热能增多。但是如果水达到沸腾之后，水能够储存的热能已经到达它的极限了，再给它热水接受不了，它就只能用来发生状态的变化，水大量转化为水蒸气，它就沸腾了。 生3：假如说给水加热的时候我不让它产生的水蒸气出去，会发生什么？ 生4：水蒸气出不去，就会在瓶子里聚集，它就又会变成水。 师：这是你的看法，同学们回去以后可以查一查，如果这是一个密闭性非常好的容器，我们不断给里面的水加热，里面的水会发生什么变化？ 【反思】 一、设计意图 基于对教材的分析和对学情的了解，本课对于三年级已经进行过探究的内容和对于五年级学生而言能基于已有经验准确做出判断的问题做了弱化处理，比如水的三态变化、给水加热后水温的变化以及停止加热水温的变化等内容。 聚焦部分，通过谈话方式，了解学生的前概念，将学生的表达进行提炼、总结，给学生初步建构“热能”“热量”的概念，让学生能尝试用热学知识解释水温变化的原因，即水温的变化实际是水具有的热能发生变化，有热量传递给水或者水将热量传递出去。探索与研讨环节，重点研究水沸腾后持续给水加热，水的温度变化情况。学生通过推测论证、实验探究、分析数据，会发现水沸腾后持续给水加热，水温基本保持不变。再尝试用热学知识对这个现象进行解释，从而加深对“温度”“热能”“热量”之间关系的理解，为本单元后面的学习奠定基础。拓展部分，引导学生思考如果水的热量持续减少会发生什么？水结冰的过程中水温是否发生变化？再通过谈本节课的收获和疑惑，让学生对本节课的学习达到更深的层次。 二、实施效果 经过多次试教，对教学设计不断优化，整节课学生的思维被激活了，有很多学生的表达非常出彩，逻辑清晰，有理有据。本节课基于学情，对教材进行了处理，弱化学生已经探究过的以及根据已有经验能准确做出判断的问题，将主要的教学时间来进行水沸腾后持续加热的水温变化的探究，将学生带入深度学习的状态。今天课堂氛围非常活跃，师生互动、生生互动很多，质量也比较高。教师在教学过程中要敢于放手，注意层次，善于引导和挖掘，听取学生的回答后再将学生的语言转化为科学的表达，提炼出科学概念，总结出科学规律，而不是教师过早介入或者硬生生“端给”学生。这样有利于学生的内化，也能很好地激活学生，调动学生的积极性。通过本节课的学习，学生初步建构了“温度”“热能”“热量”的概念，并能用“热能”“热量”来解释水温度的变化以及水状态的变化，很好地达成了本课的教学目标，为《热》单元后面的教学奠定了基础。 三、改进方案 回顾本节课，也还有些不足，在以后的教学中要注意。一是评价要及时，方式和语言要多样。这就需要再以后备课的过程充分预设，课堂上能与学生产生更多的碰撞，抓住学生交流的关键词和亮点，及时评价，让及时且多样的评价助力课堂。二是要站在儿童的视角，给学生搭建脚手架。以拓展部分为例，水的热量持续减少，水温会降低，继续减少水会结冰。但是教师忽略了中间的状态，水温下降到室温就不再下降了，如果环境温度下降到0度以下水才会结冰。如果把中间状态分析清楚，扶一扶学生，学生后面分析水结冰的过程中温度的变化情况也能说得更清晰。三是优化师生互动的表达和引导。青年教师很容易在学生被激活后，担心“拉不住学生”“控不住场”，而不敢放手，早早介入生生互动中，有时候的引导也过于生硬。教师在教学中要相信学生，让学生能说、敢说，优化教学流程，在适当引导的前提下，给足够的时间学生去思考、交流，产生深度的思维碰撞，这样才能让科学课堂变得更加有科学味。 学科网（北京）股份有限公司 $$