4.5《热在水中的传递》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册教科版

五年级下册科学第四单元《热》 第5课《热在水中的传递》教学设计 一、设计依据 本课教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》“物质的结构与性质”核心概念，聚焦“热的传递方式”学习内容，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养的培养要求。教学以学生的生活经验为起点，通过递进式的探究活动，引导学生认识热对流现象，理解热在水中的传递方式，并将其迁移到空气的热对流中，体会科学知识与生活的紧密联系，培养学生的科学探究能力与迁移应用能力。 二、教材分析 《热在水中的传递》是教科版小学科学五年级下册“热”单元的第5课。本单元前几课学生已学习了热传导的概念，本课则聚焦热对流现象，是热传递方式的重要组成部分，也是对热传递知识的补充与深化。 教材内容分为四个板块： 1. 聚焦板块：从“给水加热”的生活场景切入，提出“热在水中是如何传递的？与在金属中的传热方式相同吗？”的核心问题，引发学生对水中传热方式的思考； 2. 探索板块：设计两个递进式探究活动——一是通过“试管上端加热”的想象与预测，引发学生对水中传热方式的认知冲突；二是通过烧杯底部加热、观察红墨水流动的实验，直观感知水的对流现象，理解热在水中的传递过程； 3. 研讨板块：围绕两个核心问题展开讨论，梳理热在水中的传递特点，建立热对流的概念； 4. 拓展板块：将热对流的知识迁移到空气加热的场景中，引导学生推测房间里空气的热对流过程，实现知识的迁移与应用。 本课内容既承接了前几课的热传导知识，又为后续学习热辐射、保温技术奠定基础，在单元中起到承上启下的关键作用，同时教材设计注重探究性与迁移性，为培养学生的科学探究能力和迁移思维提供了良好载体。 三、学情分析 五年级学生已具备以下基础： 1. 知识基础：学生已经学习了热传导的概念，知道热可以从高温物体传向低温物体，对生活中“水烧开”的现象有一定的感性认知，但尚未形成“热对流”的科学概念，不清楚热在水中的传递方式与金属中的差异； 2. 能力基础：经过四年的科学学习，学生已掌握基本的实验操作技能，能独立完成简单的观察实验，具备初步的小组合作与交流能力，但在分析实验现象、建立科学概念的过程中，仍需教师的引导； 3. 认知特点：学生好奇心强，对动手实验充满兴趣，乐于观察生活中的现象，但抽象思维仍处于发展阶段，需要借助直观的实验现象来理解抽象的科学概念，同时在将水中的热对流知识迁移到空气中的过程中，需要教师的启发与引导。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道热在水中是以对流的方式传递的，理解热对流的形成过程； 2. 了解热对流不仅存在于水中，也存在于空气中，知道空气的热对流与水的热对流具有相同的特点； 3. 能区分热传导与热对流的不同，认识到热对流是流体（水、空气）特有的热传递方式。 （二）科学思维目标 1. 能基于生活现象和已有知识，对热在水中的传递方式作出合理假设； 2. 能通过分析实验现象，推理得出热对流的形成原因，发展对比分析、归纳概括的逻辑思维能力； 3. 能将水中的热对流知识迁移到空气中，推测空气的热对流过程，发展迁移应用的科学思维。 （三）探究实践目标 1. 能设计并完成观察实验，通过观察红墨水在加热水中的流动，感知水的对流现象； 2. 能规范进行实验操作，准确观察、记录实验现象，并对实验现象进行分析整理； 3. 能在小组合作中明确分工，有序完成实验探究任务，提升动手实践与合作交流能力。 （四）态度责任目标 1. 对探究热在水中的传递现象产生浓厚兴趣，乐于参与科学探究活动； 2. 养成严谨细致、实事求是的科学态度，如实记录实验现象，尊重实验事实； 3. 感受科学与生活的紧密联系，体会科学知识在解释生活现象中的作用，树立用科学知识认识世界的意识。 五、教学重难点 教学重点：通过实验观察，认识热在水中的对流现象，建立热对流的科学概念。 教学难点：理解热对流的形成原因，区分热传导与热对流的不同，并能将热对流的知识迁移到空气中。 六、教学准备 （一）教师准备 1. 教学课件（包含水烧开的视频、实验步骤演示视频、热对流动画、生活对流现象图片等）； 2. 演示实验材料：试管、试管夹、酒精灯、火柴、水、烧杯、三脚架、石棉网、红墨水、滴管、感温粉末； 3. 安全提示牌、实验记录表、板书贴纸。 （二）学生准备（每组一套） 1. 探究活动材料：烧杯1个、三脚架1个、石棉网1个、酒精灯1个、火柴1盒、红墨水1瓶、滴管1支、水、实验记录表； 2. 安全防护材料：湿布1块、盛有冷水的水槽1个。 七、教学过程 （一）聚焦：生活情境导入，提出核心问题（5分钟） 师：同学们，上课！大家都帮爸爸妈妈烧过水吧？我们给水加热的时候，锅底部的水先热，然后过一会儿，整锅水都会烧开，对吧？那大家有没有想过，热在水中是怎么传递的呢？和我们上节课学的热在金属中的传递方式一样吗？ 生1：我觉得不一样，金属是靠接触传热的，水好像不是。 生2：我觉得水烧开的时候，水会上下翻滚，可能热是跟着水一起动的。 生3：我猜热是从锅底往上跑的，和金属里从一端传到另一端不一样。 师：大家都有自己的猜测，那热在水中到底是怎么传递的呢？这就是我们今天要探究的科学问题——《热在水中的传递》（板书课题）。 师：今天这节课，我们就一起来探究热在水中的传递方式，看看和热在金属中的传递有什么不同。 （二）探索一：预测试管中水的传热方式（7分钟） 师：首先，我们来做一个想象实验。老师这里有一根细长的试管，里面加入三分之一的水，如果我们给试管的上端加热，大家猜一猜，试管里的水会怎么变热？水的另一端，也就是试管底部，会不会也变热？请大家在活动手册上用箭头画出热传递的方向。 （学生独立思考，在活动手册上画出箭头，教师巡视） 师：谁来说一说你的猜测，为什么这么画？ 生1：我觉得热会从上端往下传，和金属里一样，所以箭头是从上到下的，底部的水也会变热。 生2：我觉得水不会像金属那样传热，上端加热的话，只有上面的水会热，底部的水不会热，箭头只画在上端。 生3：我觉得水受热会往上跑，上端加热的话，热的水会停在上面，底部的水不会热，所以底部还是凉的。 师：大家的猜测出现了分歧，到底哪种是对的呢？我们来做个小实验验证一下。老师给试管上端加热，请大家观察试管里的水，过一会儿，我们用温度计测一下底部的水温。 （教师演示实验，给试管上端加热，加热一段时间后，用温度计测量试管底部的水温，发现底部水温几乎没有变化） 师：大家看到了吗？试管上端的水已经开始冒热气了，但是底部的水还是凉的，这说明什么？ 生1：说明热在水里不是像金属那样，从上端直接传到下端的。 生2：说明水的传热方式和金属不一样，金属是热传导，水不是。 生3：只有加热的地方水会变热，底部的水没有变热，说明热没有传到底部。 师：说得非常好！这就说明，热在水中的传递方式和在金属中不一样，热传导在水中的效果很弱，尤其是当我们给上端加热时，底部的水很难变热。那如果我们给试管底部加热，水又会怎么变热呢？大家猜一猜。 生1：我觉得底部的水受热会往上跑，上面的冷水会往下流，这样循环起来，整杯水都会变热。 生2：我觉得热会跟着水一起流动，从下往上，再从上往下，形成循环。 师：大家的猜测很有道理，接下来我们就通过实验，来看看水在加热时到底是怎么流动的。 （三）探索二：观察烧杯中加热水的对流现象（18分钟） 1. 设计实验方案，明确实验要求 师：我们怎么才能清楚地看到水在加热时的流动呢？大家有什么办法？ 生1：可以在水里加一点颜色，比如红墨水，这样就能看到水怎么流了。 生2：可以加一些感温粉末，水流动的时候，粉末也会跟着动，就能看到流动方向了。 师：大家的想法都非常棒！老师给大家准备了红墨水，我们就用红墨水来做标记，观察水的流动。实验步骤是这样的：① 在大烧杯里注入三分之一的清水；② 用滴管吸取红墨水，伸到水下待加热的地方，挤出2滴红墨水；③ 用酒精灯给烧杯底部的一侧加热，观察加热后的水是怎么流动的，以及水中的颜色怎么变化。 师：实验中大家要注意安全：① 加热时，烧杯要放在石棉网上，均匀受热；② 不要用手触摸烧杯，防止烫伤；③ 酒精灯的使用要规范，点燃时用火柴，熄灭时用灯帽盖灭，不能用嘴吹；④ 实验过程中，眼睛要离烧杯远一点，防止热水溅出；⑤ 实验结束后，用灯帽盖灭酒精灯，整理好实验材料。 2. 学生分组实验，教师巡视指导 师：现在，请每组的材料员领取实验材料，开始实验，记录员认真观察水的流动和红墨水的变化，把看到的现象记录下来。 （学生分组实验，教师巡视，重点指导：① 学生是否能将红墨水挤到烧杯底部；② 引导学生观察红墨水的流动方向，是向上还是向下；③ 提醒学生注意安全，避免烫伤；④ 引导学生思考水流动的原因） 3. 小组汇报交流，梳理实验现象 师：时间到，请大家熄灭酒精灯，把实验材料整理好。哪个小组先来分享你们看到的现象？ 生1：我们看到，红墨水被加热后，先往上跑，到了水面，然后又向四周散开，再沿着烧杯壁往下流，流到加热的地方，又往上跑，一直循环。 生2：我们看到，加热的地方水往上流，没有加热的地方水往下流，红墨水跟着水一起流动，形成了循环。 生3：我们发现，热的水会往上跑，冷的水会往下流，这样循环起来，整杯水都被加热了，红墨水也慢慢扩散到了整个烧杯里。 师：大家都观察得非常仔细！那大家想一想，为什么热的水会往上跑，冷的水会往下流呢？ 生1：因为水受热后会变轻，所以往上浮；冷水比较重，就会往下沉。 生2：水受热后体积会变大，密度变小，所以会上升；冷水密度大，就会下降。 师：说得太对了！水受热后，体积膨胀，密度变小，就会向上流动；上方的冷水温度低，密度大，就会向下流动，这样就形成了水的循环流动，热也跟着水一起传递到了烧杯的各个部分，这种传递方式就叫做热对流（板书概念）。热对流是流体，也就是水和空气特有的热传递方式，和我们之前学的热传导不一样。 师：大家再回忆一下，我们给试管上端加热的时候，底部的水为什么不会变热？ 生1：因为上端加热的话，热的水在上面，密度小，不会往下沉，冷水在下面，也不会往上流，所以形成不了对流，底部的水就不会变热。 生2：只有从底部加热，才能让热的水往上跑，冷的水往下流，形成对流，整杯水才会变热。 师：没错！只有当我们给容器底部加热时，水才能形成对流，热才能传递到整个容器中。如果给上端加热，就无法形成对流，热只能靠微弱的热传导传递，所以底部的水很难变热。 （四）研讨：梳理热对流的特点，对比热传导与热对流（8分钟） 师：通过刚才的实验，我们来讨论两个问题。第一个问题，试管中的水是如何传热的？谁来回答？ 生1：试管中的水是通过热对流传热的，当我们给底部加热时，热的水往上跑，冷的水往下流，形成循环，把热传递到整个试管里。 生2：如果给上端加热，水不能形成对流，只能靠微弱的热传导传热，所以底部的水很难变热。 师：说得非常清楚！第二个问题，在烧杯底部的一侧加热，烧杯内的水都会变热吗？热是怎样传递到这杯水的各个部分的？ 生1：烧杯里的水都会变热，因为底部加热的地方水受热上升，冷的水下降，形成对流，把热传递到了各个部分。 生2：热是跟着水一起流动的，通过水的循环流动，把热从加热的地方传递到了整个烧杯里。 师：大家都理解得非常好！那我们来对比一下，热对流和我们上节课学的热传导有什么不同？ 生1：热传导是在固体里发生的，比如金属；热对流是在液体和气体里发生的，比如水和空气。 生2：热传导是热从高温物体直接传到低温物体，不需要物体流动；热对流是热跟着物体一起流动，通过物体的循环流动传递热量。 生3：热传导是从高温端传到低温端，热对流是形成循环，把热传递到整个空间。 师：总结得非常全面！热传导是固体中热传递的主要方式，依靠分子的振动传递热量，物体本身不发生流动；热对流是流体中热传递的主要方式，依靠流体的循环流动传递热量，物体本身会发生流动。 （五）拓展：空气的热对流（5分钟） 师：热对流不仅存在于水中，也存在于空气中。冬天，我们在房间里使用取暖器时，房间里哪里的空气先热起来？房间里上部空气的温度和下部空气的温度哪里更高？房间里的空气是怎样逐步达到全部变热的？请大家在活动手册上用箭头和文字表示出来。 （学生独立思考，在活动手册上画出空气的流动方向，教师巡视指导） 师：谁来说一说你的想法？ 生1：取暖器在房间的下部，加热的空气会往上跑，房间上部的空气温度更高；上部的冷空气会往下流，被取暖器加热，再往上跑，这样循环起来，整个房间的空气都会变热。 生2：我觉得空气的对流和水的对流是一样的，热空气上升，冷空气下降，形成循环，把热传递到整个房间。 师：说得非常对！空气和水一样，受热后密度变小，会向上流动；冷空气密度大，会向下流动，形成空气的热对流，所以取暖器附近的空气先被加热，然后热空气上升，冷空气下降，循环流动，让整个房间都变热了。 师：生活中还有很多热对流的现象，比如烧水时水的对流、烧开水时热气的流动、风的形成，都是热对流的作用，大家课后可以继续观察生活中的热对流现象。 （六）全课小结（2分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起探究了热在水中的传递方式，大家有哪些收获呢？ 生1：我知道了热在水中是以对流的方式传递的，热的水上升，冷的水下降，形成循环。 生2：我知道了热对流和热传导不一样，热对流是流体特有的传递方式，物体本身会流动。 生3：我知道了空气也会发生热对流，和水的对流是一样的，热空气上升，冷空气下降。 师：大家的收获都非常多！通过今天的学习，我们认识了热对流现象，知道了热在水中和空气中都是通过对流的方式传递的，和热在金属中的传递方式不同。生活中还有很多热对流的应用，大家可以用今天学到的知识去解释这些现象。 （七）板书设计 热在水中的传递 热在水中的传递方式 热对流：热的水（密度小）上升，冷的水（密度大）下降 → 循环流动，传递热量 热传导：效果弱，上端加热时，底部水难变热 热对流与热传导的对比 传递方式 适用范围 传递特点 热传导 固体 物体不流动，热从高温端直接传到低温端 热对流 液体、气体 物体循环流动，热随物体流动传递 生活中的热对流 烧水、房间取暖、风的形成 八、教学反思 本节课的设计以学生的生活经验为起点，通过想象预测、实验验证、对比分析、迁移拓展的流程，引导学生认识热对流现象，建立热对流的科学概念，较好地落实了新课标提出的核心素养目标。教学中，通过“试管上端加热”的认知冲突，激发了学生的探究兴趣，再通过烧杯加热红墨水的直观实验，让学生清晰地观察到了水的对流现象，理解了热对流的形成原因，同时通过对比热传导与热对流，帮助学生区分了两种热传递方式，最后将知识迁移到空气的热对流中，实现了知识的应用与拓展。 在教学实施过程中，也发现了一些需要改进的地方：一是部分学生在观察实验现象时，只能看到红墨水的流动，对热对流的本质理解不够深入，后续教学中可以增加热对流的动画演示，帮助学生理解密度变化与流动的关系；二是部分小组在实验操作中，红墨水挤入的位置不够准确，影响了观察效果，后续教学中可以提前演示滴管的使用方法，指导学生将红墨水挤到烧杯底部；三是对学生的个性化指导还可以更细致，部分学困生在区分热对流与热传导时存在困难，后续可以增加对比练习，帮助他们巩固理解。 总体而言，本节课较好地体现了科学探究的核心要求，学生的参与度高，探究兴趣浓厚，在动手实验和交流讨论中，较好地落实了科学观念、科学思维、探究实践和态度责任的目标，达到了预期的教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $