小学科学苏教版 (2017)五年级上册6 热对流公开课教案

6.热对流

    【教材分析】

本课着重探究液体和气体的热传递方式——对流。液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程叫对流，即流体(气体或液体）通过自身各部分的宏观流动实现热量传递的过程。对流产生的原因在于物质的热胀冷缩，流体受热后体积变大，质量不变，密度变小，在浮力作用下向上浮起，温度低的流体密度较大，向下流动。本课教学内容包括四个部分：第一部分是观察把一小瓶红色热水放入冷水槽中的现象，引发学生思考，聚焦对流现象。第二部分是探究热在水中是怎样传递的。把木屑放入水中加热，水升温后观察木屑在水中的运动方式，借助木屑的运动方向推测液体的流动方向。这是一个能够充分激发学生想象力的活动，使学生认识液体的热传递方式主要是对流。第三部分是探究热在空气中是怎样传递的。在空气中点燃一支线香，用玻璃罩倒扣住，观察线香冒出的烟是怎样流动的，从而认识气体热传递的方式主要也是对流。第四部分是利用身边材料制作简易走马灯，解释走马灯能转动的原因。这个环节既是对本课知识点的生活解释和应用，也是一个工程技术能力的训练。

    【学情分析】

本课在上一课《热传导》的基础上，对热传递的另一种形式“对流”进行了研究。教学中首先让学生产生“悬疑”，学生自然会产生很多猜想，然后让学生自主设计实验方案，鼓励学生大胆说出自己的想法。空气对流的实验注重培养学生自己设计实验的能力，这样的设计使学生思维不受限制，同时激发了学生的探究兴趣。

【教学目标】

科学知识目标

知道液体、空气热传递的主要方式是热对流，认识热对流传递热的特点。

科学探究目标

1.在观察液体和气体受热流动轨迹的过程中，归纳热对流的概念。

2.能基于所学知识，通过观察水受热流动的现象，获取信息，运用分析、比较、推理的方法得出结论。

3.利用常见材料合作完成走马灯的制作，并确保走马灯能正常使用。

科学态度

在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。

科学、技术、社会与环境目标

能运用热对流知识解释走马灯转动的原因。

【教学重点】

知道热在气体和液体中传递的主要方式是热对流。

【教学难点】

做热在水中和空气中传递的实验，从而理解对流现象。

【教学准备】

水槽、小广口瓶、色素、酒精灯、铁架台、石棉网、烧杯、木屑、火柴、线香、玻璃罩、纸杯、蜡烛、棉线、牙签、剪刀、双面胶。

【教学过程】

一、观察把一小瓶热水放入冷水中的现象

1.师：在上节课，我们学习到，热会从温度高的地方传递到温度低的地方，这个原理在水中也适用吗？

生：也适用。

师：如何证明？

生：做实验。

师：如何做？

生：让热水和冷水混合。

师：水无色，如何观察？

生：将水染色。

师：热水？冷水？

生：热水、冷水其中一种有颜色，或者两种不同的颜色。

师：哪种更容易观察？

生：一种颜色。

2.师：我们就来做一做。将一小瓶红色热水放到冷水里，会出现什么现象？这个实验要注意什么？

生：为避免烫伤，可以先把装满热水的广口瓶放在水槽底部，用玻璃片盖好，用手压好玻璃片，然后慢慢加入冷水，待水静止后，把玻璃片轻轻拿走。

师：那我们来做一做，同学们仔细看实验现象。

生：红色的热水会上升，到达冷水顶部会向四周流动，然后沿着水槽壁向下流动。

3.实验还可以用下面这个：

准备一瓶冷水和一瓶热水，分别染上白色和红色。用塑料隔板盖住冷水瓶口，将冷水瓶倒扣在热水瓶上，抽掉隔板后，看到红色热水上升，白色冷水下降，摸一摸上面的冷水瓶，变热了一些。

［设计意图：创设学习情境，了解学生原有认知，激发学生学习兴趣。]

二、探究热在水中是怎样传递的

1.师：通过刚刚的实验，你认为冷水变成热水的过程是怎样的呢？根据这个实验的启示，你能不能推测一下:当我们在试管底部加热时，热在水中是如何传递的？

生：我们在试管底部加热，底部的水首先变热，底部的热水会上升，热就传上去了。先加热的地方变成热水，热水把热传递给冷水（温度低的地方）。

生：底部的热水上升以后，原来上面的冷水会下沉到底部，继续受热上升，这样不停的循环，水温就会很快升高。

师：这可能与什么有关呢？

生：这可能与温度有关。

2.师：要想揭开这个秘密，我们应该怎么办？

生：做实验。

师：刚刚我们用的是热水与冷水混合，我们还可以怎么做？

生：将冷水加热成热水，观察这个过程。

3.师：看来，大家都想加热一杯水，观察水受热后的变化，这个办法很好。但你们想过没有，水是没有颜色、透明的液体，要想直接观察水受热后是否上升，现象会不会很明显呢？

生：不明显。

师：要想清楚地看到水受热后的现象，该怎么办呢？（可以借助什么方法让我们看到水受热后的运动？）

生：加色素。

师：常用的方法有染色法（色素）、借助法（利用其他物体，如茶叶、木屑等）。这次加色素行吗？

生：好像不行，加进去，色素就溶解在水中了。

师：我们可不可以在水里放进一些物体，借助物体来观察？

生：想到了，我们可以加木屑。

4.师：那这个实验，会用到哪些实验器材？

生：酒精灯、铁架台、石棉网、烧杯、木屑、火柴、水。

师：怎么做呢？请看教材17页。

生：把木屑放入烧杯内的水中，用酒精灯给烧杯里的水加热。

师：你们认为在实验过程中应该注意什么？

生：（1）注意安全：加热后的三脚架太热，不要用手直接触摸。

（2）规范使用酒精灯。

5.师：同学们做一做吧，小组合作研究，注意安全！注意观察，及时记录实验现象和数据。重点观察水中物体的运动轨迹，推想水由冷变热的过程！

6.师：同学们看到什么现象？

生：烧杯底部中间位置的木屑会上升，到达水面处会向四周扩散，然后沿着杯壁附近下降，到达杯底附近会再次聚向中间并上升，如此循环流动。

师：木屑的运动就代表着？

生：水的运动。

师：木屑怎样运动的？

生：当烧杯里的水受热以后，木屑都是上升以后下降，然后再上升再下降，这样不停的循环运动。

7.师：为什么刚刚的冷热水混合实验不是这样？

生：没有加热。

师：为什么加热之后就出现了水中物体上升以后下降，然后再上升再下降，这样不停循环运动的现象呢？这种现象说明了什么呢？小组同学讨论一下。

生：热水上升，冷水下降，就形成了水的相对流动。

生：加热后，底部的水受热上升，周围和上面较冷的水下降，流过来补充，被加热后又上升……就这样，冷水和热水相对流动。

8.师：科学上把这种传递热的方式称为对流。热水上升就是水在传递热，通过对流，烧杯里的水温度就升高了，温度升高，水就变热了。

9.师：通过以上的活动，我们知道热在水中主要是以什么方式传递的？

生：对流。

［设计意图：观察热在水中传递的过程，发现液体受热会上升，遇冷会下降，循环流动。］

三、探究热在空气中是怎样传递的

1．师：水属于液体，也就是说热在液体当中是以对流的方式传递的。刚刚我们研究了液体的热传递，根据液体的热传递猜想气体是怎样传递热的呢？

生：可能也是对流。

师：我们也要来验证一下，请看教材18页，仔细阅读，明确方法。

2.师：这个实验我们要观察的是什么？

生：线香冒出的烟的运动轨迹。

师：注意这个实验，烟的运动轨迹开始比较清楚，随着烟的增多观察效果会变差，所以我们抓紧时间进行观察。使用线香时注意安全，不要烫到手或引起火灾。

3.师：同学们观察到什么？

生：线香的烟会直立向上直到瓶底，然后四散向下，接近线香燃烧处时，又向上流动。

师：与上个实验相比，他们有什么相同之处？

生：水和空气受热之后都上升，遇冷下降。

4.师：能得出什么结果？请在教材中找到。

生：液体或气体受热上升，遇冷下降，循环流动，使冷、热液体或气体相互混合，这种传热方式叫作热对流。热对流时，热总是由温度较高处传到温度较低处。

师：产生对流的原因是？

生：温度差。

师：我们上节课得到的结论，还适用吗？

生：适用。

［设计意图：观察热在空气中的传递过程，发现气体受热会上升，遇冷会下降，循环流动。］

四、活动四：说说生活中热对流事例的传热过程

1．师：同学们想一想：冬天我们主要以什么方式取暖的？根据水的对流知识和热空气的性质，推想室内的暖气片是怎样使整个屋子内的空气变热的呢？

生：冬天靠空调或暖气片取暖。靠近暖气片的空气先热，上升，周围比较冷的空气就会流过来补充，又受热上升，这样，整个屋子的空气在不断的流动过程中逐渐变暖。

生：冬天，我们在房间下方安装暖气，暖气周围的空气受热成为热空气，热空气向上运动，冷空气向下运动，形成空气的热对流，通过热对流使整个房屋变得温暖。

2.用热对流的知识解释下面的问题：

A.厨房的排气扇或油烟机装在什么位置？为什么？

B.加热粥或稀饭时，为什么要用勺子不断搅动？

（在烧水的时候底层的水受热就会向上运动，上层的冷水向下运动，不断循环，就使整锅水同时被加热。而粥由于非常黏稠，加热时很难产生这样的循环，底层的温度就会越来越高，如果不靠搅动来帮助循环，底层就会烧焦，而上面还是冷的。）

你还知道哪些地方应用了热对流？

3.师：我们也可以来制作一个走马灯，这是利用热对流的原理。请看教材18页。

生：完成走马灯制作并展示。

4.师：你知道走马灯转动的原因吗？

生：下面纸杯里的空气被蜡烛加热，热空气上升，推动扇叶，走马灯就转动了。

［设计意图：通过热对流知识在生活中的应用，强化学生对热对流的理解，这也是对学生技术制作能力的训练。］

五、总结拓展

通过今天的学习，收获了什么？

教师小结：通过这节课的学习，我们知道了热在液体和气体中是以对流的方式传递的。加热容器底部时，底部受热的水会上升，周围及上面较冷的水会流过来补充，然后又被加热而上升……冷水和热水相对流动，这样就使水产生了对流。

【板书设计】

6.热对流

热水上升冷水下降

（液体）对流

热空气上升冷空气下降

（气体）对流