温度与水的变化

温度与水的变化一、单元概述自然界的物质一般都有固态、液态和气态三种存在状态，随着温度或外界压强的变化，物质可能从一种状态变为另一种状态。本单元主要以水为例(水是学生最为熟悉的物质)，引导学生探究温度和物质状态变化之间的关系。通过观察水的各种状态(固态、液态和气态)，集中研究水在融化、蒸发和凝结过程中发生的变化，帮助学生初步建立起“物质是不断变化的”认识，同时，通过对水的三态循环的观察和感知，帮助学生初步建立自然界“物质循环”的概念。本单元共7课，可分为两大部分。第一部分：“温度和温度计”“测量水的温度”(第1课和第2课)，主要培养学生使用温度计测量物体温度的技能；认识到温度表示的是物体的冷热程度。对一个物体来说，在其他条件不变的情况下(即如果物体状态没有发生变化，且仅发生热传递)，物体失去热量，温度下降；物体获得热量，温度上升。由此可借助温度计测量一个物体的温度变化从而推测该物体是失去热量还是获得热量。为后续观察研究物质(水)怎样发生状态变化打下基础。这部分的第2课“测量水的温度”可作为本单元的第一个嵌入式评价内容，通过分组多次测量记录四杯水的温度，检测学生使用温度计测量物体(水)温度的能力。第二部分：逐步观察研究物质(水)是如何从一种状态变化为另一种状态的(第3课~第7课)。第3课、第4课“水结冰了”“冰融化了”探究的是水的液态和固态之间的变化；第5课、第6课“水珠从哪里来”“水和水蒸气”探究的是水的液态和气态之间的变化；第7课“水的三态变化”则让学生自主探究水在气态和固态之间怎样变化，并总结概括水的三态之间的变化规律。第7课“水的三态变化”是本单元又一个嵌入式评价内容。作为单元的第二份嵌入式评价，它不仅要检测学生的科学探究能力(寻求水的气态和固态之间变化的证据，自主设计水的气态和固态之间变化的观察活动)，同时要对整个单元学习过程中获得的科学知识进行梳理、加工，以形成知识结构，即对水的三态变化进行概括性的描述，并能应用于对自然事物和现象的解释。二、单元教学目标科学概念●物体的冷热程度，我们称为温度，物体的温度可以用温度计进行测量。●对一个物体来说，物体失去热量，温度下降；物体获得热量，温度上升。通过测量一个物体的温度变化可以知道这个物体失去热量还是获得热量。●水在自然界有液态、固态、气态三种存在状态，水的状态变化与热量有关。●水的三种状态之间可以互相转化，这使水在自然界中产生了循环运动。过程与方法●观察温度计的构造，使用温度计测量水、空气等物体的温度。●观察水在结冰和融化过程中温度及状态的变化。●观察水在蒸发、凝结过程中温度及状态的变化。●以“玻璃杯壁上的水珠”为探究内容，经历“观察现象——提出问题——做出假设(解释)——分析、检验假设——寻求新的证据——做出新的假设……”的过程，完成相对完整的科学探究活动。●对“水是否可以在气态和固态之间转化”进行验证。●对水的各种状态之间是如何发生变化的进行分析整理和概括。情感态度价值观●在观测、记录过程中始终保持认真、细致的态度。●初步认识到观测数据(证据)对科学研究的意义和价值●初步认同物质是不断变化的观念。●初步建立物质不灭(循环)的认识。三、分课时教学建议第1课温度和温度计(一)背景和目标温度是用来表示物体冷热程度的一个物理量，在我国通常使用摄氏温标来标志。生活中，对于一个物体的冷热情况，学生们都有用手触摸、身体感受的经验。但哪个物体热些，哪个物体冷些，只是一种相对的感觉，并无明确的标准，至于一个物体比另一个物体热多少或冷多少，我们就更无法做出比较准确的描述了，这就必须借助测量温度的工具一温度计来测量。学生们可能听说过温度计，也曾用体温计测量过体温，但真正使用温度计测量过其他物体温度的学生估计极少。本课学习时，对许多学生来说还是第一次使用温度计。因此，本课的学习，重要的是要让学生们理解温度计是用来做什么的、它们是如何工作的，以及如何识读温度计。这一课的主体活动是：让学生使用一个真正的温度计，观察它是如何对周围物体的冷热程度作出反应的，并利用温度计模型识读刻度。对三年级的学生来说，温度计零上刻度的识读，不会有太大困难，但对于零下刻度的识读可能容易出错。需要教师重点讲授这部分内容。怎样正确识读零下温度，是需要学生掌握的，因为本单元后续的学习活动，要以这样的技能作为基础。科学概念●温度表示物体的冷热程度，物体的温度可以用温度计测量。●常用液体温度计是利用玻璃管内的液柱随温度变化而上升和下降来测量温度的。过程与方法●观察和研究作为测量工具的常用液体温度计的主要构造。●识读温度计(模型)刻度上的数字，并把刻度上的数字与更热或更冷的温度联系起来。情感态度价值观●理解测量工具使用规定的意义，并愿意遵守这些规定。(二)教学准备为每组准备：气温计、体温计各1支，水温计(测量范围在-20℃~110℃2支~4支为全班准备：自制温度计模型(刻度范围在-20℃~110℃)。(三)教科书说明第一部分：比较水的冷热先以学生们在生活中用手触摸冷水和热水时的感觉(或经验)引出温度的概念——表示物体的冷热程度。然后，通过感觉比较四杯冷热不同的水，引出如何准确测量物体温度的问题。这部分的第一个活动是：出示两杯冷热不同的水，让学生们通过手的触觉感知两杯水，哪杯温度高，哪杯温度低。一般情况下，学生们都能比较准确地做出判断。由此让学生认识到，温度是表示物体冷热程度的，我们可以通过皮肤等触觉器官感知、比较物体的冷热情况。紧接着第二个活动：比较四杯水的冷热——1号杯内装凉水，2号杯、3号杯内装温水(2号杯、3号杯内水的温度可以相同，也可以让3号杯内水温略高于2号杯)，4号杯内装热水。要求学生先把左手手指、右手手指同时分别插入1号杯和4号杯，比较它们的冷热，然后马上将左手手指、右手手指同时分别插入2号杯和3号杯，比较它们的冷热。这样比较的结果是怎样的呢？正常情况下，学生们从手指获得的感觉是：4号杯的水热，1号杯的水冷；3号杯的水比2号杯的水冷。然而，如果让学生先分别用左手手指、右手手指同时插入2号杯和3号杯水中，比较它们的冷热，然后再分别同时插入1号杯和4号杯的水中，比较它们的冷热，手指对四杯水冷热的感觉与原来就不完全一样了。一般都会感觉到3号杯的水比2号杯的水热，或两杯水温度差不多。同样的四杯水，由于实验顺序不同，手指获得的感觉是不同的。让学生们意识到，用触觉来感知物体的冷热，有时是不准确、不可靠的。那么，通过什么方法可以准确地知道物体的冷热程度呢？这就引出了测量温度的方法和工具的学习。第二部分：观察温度计这部分的活动分两个层面，第一层面是以常见温度计为例，观察温度计的构造以及上面的刻度、标记和数字。温度计主要是由玻璃管、玻璃泡(内有水银、煤油或酒精等液体)、刻度三部分组成的。课堂上最好配备多支温度计，以供学生仔细观察。观察时要提醒学生注意安全：温度计要小心拿放，谨防破裂！如果温度计的管子破裂，请立即告诉老师！教科书中还有观察提示——使用温度计前需要弄清楚的问题：1.这是一支摄氏温度计吗？温度的单位是摄氏度吗？2.温度计上的每一个刻度表示多少度？3.它能测量的最高温度和最低温度分别是多少？这既是观察提示，也是观察的目标。教师在此可向学生介绍摄氏温度计的标定方法。第二层面是指导学生初步感知温度计制造原理和测量方法。教科书安排的活动是，让学生用手捂住温度计的玻璃泡使它变热，观察温度计产生的变化。第三部分：摄氏温度的读和写这个活动的重点是训练学生认读和记录摄氏温度。教科书对25℃、-8℃的读写方法作了示范。这两个温度值都是整数，比较容易认读，重点是零上和零下的区别。可以增加几组温度，如：0℃、37℃、-5℃、-11℃，加以巩固。尤其是零下温度的读写，学生很容易弄错零下刻度线所代表的数值。教师在教学中可利用温度计模型组织学生认读、书写。要强调零下温度自0℃往下，数字越大，表示温度越低。第四部分：读出温度计指示的温度这个活动是指导学生如何准确地使用温度计，这是科学技能的训练。教科书的插图对学生的活动具有指导意义。这里要让学生通过对教科书提出问题的思考和体验，认识到对观测温度的方法作出统一规定的重要性，并明白：观测温度时，视线与温度计液面应持平；要尽可能消除各种影响测定温度准确性的不利因素。(四)教学建议1.比较四杯水的冷热活动，1号杯的水和4号杯的水温差要尽量大，但4号杯的水温度也不可太高，以免烫伤学生的手指。当学生用左、右手指比较了1号杯和4号杯的水温后，要求学生应立即将左、右手指同时分别插入2号杯、3号杯内。这样，才会让学生产生对两杯水温的错误感觉。以此让学生体验到，仅靠触觉有时对温度的感觉会产生比较大的偏差，尤其是当两个物体的温差比较小时，就很难判断准确。2.摄氏温度计读写教学时，应尽量给学生提供真实的温度计(每两人一支温度计)，让他们看懂温度计的刻度，明白每一条刻度线所代表的温度示数。同时要借助温度计模型多让学生练习零上、零下各种不同温度的读法、写法。本课中，也可让学生用摄氏温度计进行空气温度测量的实际训练，以检测学生对“平视温度计液面”的理解和掌握情况。第2课测量水的温度(一)背景和目标这一课是前一课学习的继续。本课给学生更多的时间去实际练习测量物体温度和识读摄氏温标。学生在这一课将分别测量凉、温、热、烫四杯水的温度，并每隔2分钟测量一次每杯水的温度。所以，本课中每位学生都将有比较多的实践机会。当然，测量水的温度，关键还在于操作的正确性。否则多次重复练习，反而会使学生形成错误的习惯。因此，测量水温的步骤、方法，是本课学习的重点。要让学生理解每一条规定的意义，并掌握每一步骤的操作规程，以保证后续测量数据的相对准确。在这一课的学习中，我们还期望学生能将物体温度的变化与热量的传递建立起联系来，为后续学习(例如五年级的“热”单元)打下基础。对一个物体来说，温度下降，说明物体的内能减少，温度上升，说明物体的内能增加。热量是描述内能转移的物理量。但内能这一概念对三年级的小学生来说是难以理解的，因此教材采用了小学生通常使用的热量的说法。我们相信，随着年龄的增大，在后续的学习中，他们将进一步分清概念之间的区别，提高对概念的准确把握程度。科学概念●根据不同的测量范围和使用需要，人们设计制作了不同的温度计。测量物体温度时要根据不同测量对象，选择合适的温度计。●对一个物体来说，物体失去热量，温度下降；物体获得热量，温度上升。通过测量一个物体的温度变化可以知道这个物体失去热量还是获得热量。过程与方法●观察不同温度计的测量范围，选择合适的温度计(刻度值在-20℃~110℃)用于测量水的温度。●间隔相同时间连续测量和记录四杯不同冷热的水的温度。情感态度价值观●培养在观测、记录的过程中始终保持认真、细致的态度。(二)教学准备为每组准备：四杯不同冷热的水(自来水、温水、热水、热水瓶里刚倒出的烫水)4支水温计(测量范围在-20℃~110℃)，水温测量记录表。为全班准备：其他各种式样、不同用途的温度计若干(气温计、体温计、高温计等)。(三)教科书说明第一部分：测量水温的方法通过上节课的学习，学生对温度计有了初步的认识和了解，本课是让学生进行测量水温的实践活动。要测量水温，首先要指导学生选择合适的测温计。教科书在这部分罗列了一些常见的温度计供学生观察选择，插图中有气温计、数字温度计、高温计、体温计等。选择合适的温度计，主要是考虑温度计的测量值区间。选择时要让学生思考，水的温度值在什么范围内？一般来说，液体水的温度会在0℃~100℃之间。所以，要测量水的温度，需要选择测量值在0℃~100℃范围的温度计。这部分的第二项活动是，学习和理解测量水温的方法。教科书这部分内容，提供了一个正确操作的示意图，同时用文字表明了操作的方法及步骤：1.手拿温度计的上端；2.将温度计下端浸入水中，不能碰到容器的底与壁；3.视线与温度计液面持平；4.在液柱不再上升或下降时读数；5.读数时温度计不能离开被测的水。教学时，可让学生图文结合阅读理解每一操作步骤的要求。特别要让学生反思，如果不按照这样的要求操作，会出现什么情况？让学生理解每一条操作规定的意义。第二部分：测量水的温