小学科学人教鄂教版（2024）三年级下册（2024）13 固体也会热胀冷缩吗优质导学案

这是一份小学科学人教鄂教版（2024）三年级下册（2024）13 固体也会热胀冷缩吗优质导学案，共4页。
猜想假设，设计实验（5 分钟）
师：针对这个问题，大家先说说自己的观点，你觉得固体受热遇冷会有热胀冷缩的变化吗？理由是什么？生 1：我觉得会，夏天天气热，说不定路边的栏杆会变长生 2：我觉得不会，固体硬邦邦的，看着不会变大变小师：有同学认为会，有同学认为不会，科学探究不能只靠猜，我们得用实验来验证。那大家想一想，我们可以用哪些固体材料做实验？怎么给它们加热、冷却？又怎么知道它们有没有发生热胀冷缩呢？生 1：可以用铁块、铜块，用火烧加热，用冷水冷却生 2：固体的变化可能很小，得想办法看出来，比如像研究液体那样，用细管子观察师：大家的思路特别清晰，知道要选常见的固体，还考虑到了固体变化细微，需要借助直观的方法观察。今天老师给大家准备了铜球、铁棒、铝棒这些金属材料，我们通过两个核心实验来探究，看看这些固体受热遇冷到底会不会有体积变化。
实验探究一：铜球实验，探究铜球的热胀冷缩（10 分钟）
师：首先我们来做第一个实验 —— 铜球实验，大家先看老师带来的实验器材，有铜球、金属环、酒精灯、火柴，还有装冷水的烧杯。在实验开始前，老师重点强调酒精灯的使用规范，这是明火器材，一定要注意安全，大家认真看老师的操作。（教师演示酒精灯使用）师：点燃酒精灯要用火柴，绝对不能用燃着的酒精灯去引燃另一个；加热的时候要用酒精灯的外焰，外焰温度最高；熄灭的时候，用灯帽从侧面盖灭，盖两次，绝对不能用嘴吹！还有，加热后的铜球温度特别高，不能用手触摸，防止烫伤，听明白了吗？生：听明白了！师：好，现在我们来看铜球和金属环，常温下，铜球能顺利通过金属环吗？大家看好，老师把铜球放过去，（演示）是不是轻松就通过了？接下来我们预测一下，如果把铜球加热，它还能通过金属环吗？大家把预测写在实验记录本上。（学生记录预测）生：不能通过 / 可能还能通过师：到底能不能，我们用实验验证。现在老师用火柴点燃酒精灯，把铜球放在外焰加热，大家仔细观察铜球的变化，加热 3-5 分钟，让铜球充分受热。（教师加热铜球，学生观察）师：时间差不多了，大家看好，现在老师把加热后的铜球靠近金属环，试一试能不能通过。（演示：铜球卡在金属环上，无法通过）大家看到了什么现象？生：铜球不能通过金属环了！师：为什么加热后的铜球就通不过了呢？铜球的形状没变，是不是体积发生了变化？生：铜球受热后体积变大了，所以卡着过不去了师：非常棒！那如果让铜球冷却，体积会不会变回去，能不能再次通过金属环呢？我们把加热后的铜球放入冷水中冷却一会儿，大家耐心等待。（教师将铜球放入冷水，片刻后取出）师：现在铜球冷却好了，我们再试一次，（演示：铜球顺利通过金属环）大家看，铜球又能通过了！这说明什么？生：铜球遇冷后体积变小了师：大家总结得太到位了！现在我们一起来填写实验记录表，常温下铜球能通过金属环，加热后不能通过，冷却后又能通过。从这个实验现象，我们能得出什么结论？生：铜球有热胀冷缩的性质，受热体积膨胀，遇冷体积收缩师：对！（板书：铜球 受热→体积膨胀 遇冷→体积收缩）这就是铜球的热胀冷缩现象。
实验探究二：铝棒、铁棒实验，探究金属棒的热胀冷缩（10 分钟）
师：铜球是固体，有热胀冷缩的性质，那其他固体比如铁棒、铝棒，会不会也有这样的性质呢？我们来做第二个实验 —— 铝棒、铁棒实验。大家看老师带来的器材，有铁棒、铝棒、两个铁架台、电路检测器，还有酒精灯、火柴。师：这个实验我们用电路检测器来观察金属棒的体积变化，大家先看老师组装实验装置。把两根铁棒固定在铁架台上，将电路检测器的导线接在铁棒上，现在让两根铁棒密切对接，大家看，电路检测器的小灯泡亮了；如果把两根铁棒稍微分开一点，小灯泡就熄灭了，这是为什么？生：对接的时候电路通了，分开就断路了，所以灯不亮师：大家太聪明了！利用这个原理，我们就能观察铁棒的体积变化了。现在我们先预测，用酒精灯给其中一根铁棒加热，小灯泡会有什么变化？把预测写在记录本上。（学生记录预测）师：现在实验开始，老师用酒精灯给铁棒的一端加热，大家眼睛盯着小灯泡，仔细观察现象。（教师加热铁棒，学生观察）生：灯亮了！灯亮了！师：大家看到了，加热一段时间后，小灯泡亮了！这说明什么？两根铁棒本来是分开的，电路断路，现在灯亮了，电路通了，是不是铁棒的位置发生了变化？生：铁棒受热后变长了，把两根铁棒顶紧了，电路就通了师：没错！铁棒受热后体积膨胀，长度增加，将分开的铁棒顶紧，电路连通，小灯泡就亮了。那如果停止加热，让铁棒自然冷却，小灯泡又会有什么变化呢？我们继续观察。（教师停止加热，学生观察）生：灯又灭了！师：灯灭了，说明电路又断路了，这是因为什么？生：铁棒冷却后体积收缩，又变回去了，两根铁棒又分开了师：非常正确！现在我们填写实验记录表，铁棒加热前，分开的铁棒让电路断路，小灯泡不亮；加热时，铁棒体积膨胀，电路连通，小灯泡亮；冷却后，铁棒体积收缩，电路断路，小灯泡灭。由此我们能得出什么结论？生：铁棒有热胀冷缩的性质师：那铝棒会不会也是这样呢？我们把铁棒换成铝棒，用同样的方法做实验，大家猜一猜实验现象会一样吗？生：一样师：大家的推理能力真强！实际实验中，铝棒加热后，小灯泡也会亮，冷却后熄灭，这说明铝棒也有热胀冷缩的性质。（板书：铁棒、铝棒 受热→体积膨胀 遇冷→体积收缩）
归纳总结，形成新知（2 分钟）
师：同学们，我们今天做了两个实验，铜球有热胀冷缩的性质，铁棒、铝棒也有热胀冷缩的性质，铜球、铁棒、铝棒都是固体，那我们能不能得出一个普遍的结论？生：一般情况下，固体都有热胀冷缩的性质师：太完美了！（板书：一般情况下，固体具有热胀冷缩的性质）这就是我们今天要掌握的核心知识，固体和液体一样，受热时体积膨胀，遇冷时体积收缩。
知识应用，拓展延伸（5 分钟）
师：现在我们回到本节课开头的问题，铁路钢轨的连接处为什么要预留缝隙？大家能用今天学到的知识解释一下吗？生：因为钢轨是固体，有热胀冷缩的性质，夏天天气热，钢轨受热体积膨胀，如果不留缝隙，钢轨会相互挤压变形，影响火车行驶安全师：解释得非常完整！给你点个赞。其实生活中，还有很多固体热胀冷缩的现象，大家看大屏幕。（课件展示高压电线、立交桥缝隙、煮熟的鸡蛋用冷水冲的图片）师：第一张是高压电线，夏季的高压电线会松弛下垂，冬天会绷得更直，这是为什么？生：夏天温度高，电线受热体积膨胀，就变松了；冬天温度低，电线遇冷体积收缩，就绷直了师：完全正确！再看立交桥，上面每隔一段距离就有缝隙，这和钢轨留缝隙的道理是一样的，都是为了给固体受热膨胀留出空间，防止桥梁变形。第三张是煮熟的鸡蛋，我们剥壳的时候，用冷水冲一下就会更容易剥，这又利用了什么原理？生：鸡蛋壳和里面的蛋白都是固体，冷水冲的时候，蛋白遇冷体积收缩，和蛋壳分开了，就好剥了师：大家太厉害了，能把知识灵活运用了！老师再给大家拓展一个小知识，普通火车的钢轨有缝隙，但是我们国家的高铁，用的却是无缝钢轨，大家是不是觉得很奇怪？难道高铁钢轨没有热胀冷缩现象吗？生：应该也有，只是有别的办法师：没错！高铁钢轨也有热胀冷缩的性质，只是工程师们采用了特殊的长轨节技术，把钢轨焊接成超长的轨条，还通过特殊的固定方式释放热胀冷缩的应力，既克服了热胀冷缩的不利影响，又让高铁行驶得更平稳、更安静，这是我们国家的科技进步，是不是特别值得骄傲？生：是！
课堂小结，布置作业（3 分钟）
师：同学们，今天的科学课马上就要结束了，我们一起来回顾一下，今天我们学到了什么知识？谁来给大家总结一下？生：今天我们研究了固体的热胀冷缩，知道了一般情况下，固体受热体积膨胀，遇冷体积收缩；还知道了生活中钢轨留缝隙、高压电线夏季松弛都是固体热胀冷缩的现象师：总结得太全面了！不仅掌握了知识，还能联系生活，特别棒。上节课我们学习了液体的热胀冷缩，这节课学习了固体的热胀冷缩，那大家想一想，气体受热遇冷，会不会也有热胀冷缩的现象呢？大家可以课后思考，还可以尝试设计一个简单的实验方案。师：最后老师布置几个课后作业：第一，认真观察生活，记录 3 个体现固体热胀冷缩的现象，写在科学实验记录本上；第二，和爸爸妈妈一起做剥鸡蛋的小实验，用今天学到的知识给爸爸妈妈讲解剥壳的秘密；第三，思考气体的热胀冷缩，设计简单的实验方案，下节课我们一起交流。师：今天的课就上到这里，下课！生：老师再见！师：同学们再见！