4.13 固体也会热胀冷缩吗（教学设计）科学人教鄂教版三年级下册（新教材）

人教鄂教版（2024）科学三年级下册 《固体也会热胀冷缩吗》教学设计 课题 4.13 固体也会热胀冷缩吗 课型 新授课 教学目标 科学观念： 1. 通过铜、铁、铝的实验，知道固体具有热胀冷缩的性质。 2. 理解“温度变化—固体体积变化—实际应用”的逻辑关系，认识到科学原理对技术改进的支撑作用。 科学思维： 1. 对比铜锤加热前后通过铁环的差异、铝棒/铁棒加热时电路亮度变化，归纳“体积变化”的证据。 2. 结合高压电线冬夏松紧、瓶盖热水易开等现象，推理“热胀冷缩”对生活的影响。 探究实践： 1. 模仿“铜锤实验”，设计“铁棒/铝棒热胀冷缩”实验方案。 2. 规范使用酒精灯（外焰加热）、护目镜（安全防护），完成铜锤加热/冷却实验，记录《加热和冷却铜锤实验记录表》。 态度责任： 1. 对“固体体积随温度变化”产生好奇，主动参与实验设计与操作。 2. 遵守实验安全规则（如不触摸加热物体、戴护目镜），如实记录实验现象。 3.关注科技应用（如高铁无缝钢轨），体会“科学原理解决实际问题”的价值，树立工程思维意识。 教学重难点 重点： 1.过铜锤、铝棒、铁棒实验，探究固体热胀冷缩的性质。 2.掌握“假设-实验-验证”的科学探究方法。 难点： 1.理解“电路亮度变化”与“固体热胀冷缩”的关联。 2.将实验现象迁移到生活现象解释（如高压电线冬紧夏松、瓶盖易开）。 教学环节 教学过程 课堂导入 (一) 课堂导入：桥梁伸缩缝的秘密 (约5分钟) 1. 情境呈现 教师活动： 展示图“城市高架路伸缩缝”照片，提问：“桥梁为什么都有伸缩缝？如果没有会怎样？”（引导学生观察照片中伸缩缝结构）。播放10秒动画：模拟高温下桥梁无伸缩缝导致拱起、低温下收缩断裂的场景，追问：“这说明固体遇热遇冷时体积会变化吗？”猜想与假设 学生活动： 自由发言，猜测“伸缩缝是为了给固体膨胀留空间”，初步感知“固体体积随温度变化”。 设计意图：用生活实例，创设情境，激发探究欲，自然引出课题“固体也会热胀冷缩吗”。 课 程 学 习 (二) 探究活动一：铜锤实验——验证铜的热胀冷缩（25分钟）教师活动： 明确任务：结合图“金属铜会发生热胀冷缩吗？”，分发实验器材（铜锤、铁环、酒精灯、护目镜、冷水杯），强调安全规则：“酒精灯用外焰加热，戴护目镜，绝对不能用手摸加热后的铜锤！”。 分步指导： 步骤1（实验前）：学生尝试将铜锤穿过铁环，记录“能通过”（在《加热和冷却铜锤实验记录表》“实验前”栏“能通过铁环”打√）。 步骤2（加热后）：小组合作加热铜锤（酒精灯外焰，持续30秒），观察能否通过铁环（因膨胀变大，“不能通过”打√），教师巡视纠正操作。 步骤3（冷却后）：将热铜锤放入冷水杯（模拟遇冷），观察能否通过铁环（恢复常温后“能通过”打√）。 记录分析：引导学生填写记录表，提问：“铜锤加热后为什么不能通过铁环？冷却后又为什么能？”（引导说出“受热膨胀，体积变大；遇冷收缩，体积变小”）。 学生活动： 分组操作，如实记录现象（如“实验前：能通过；受热后：不能通过；遇冷后：能通过”）。 用简笔画在记录表旁绘制“铜锤加热前后大小变化”（如加热后画“胖铜锤”，遇冷后画“瘦铜锤”）。 设计意图：严格遵循实验步骤，通过“能否通过铁环”直观判断体积变化，培养动手能力与证据意识。 （二）探究活动二：铝棒与铁棒实验——电路法观察体积变化（15分钟） 教师活动： 明确任务：结合图“金属铝和铁会发生热胀冷缩吗？”，介绍“电路法”：“固体膨胀会挤压电路接触点，导致灯泡变暗或不亮；收缩则接触变好，灯泡变亮。” 分步操作： 步骤1（加热铁棒）：将铝棒和铁棒接入简单电路（电池、导线、小灯泡），闭合开关观察亮度（正常发光）；用酒精灯加热铁棒（外焰，30秒），观察灯泡变化（因铁棒膨胀，接触不良，灯泡变暗或不亮），记录现象。 步骤2（加热铝棒）：待铁棒冷却后，用同样方法加热铝棒，观察灯泡变化（铝棒膨胀，灯泡变暗），记录现象。 引导推理：提问：“灯泡变暗说明什么？（固体膨胀，体积变大，电路接触变差）这证明了铝和铁有什么性质？”（热胀冷缩）。 学生活动：分组操作电路，记录“加热铁棒时灯泡变暗，加热铝棒时灯泡变暗”，用“√”标记“体积膨胀”现象。 设计意图：通过图“电路法”实验，突破“抽象体积变化”难点，用直观的电路亮度变化证明热胀冷缩。 （三）探究活动三：研讨与应用——生活现象解释（12分钟） 教师活动： 研讨结论：结合图“研讨”问题，引导学生总结：“铜、铁、铝实验共同说明什么结论？（固体有热胀冷缩的性质）”。 生活现象分析：展示配图，分组讨论： 高压电线：夏季温度高→电线膨胀变长→松垂；冬季温度低→电线收缩变短→紧绷。 瓶盖热水易开：瓶盖受热膨胀→内径变大→易拧开。 鸡蛋冷水易剥：蛋壳遇冷收缩快，蛋白收缩慢→分离。 拓展应用：结合图“中国高铁无缝钢轨”，播放30秒高铁行驶视频，讲解：“普通铁轨有缝隙（防热胀冷缩变形），高铁用无缝钢轨（焊接长轨），通过‘锁定轨温’技术（控制温度在25℃左右）减少膨胀，提高平稳性。” 学生活动：分组汇报生活现象解释，用“因为……所以……”句式（如“因为瓶盖受热膨胀，所以热水烫后易打开”）。 设计意图：从实验到生活，实现“科学概念—生活应用—科技前沿”的迁移，培养工程思维。 课堂 小结与课后作业 (三) 课堂小结：联系生活，学以致用 (约10分钟) 教师用“热胀冷缩三字经”总结：“固体体，会变形，热胀大，冷缩紧；桥有缝，电有隙，用科学，解难题。”（结合板书简笔画）。 学生齐呼口号：“热胀冷缩我知道，科学实验要记牢！” 课后作业（分层设计）： 1.基础作业：完善《加热和冷却铜锤实验记录表》，用简笔画补充“铁棒/铝棒加热时电路变化”。 2.实践作业：观察家中1个固体热胀冷缩现象，拍照记录并写50字说明。 3.拓展作业：搜集“高铁无缝钢轨”资料，下节课分享“科学家如何解决热胀冷缩问题”。 板书设计 第13课 固体也会热胀冷缩吗 【问题站】桥梁为什么有伸缩缝？ → 固体遇热遇冷，体积会变化！ 【实验舱1】铜锤实验 器材：铜锤、铁环、酒精灯、护目镜 记录表（学生填写，贴此处）： | 实验过程 | 能通过铁环 | 不能通过铁环 | 结论 | | 实验前 | √ | | 铜锤原大小 | | 受热后 | | √ | 受热膨胀↑ | | 遇冷后 | √ | | 遇冷收缩↓ | （学生简笔画：胖铜锤→瘦铜锤） 【实验舱2】铝/铁棒电路实验 方法：电路法（加热→灯泡变暗=体积膨胀） 现象：加热铁棒/铝棒→灯泡变暗（膨胀） 结论：铁、铝也有热胀冷缩性质 【应用场】生活现象 1. 高压电线：夏松（热胀）冬紧（冷缩） 2. 瓶盖：热水烫→膨胀易开 3. 鸡蛋：冷水冲→蛋壳收缩易剥 （贴学生拍摄的“瓶盖/鸡蛋”照片） 【拓展营】高铁无缝钢轨 普通铁轨：有缝隙（防胀缩） 高铁钢轨：无缝焊接+锁定轨温（更平稳） （简笔画：带缝隙的铁轨 vs 无缝高铁轨道） 科学结论：固体有热胀冷缩性质，生活应用真奇妙！ 教学反思 成功之处 实验安全与规范：通过“护目镜佩戴”“酒精灯外焰加热”等细节指导，学生操作零失误，90%小组能独立完成铜锤实验。 难点突破有效：“电路法”实验用灯泡亮度变化直观展示体积变化，85%学生能解释“变暗=膨胀”的原理。 生活联系紧密：结合图生活现象与科技应用，学生能主动用“热胀冷缩”解释身边问题（如“妈妈用热水开罐头”）。 改进方向 差异化指导：对电路连接不熟练的小组，提供“预接电路组件”，降低操作难度。 深度拓展：部分学生对“锁定轨温”技术理解模糊，可增加“不同温度下钢轨长度变化”模拟实验（用弹簧代替钢轨）。 评价多元：除实验记录表外，增加“实验操作星级评价”，全面反馈学生表现。 1 学科网（北京）股份有限公司 $