1.3 太阳能热水器（教学设计）科学冀人版六年级上册（新教材）

该小学科学教学设计聚焦热辐射及太阳能热水器吸热原理，通过生活中太阳能热水器提问，结合前两节课热传导、热对流知识制造认知冲突，搭建新旧知识联系的学习支架，引导学生理解热辐射无需介质的特点。 亮点在于通过三组对比实验探究颜色、面积、角度对吸热的影响，体现科学思维的推理论证和探究实践的实验能力，结合热水器结构解释原理强化科学观念应用。帮助学生养成严谨实验态度，为教师提供可操作的实验流程和清晰知识脉络。

冀人版（2024）科学六年级上册 《太阳能热水器》教学设计 课题 1.3太阳能热水器 课型 新授课 教学目标 科学观念： 掌握第三种传热方式热辐射：太阳无需依靠空气、固体等介质，直接将热传递到地球；真空环境也能发生热辐射。 科学思维： 太空真空无介质，排除传导、对流，推导出太阳传热方式是热辐射，建立介质与传热方式的对应思维。 探究实践： 能根据实验现象归纳规律，结合太阳能热水器实物结构，解释其黑色集热板、倾斜安装、大面积设计的科学原理。 态度责任： 实验过程中规范使用温度计，如实记录温度数据，养成严谨、实事求是的科学探究习惯。 教学重难点 重点：① 理解热辐射的定义与特点，知道真空可以传递热； ② 掌握影响太阳能吸热的三大因素：颜色、受热面积、摆放角度。 难点：① 区分热传导、热对流、热辐射三种传热方式，理解辐射不需要传热介质； ② 结合实验结论完整解释太阳能热水器的结构设计原理。 教学环节 教学过程 课堂导入 （一）情境·问题导入 1. 教师结合生活实物提问：家家户户屋顶都安装太阳能热水器，不用电、不用燃气，依靠太阳就能把凉水加热。大家思考，太阳距离地球非常遥远，中间大部分太空没有空气，太阳的热是怎样传到热水器上，把水加热的？ 2. 学生结合前两节课所学热传导、热对流知识自由猜想，多数学生会认为依靠空气传递热量，教师不直接纠正，留下认知冲突。 3. 过渡引导：之前学习的传导需要固体接触，对流需要水、空气这类流动介质，而太阳和地球之间绝大部分区域是真空，没有任何物质，说明太阳传热是全新方式。今天我们一起学习《太阳能热水器》，解开太阳传热的秘密，同时探究怎样让热水器吸收更多太阳热量，板书本课课题。 课 程 学 习 （二）探究·实践核心新知讲授 活动一：认识太阳传递热的方式——热辐射 1. 复习旧知，铺垫矛盾点 教师带领回顾前两种传热方式：热传导依靠固体直接接触传热；热对流依靠水、空气等流体循环流动传热。两种方式都必须有物质作为传递介质。 2. 出示课件太阳科普文字，梳理关键信息： 太阳是发光发热恒星，表面温度约6000摄氏度，中心温度高达1570万摄氏度；太阳和地球相距约1.5亿千米；地球大气层厚度仅2000千—3000千米，大气层之外广阔太空没有空气，属于真空环境。 3. 递进思辨提问：太空没有空气，既没有固体，也没有流动的流体，热传导、热对流都无法发生，太阳的热是怎样跨越真空到达地球的？小组讨论一分钟。 4. 总结核心科学概念：太阳不依靠任何固体、液体、气体介质，直接将热向四周传递，这种不需要介质、真空也能发生的传热方式，叫作热辐射。 5. 基础辨析：热传导、热对流必须有物质；热辐射不需要介质，真空环境正常传热，太阳给地球加热就是典型的热辐射。 活动二：探究太阳能热水器吸热多少的三大影响因素（三组对比实验，课件完整实验流程） 1. 观察太阳能热水器实物特点，提出探究问题 教师口述课件热水器外观特征：太阳能集热板全部为黑色、板面面积很大、整体倾斜固定在屋顶。提问：这些设计是不是为了吸收更多热量？我们通过三组对比模拟实验验证猜想，实验用灯泡模拟太阳光，纸盒模拟集热板。 2. 实验1：探究颜色对吸热的影响 （1）实验不变条件：纸盒大小相同、与灯泡光源距离完全一致、放置角度相同； （2）改变条件：一个黑色纸盒、一个白色纸盒； （3）操作步骤：两支温度计分别插入两个纸盒，同时点亮灯泡照射，每隔两分钟记录一次温度计示数； （4）实验现象记录：黑色纸盒内温度计上升速度更快，最终温度远高于白色纸盒； （5）实验结论：黑色物体吸热能力更强，白色吸热弱，所以太阳能集热板全部设计成黑色。 3. 实验2：探究受热面积对吸热的影响 （1）不变条件：两个黑色纸盒、与灯泡距离一致、光源照射时长相同； （2）改变条件：一个纸盒正面正对光源（受热面积大），一个纸盒侧面对光源（受热面积小）； （3）分组操作、定时记录温度； （4）现象：正面摆放的纸盒升温更快，温度更高； （5）结论：受热面积越大，吸收的热量越多，因此热水器会制作大面积集热板，增加吸热区域。 4. 实验3：探究摆放倾斜角度对吸热的影响 （1）不变条件：两个黑色纸盒、纸盒大小、与灯泡距离相同； （2）改变条件：一个纸盒水平放置，一个纸盒倾斜45°正对光源； （3）持续照射、定时读数； （4）现象：倾斜45°正对光源的纸盒升温更快； （5）结论：集热板倾斜摆放、正对阳光时，吸热效果最好，屋顶热水器都会调整倾斜角度对准太阳。 5. 整合三组实验，归纳完整规律：太阳能热水器吸收热量的多少，和表面颜色、受热面积、摆放倾斜角度三个因素有关；黑色、大面积、倾斜正对阳光能最大化吸收太阳辐射热。 6. 结合热水器整体结构复盘：黑色集热管/集热板、大面积板面、屋顶倾斜支架，全部是根据实验结论设计，目的是是充分吸收太阳的辐射热来加热管内的水。 （三）拓展·迁移生活应用讲解 1. 核心提问：除了太阳，生活中还有哪些物体依靠热辐射传递热量？结合课件素材逐一分析： ① 电烤箱：通电发热后，不需要接触、不需要空气流动，直接向外辐射热量烤熟食物； ② 电取暖烤灯：灯管发热，依靠辐射给人体供暖； ③ 户外篝火：火堆的热直接辐射到围坐的人身上； ④ 医用理疗烤灯：通过热辐射作用于人体局部； 2. 区分三类传热小练习：暖气片全屋升温是空气热对流；铁锅炒菜锅底传热是热传导；晒太阳、烤火、烤箱加热属于热辐射。 3. 能源拓展：太阳能依靠热辐射供能，属于可再生清洁能源，太阳能热水器不用消耗电、燃气，节约能源、没有污染，倡导生活中多使用太阳能设备。 课堂 小结 1. 三种传热方式梳理： ① 热传导：固体接触传热，需要介质； ② 热对流：水、空气流动传热，需要流体介质； ③ 热辐射：无需介质，真空可传热，代表：太阳、烤箱、烤火。 2. 太阳能吸热三大规律：黑色吸热强、受热面积大吸热多、倾斜正对阳光吸热效果好；太阳能热水器结构设计完全运用以上规律。 3. 生活价值：太阳能是清洁可再生能源，热辐射广泛运用于取暖、烹饪、理疗等设备。 4. 课后实践作业：观察自家楼顶太阳能热水器，记录集热板颜色、倾斜角度，尝试用今天知识向家人解释设计原理。 板书设计 太阳能热水器 一、第三种传热方式：热辐射 1. 特点：不需要介质，真空能传热 2. 太阳数据：日地1.5亿千米，太空无空气 二、影响吸热的三大因素（对比实验结论） 3. 颜色：黑色吸热＞白色吸热 4. 面积：受热面积越大，吸热越多 5. 角度：倾斜正对阳光，吸热效果最好 三、太阳能热水器设计原理 黑色集热板+大面积板面+倾斜支架 四、生活热辐射实例 太阳、烤箱、取暖灯、篝火、理疗烤灯 三种传热区分：传导（固体）、对流（流体）、辐射（无介质） 教学反思 1. 课前提前组装好三组实验器材，分组固定操作员、记录员、计时员，同步开展三组实验，压缩实验操作时长，预留充足交流时间。 2. 设计对比表格板书，清晰标注传导、对流、辐射的介质、载体、生活实例，课堂增加快速分类小游戏，强化三种传热方式区分记忆。 3. 课堂增加完整口述训练，让多名学生完整串联“颜色、面积、角度”三点解释热水器设计，规范科学答题语言。 4. 下节课准备简易太阳能模型，直观展示集热板倾斜角度；布置拓展作业，寻找家中热辐射类电器并标注原理。 1 学科网（北京）股份有限公司 $