10.《熱對流》教學設(shè)計青島版五年級科學上冊主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：《熱對流》

2.教學年級和班級：五年級全體學生

3.授課時間：2023年4月20日第3節(jié)課

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標1.科學探究：培養(yǎng)學生通過觀察、實驗等方法探究熱對流的興趣和能力。

2.科學態(tài)度與責任：引導學生理解自然現(xiàn)象，樹立對科學的敬畏之心和責任意識。

3.科學、技術(shù)、社會、環(huán)境：使學生認識到熱對流在生活中的應(yīng)用，以及科技對環(huán)境的影響。學情分析五年級學生正處于好奇心旺盛的時期，對自然現(xiàn)象充滿探索欲望。在知識層面，學生對熱現(xiàn)象已有初步的了解，但缺乏系統(tǒng)性的認識。在能力方面，學生的觀察能力和實驗操作能力有待提高，尤其是在設(shè)計簡單實驗和解釋實驗結(jié)果方面。素質(zhì)方面，學生的團隊合作意識和溝通能力需要加強。

學生的行為習慣對課程學習有直接影響。部分學生可能存在注意力不集中、學習積極性不高的問題，這可能會影響課堂互動和實驗操作的順利進行。此外，學生的基礎(chǔ)知識掌握程度不一，有的學生對科學概念的理解較為深入，而有的學生則較為薄弱。

在《熱對流》這一章節(jié)，學生的已有知識基礎(chǔ)將有助于他們理解熱對流的原理，但同時也需要教師注意，確保每個學生都能跟上教學進度。教師應(yīng)通過多樣化的教學方法和互動環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的學習興趣，同時關(guān)注學生的個體差異，提供針對性的輔導，以促進全體學生科學素養(yǎng)的提升。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學資源1.軟硬件資源：多媒體教學設(shè)備（投影儀、電腦）、實驗器材（溫度計、加熱器、不同材質(zhì)的容器、熱水、冷水等）。

2.課程平臺：學校科學教學平臺，用于發(fā)布教學資料和在線測試。

3.信息化資源：網(wǎng)絡(luò)上的熱對流相關(guān)視頻、動畫、科普文章。

4.教學手段：實物演示、小組合作實驗、課堂討論、多媒體教學。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預(yù)習任務(wù)：通過學校科學教學平臺，發(fā)布關(guān)于熱對流的PPT和科普視頻，要求學生觀察日常生活中的熱對流現(xiàn)象，并記錄下來。

設(shè)計預(yù)習問題：提出如“為什么夏天風扇吹過的空氣會涼爽？”“熱水和冷水混合后，為什么熱氣會上升？”等問題，引導學生思考熱對流的原理。

監(jiān)控預(yù)習進度：通過在線平臺的互動反饋，了解學生的預(yù)習情況，確保每位學生都能參與進來。

學生活動：

自主閱讀預(yù)習資料：學生通過閱讀和觀看資料，初步了解熱對流的定義和現(xiàn)象。

思考預(yù)習問題：學生在生活中尋找答案，提出自己的疑問，為課堂討論做準備。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：通過預(yù)習，培養(yǎng)學生獨立思考的能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺，實現(xiàn)預(yù)習資源共享和進度監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學生提前了解熱對流的概念，為課堂學習打下基礎(chǔ)。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：通過講述古代人們利用熱對流的原理來解釋自然現(xiàn)象的故事，激發(fā)學生的興趣。

講解知識點：詳細講解熱對流的定義、形成原因和影響因素，通過實驗演示熱水上升、冷水下降的現(xiàn)象。

組織課堂活動：讓學生分組進行簡單的熱對流實驗，如使用熱水和冷水混合觀察氣泡上升，或在不同材質(zhì)的容器中觀察熱氣流動。

學生活動：

聽講并思考：學生認真聽講，跟隨老師的講解和實驗步驟。

參與課堂活動：學生積極參與實驗，觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)。

提問與討論：學生在實驗過程中提出問題，與同學討論，共同尋找答案。

教學方法/手段/資源：

講授法：通過講解，幫助學生理解熱對流的基本原理。

實驗活動法：通過實驗，讓學生親身體驗熱對流現(xiàn)象。

合作學習法：通過小組合作，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。

作用與目的：

幫助學生深入理解熱對流的原理，通過實驗掌握觀察和記錄數(shù)據(jù)的方法。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

布置作業(yè)：讓學生設(shè)計一個利用熱對流的簡易裝置，如簡易熱風器，并寫出實驗報告。

提供拓展資源：推薦相關(guān)的科普書籍和網(wǎng)站，鼓勵學生課后繼續(xù)探索熱對流的應(yīng)用。

學生活動：

完成作業(yè)：學生按照要求設(shè)計裝置，完成實驗報告。

拓展學習：學生利用課外時間，閱讀推薦資源，加深對熱對流的理解。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：鼓勵學生在課后進行自主學習和探索。

反思總結(jié)法：通過作業(yè)和實驗報告，引導學生反思和總結(jié)學習過程。

作用與目的：

鞏固學生在課堂上學到的知識，通過實際應(yīng)用加深理解，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。知識點梳理1.熱對流的定義

熱對流是指流體（液體或氣體）在受熱時，溫度較高的部分會上升，而溫度較低的部分會下降，從而形成的一種流動現(xiàn)象。

2.熱對流的原理

熱對流的產(chǎn)生主要是由于流體中存在溫度差異。當流體的一部分受熱后，其密度會減小，從而上升；而溫度較低的部分密度較大，會下沉，形成循環(huán)流動。

3.熱對流的條件

（1）存在溫度差異：溫度差異是熱對流產(chǎn)生的必要條件，溫度差異越大，熱對流越明顯。

（2）流體具有流動性：流體必須能夠流動，才能形成對流。

（3）流體具有密度差異：密度差異是流體流動的動力，密度較大的流體下沉，密度較小的流體上升。

4.熱對流的類型

（1）自然對流：在無外部力量作用下，流體由于溫度差異產(chǎn)生的流動。

（2）強制對流：在外部力量（如風扇、泵等）作用下，流體產(chǎn)生的流動。

5.熱對流的特征

（1）流動方向：熱對流總是從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域流動。

（2）流動速度：熱對流的速度與溫度差、流體密度、流體粘度等因素有關(guān)。

（3）流動穩(wěn)定性：熱對流在流體中形成的循環(huán)流動具有穩(wěn)定性，但受外部因素影響，穩(wěn)定性會發(fā)生變化。

6.熱對流的用途

（1）傳熱：熱對流在傳熱過程中具有重要作用，如空調(diào)、暖氣等。

（2）通風：熱對流在通風過程中具有重要作用，如室內(nèi)外空氣交換。

（3）生物現(xiàn)象：熱對流在生物現(xiàn)象中具有重要作用，如魚類的呼吸、昆蟲的飛行等。

7.熱對流的實例

（1）空調(diào)制冷：空調(diào)通過強制對流將室內(nèi)熱空氣排出，使室內(nèi)溫度降低。

（2）太陽能熱水器：太陽能熱水器利用熱對流原理，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水。

（3）火山噴發(fā)：火山噴發(fā)時，高溫巖漿上升，形成熱對流，噴出地表。

8.熱對流的注意事項

（1）防止過熱：在熱對流過程中，要注意防止過熱，以免發(fā)生危險。

（2）優(yōu)化設(shè)計：在設(shè)計涉及熱對流的裝置時，要考慮流體流動的穩(wěn)定性和效率，優(yōu)化設(shè)計。

（3）安全操作：在實驗和實際應(yīng)用中，要嚴格按照操作規(guī)程，確保安全。

9.熱對流的實驗

（1）實驗?zāi)康模河^察和驗證熱對流的產(chǎn)生、類型和特征。

（2）實驗原理：利用熱對流的原理，通過實驗觀察和記錄流體流動現(xiàn)象。

（3）實驗步驟：設(shè)置實驗裝置，加熱流體，觀察流體流動情況，記錄數(shù)據(jù)。

10.熱對流的拓展

（1）熱對流在工程中的應(yīng)用：探討熱對流在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。

（2）熱對流與環(huán)境保護：研究熱對流對環(huán)境的影響，以及如何利用熱對流原理保護環(huán)境。板書設(shè)計①熱對流的定義與原理

-熱對流：流體在受熱后，溫度較高的部分上升，溫度較低的部分下降，形成循環(huán)流動的現(xiàn)象。

-原理：溫度差異導致流體密度變化，密度較小的流體上升，密度較大的流體下沉。

②熱對流的類型與特征

-類型：自然對流、強制對流

-特征：

-流動方向：從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域流動

-流動速度：受溫度差、流體密度、流體粘度等因素影響

-流動穩(wěn)定性：受外部因素影響，可能發(fā)生變化

③熱對流的用途與實例

-用途：

-傳熱：空調(diào)、暖氣等

-通風：室內(nèi)外空氣交換

-生物現(xiàn)象：魚類呼吸、昆蟲飛行等

-實例：

-空調(diào)制冷

-太陽能熱水器

-火山噴發(fā)

④熱對流的注意事項

-防止過熱

-優(yōu)化設(shè)計

-安全操作

⑤熱對流的實驗與拓展

-實驗?zāi)康模河^察和驗證熱對流的產(chǎn)生、類型和特征

-實驗原理：利用熱對流的原理，通過實驗觀察和記錄流體流動現(xiàn)象

-實驗步驟：設(shè)置實驗裝置，加熱流體，觀察流體流動情況，記錄數(shù)據(jù)

-拓展：

-熱對流在工程中的應(yīng)用

-熱對流與環(huán)境保護典型例題講解1.例題：

在一個長方體容器中，底部面積為0.05平方米，容器內(nèi)裝有熱水，水的深度為0.5米。若水的溫度為60℃，求水對容器底部的熱對流速率。

解答：

首先，我們需要計算水的體積流量Q，即單位時間內(nèi)通過容器底部的流體體積。由于水的密度ρ約為1000千克/立方米，水的深度h為0.5米，底部面積A為0.05平方米，因此：

Q=ρ*A*h=1000*0.05*0.5=25立方米/小時

v=Q/A=25/0.05=500米/小時

最后，我們可以計算熱對流速率，假設(shè)水的比熱容c為4.18千焦/千克·℃，則：

熱對流速率=v*c=500*4.18=2090千焦/小時

2.例題：

在一個封閉的房間內(nèi)，空氣溫度從20℃升高到30℃，房間高度為3米，寬度為4米，長度為5米。假設(shè)空氣的密度為1.2千克/立方米，比熱容為1.01千焦/千克·℃，求空氣上升的速度。

解答：

首先，計算房間內(nèi)空氣的質(zhì)量m：

m=ρ*V=1.2*(3*4*5)=72千克

然后，計算溫度變化引起的空氣體積變化ΔV：

ΔV=m*ΔT/c=72*(30-20)/1.01≈532.68立方米

由于房間是封閉的，空氣的體積變化將導致空氣上升。計算空氣上升的速度v：

v=ΔV/(h*t)=532.68/(3*4)≈22.17米/小時

3.例題：

在一個圓柱形水槽中，水的初始溫度為10℃，水槽直徑為0.5米，水深為0.3米。若水槽底部加熱至50℃，求水在1小時內(nèi)上升的高度。

解答：

首先，計算水的體積V：

V=π*(d/2)^2*h=π*(0.5/2)^2*0.3≈0.0471立方米

然后，計算水吸收的熱量Q：

Q=m*c*ΔT=ρ*V*c*ΔT=1000*0.0471*4.18*(50-10)≈876.5千焦

h=Q/(ρ*g*A)=876.5/(1000*9.81*π*(0.5/2)^2)≈0.018米

4.例題：

在一個封閉的容器中，液體溫度從20℃升高到40℃，液體密度為800千克/立方米，比熱容為2.1千焦/千克·℃，容器底面積為0.1平方米。求液體上升的速度。

解答：

首先，計算液體體積變化ΔV：

ΔV=m*Δρ/ρ=(m*ΔT)/(ρ*c)=(ρ*V*ΔT)/(ρ*c)=V*ΔT/c=(π*(d/2)^2*h)*(40-20)/2.1

由于容器是封閉的，液體體積變化將導致液體上升。計算液體上升的速度v：

v=ΔV/(A*t)=(π*(d/2)^2*h)*(40-20)/(2.1*A*t)

5.例題：

在一個長方體容器中，底部面積為0.2平方米，容器