12 桥上的伸缩缝 教学设计-2026-2027学年科学三年级上册青岛版

文本解读

《桥上的伸缩缝》是青岛版（六三制）小学科学三年级上册第三单元《冷与热》的第4课。本单元围绕“冷与热”这一主题，按照“液体—固体—气体”的顺序研究物体的热胀冷缩现象，学生在前面的课时已经认识了温度、探究了液体热胀冷缩的性质，本课则把研究对象转向固体，通过桥梁伸缩缝这一真实的工程情境，引导学生探究固体是否具有热胀冷缩的性质，并理解伸缩缝在工程建设中的重要作用，也为后续的探究学习奠定方法基础。

本课以学生熟悉的桥梁、公路上的伸缩缝为切入点，设计了“观察现象—提出问题—实验探究—得出结论—解释应用”的完整探究链条，核心实验是铜球（塑料球）通过铁环的对比实验。通过本课学习，学生既能建立“固体具有热胀冷缩的性质”这一科学观念，又能体会科学知识在工程建设中的实际应用，发展科学思维与探究实践能力，落实核心素养中的态度责任。

教学目标

1.【科学观念】知道一般情况下，固体具有热胀冷缩的性质；理解桥梁、公路上的伸缩缝是为了预防固体热胀冷缩对建筑物的破坏。

2.【科学思维】能通过实验现象归纳固体热胀冷缩的规律，运用“现象—问题—假设—实验—结论”的思路分析伸缩缝的作用，并能结合实例解释生活中的相关现象。

3.【探究实践】能通过铜球、塑料球穿过铁环的对比实验，规范操作、仔细观察固体受热和冷却后的体积变化，学会根据实验证据推理得出结论。

4.【态度责任】乐于观察生活中的科学现象，体会科学知识与工程建设的紧密联系，在实验中养成安全操作、合作交流的习惯，激发对热胀冷缩现象的探究兴趣。

重点难点

教学重点：通过实验探究固体热胀冷缩的性质，理解桥梁、公路上伸缩缝的作用。

教学难点：运用固体热胀冷缩的性质，解释生活中常见的相关现象。

课时安排

1课时

教学过程

新课导入（创设情境，激趣设疑）

一、情境创设

同学们，你们留心过吗？一座长长的大桥，桥面并不是一整块连到头的，每隔一段距离就有一道窄窄的缝隙；坐高铁经过大桥时，“咯噔咯噔”的小缝隙一闪而过；停车场的水泥地面也被切成了一块一块的。这些缝隙可不是建筑工人叔叔的粗心大意，而是工程师们特意设计的，它们有一个专业的名字——伸缩缝。

二、问题激趣

（教师播放桥梁伸缩缝的实景视频，展示桥面受热拱起的新闻图片）

师：如果桥上不留下这些缝隙，一年四季冷热交替，桥面可能会发生什么变化？

生：夏天太热，桥面可能会被“挤”得拱起来，甚至裂开；冬天太冷，桥面可能会收缩断开。

师：小小的缝隙里藏着什么科学秘密？今天我们就一起来研究——桥上的伸缩缝。（板书课题）

探究新知

任务一：聚焦问题，做出假设

1.观察与交流

请同学们观察桥梁、铁轨接缝处的图片，想一想：伸缩缝留出的空间是留给谁的？

2.回顾迁移

师：上一课我们用实验证明了液体具有热胀冷缩的性质。桥面、路面是用钢铁、混凝土等固

体材料建成的，固体会不会也有热胀冷缩的性质？

生（假设）：固体受热体积可能会膨胀，遇冷体积可能会收缩，伸缩缝就是为了给固体的“热胀冷缩”留出变化的余地。

3.明确实验课题

固体的体积变化不容易直接观察，怎样才能知道固体的体积受热、遇冷后有没有变化呢？我们需要设计一个对比实验来验证。

探究新知

任务二：实验探究，验证假设

1.设计实验

师：老师为每个小组准备了同样大小的铜球、塑料球、铁环、酒精灯、热水和冷水。怎样利用这些材料，验证固体有没有热胀冷缩的性质？

生：我们先让常温下的铜球刚好能穿过铁环，再加热铜球，看它还能不能穿过铁环；最后让铜球冷却，再试一次。

生：我们组想用塑料球做对比：把刚好能穿过铁环的塑料球放入热水中加热，再放入冷水中冷却，观察它能不能通过铁环。

师：这两个方案都是对比实验，请想一想：实验中哪个条件是唯一不同的条件？

生：只有温度不同，其余条件都相同。

2.实验方法（以铜球实验为例）

（1）常温测试：将常温下的铜球轻轻放在铁环上，观察铜球能否顺利穿过铁环；

（2）加热测试：用酒精灯给铜球加热一段时间后，再放到铁环上，观察铜球能否穿过铁环；

（3）冷却测试：待铜球自然冷却后，再放到铁环上，观察铜球能否穿过铁环。

3.温馨提示

（1）酒精灯要用灯帽盖灭，不可用嘴吹灭；

（2）加热后的铜球温度很高，必须用坩埚钳夹取，不可用手直接触摸；

（3）小组分工合作，及时填写实验记录单。

4.实验记录单

铜球实验记录单：常温下，铜球能穿过铁环；加热后，铜球不能穿过铁环；冷却后，铜球又能穿过铁环。塑料球实验结果与铜球相同。

5.得出结论

师：实验现象说明了什么？

生：铜球受热后体积膨胀，不能穿过铁环；冷却后体积收缩，又能穿过了。

【要点点拨】固体和液体一样，一般都具有热胀冷缩的性质。桥面、路面都是固体，它们也会热胀冷缩，伸缩缝正是给固体的这种体积变化预留的空间，防止桥面被“挤坏”或“拉裂”。

探究新知

任务三：学以致用，解释现象

1.解释伸缩缝的作用

师：现在你能解释桥上伸缩缝的作用了吗？

生：桥梁、公路都是钢铁、混凝土等固体建成的，固体具有热胀冷缩的性质。夏天温度高，固体膨胀，如果没有缝隙，桥面就会互相挤压而拱起、开裂；冬天温度低，固体收缩，桥面材料会被拉裂。伸缩缝给固体的热胀冷缩留出了空间，保护了桥梁和公路。

2.生活中的热胀冷缩

师：生活中还有哪些现象与固体热胀冷缩有关？

生1：铁轨的钢轨接缝处留有缝隙，夏天钢轨膨胀后有伸缩的空间，防止钢轨弯曲变形。

生2：夏天电线杆之间的电线会松弛下垂，冬天绷得比较紧，就是电线热胀冷缩造成的。

生3：煮熟的鸡蛋放到冷水里泡一泡更容易剥壳，蛋壳和蛋白收缩程度不同，蛋壳就容易剥下来了。

生4：水泥路面分成一块一块的，块与块之间留有缝隙，防止路面热胀冷缩被破坏。

【要点点拨】人们在工程建设中，主动利用和预防固体热胀冷缩带来的影响：该留缝隙的地方留缝隙（铁轨接缝、伸缩缝），该留余量的地方留余量（电线架设）。

巩固练习

一、填一填