1、第第二二单元单元 热传递热传递 一、一、单元设计意图单元设计意图 1.1.本单元主题的提出本单元主题的提出 自然界中热传递无处不在， 研究由温差引起的热传递现象是认识自然界的重要内容。 无论 是在日常生活中还是在科技领域内，热传递都有着广泛的应用。人们冬天晒太阳取暖，夏天开 空调降温，研究食品冷藏保鲜技术等，都与热传递现象有关。当我们了解热传递的发生条件、 热传递的方式以及材料的传热性能后，就能根据实际需求，选择是防止热传递的发生，还是利 用热传递方便生活。 对于热传递学生有很多切身的感受，如盛有热水的玻璃杯烫手，但这只是生活经验，学生 不知道热传递有三种方式，以及三种传热方式的异同。为此，本
2、单元设计大量实验为学生提供 直观现象，帮助学生分析影响热传递的主要因素，概括热传递的基本规律，理解热传递的实质 是能量从高温物体向低温物体转移的过程，进而解释生活中的热传递现象。对于本主题，学生 不仅有生活经验，还有一定的认知基础，在四年级学习了冷和热知识，强调运用实验观察 的方法，掌握温度的概念，知道温度变化可以使物体产生体积和形态的变化，并了解一般物体 都具有热胀冷缩的性质。因此，对于热学知识，在小学阶段学生经历了“进阶”的学习过程。 此外，通过本单元的学习能强化学生对“物质是运动的”这一核心观点的理解，在前期从宏观 层面学习机械运动的基础上， 借助一些表象来了解微观运动， 为初中学习分子
3、热运动提供丰富 的认知基础。 本主题与生活实际息息相关， 有大量的生活事例作为学习素材。这不仅为学生在基于事实 的基础上分析传热现象、抽象传热特点、概括传热规律提供充分机会，还为学生培养逻辑思维 和逆向思维提供有效载体。同时，运用热传递知识编排多种制作活动，为学生知识迁移、设计 思维、动手能力的发展提供契机。 2.2.本单元对课程标准的落实本单元对课程标准的落实 (1)本单元通过一系列观察、实验、分析等活动，落实课程标准 高年段的课程目标。 科学知识： 初步了解常见的物质的变化；知道不同能量之间的转换。 科学探究： 能基于所学的知识， 初步具备实验设计的能力和控制变量的意识， 并能设计单一变量
4、的实 验方案。 科学态度： 体会设计实验方案是科学探究的重要环节，体现了严谨的科学态度， 也能帮助别人理解自 己的想法。 科学、技术、社会与环境： 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力， 技术的发展和应用影响着社会发展。 (2)本单元学习内容基于课程标准课程内容中“物质科学领域”的高年段要求。 1.2 材料具有一定的性能。 6.3.3 热可以在物体内和物体间传递，通常热从温度高的物体传向温度低的物体。 6.6.2 一种表现形式的能量可以转换为另一种表现形式。 17.2 技术包括人们利用和改造自然的方法、程序和产品。 3.3.本单元在整套教材中与其他单元的关系本单元在整套教材中与其他单
5、元的关系 4.4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本单元次级主题的构成及逻辑关系 本单元共设计四节课， 分别是 热传导 热对流 热辐射 物体的传热本领 。 第一课， 通过实验观察测量，知道热在不同物体间和同一物体内的传递过程和方向，认识热传导。第二 课，通过实验观察热在液体和气体中的传递特点，认识热对流。第三课，通过对常见生活现象 的分析，知道热还可以以波的形式进行传递，认识热辐射。第四课，通过实验了解不同材料传 热的快慢，知道影响热传递的主要因素，并能对生活中保温和散热的做法进行解释。 本单元四节课属于部分与整体的关系。其中，前三课分别认识热传递的三种方式，这三课 之间是并列关系； 第四课是从
6、整体上认识影响热传递的因素以及三种传热方式在生产生活中的 综合应用。 二二、单元教学目标单元教学目标 知道热的三种传递方式及其特点。 能运用热传递知识对生活、生产中传热现象进行说明和解释。 经历观察热传递的过程和方向的系列实验过程，归纳概括热传递规律。 运用图画等方法表达利用热传递原理制作相关作品的设计思路，并在实践中完善想法， 完 成作品。 三、三、单元活动框架单元活动框架 四、四、课时建议课时建议 序号序号 课题课题 课时课时 5 热传导 1 6 热对流 1 7 热辐射 1 8 物体的传热本领 2 总课时 5 五、分课分析五、分课分析 5.5.热传导热传导 1.教学内容 热传导是学生较为熟
7、悉的一种现象，教材通过再现生活中的热传导事例， 在实验观察的基 础上，揭示热传导的过程和特点，认识热传导的概念。本课内容由三个活动构成：活动一，调 动学生已有经验再现生活中的热传导现象，让学生了解固体、液体、气体都能通过直接接触高 温物体让低温物体热起来；活动二，观察热在金属中、热水和冷水之间的传递过程与方向，在 此基础上，学生能认识热可以从物体的高温部分传到低温部分， 还可以通过直接接触从温度高 的物体传到温度低的物体；活动三，分析生活中应用热传导的具体事例，强化学生对热传导概 念的理解。 2.教学目标 通过观察热在金属片和液体中的传递过程，归纳热传导的概念。 讨论生活中常见的热传导现象，总
8、结出固体、液体、气体之间通过接触都可以有热传导现 象的发生。 能解释生活中热传导的现象。 3.重点与难点 重点：知道热能从一个物体传到另一个物体，从同一个物体温度高的地方传向温度低的地 方。热总是从温度高处传向温度低处。 难点：会做借物观察的热传导实验。 4.教学准备 热水瓶、火柴、凡士林、铁片、勺子、酒精灯、铁架台、温度计、烧杯、水槽、冷水、热 水。 6.6.热对流热对流 1.教学内容 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
9、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
10、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。 2.教学目标 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。 能运用热对流知识解释走马灯转动的原因。 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。 3.重点与难点 重点：知道热在气体和液体中传递的主要方式是热对流。 难点：做热在水中和空气中传递的实验，从而理解对流现象。 4.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。 7.7.热辐射热辐射 1.教学内容 继“热传导”“热对
11、流”之后， 本课指导学生认识热量的另外一种特殊传递方式热辐 射。热辐射是物体以电磁波的形式向外传递能量的一种热传递形式。与热传导、热对流不同， 热辐射可以在真空中进行。教材通过讨论、制作、分析等学习过程，帮助学生掌握热辐射的概 念。本课教学内容包括四个活动：一是感知生活中热辐射的存在，让学生初步了解还有一种与 热传导、热对流不同的传热形式热辐射。教材呈现了两个常见的生活场景，教学时教师也 可以根据实际情况选择合适的场景进行模拟感受。二是制作简易太阳灶，让学生通过动手制作 进一步了解热辐射受哪些条件影响， 同时培养学生对工程技术的研究兴趣。 在成品对比过程中， 注重培养学生的批判性思维，寻找成品
12、的缺点并不断进行完善。三是借助生活中常见的工具让 学生理解很多情况下热传递的方式并不是单一的，而是多种方式同时存在的。第四个活动是在 活动三的基础上，让学生根据实际场景独立分析三种传热方式有哪些异同，并借助思维导图的 形式呈现分析结果。这个活动既能让学生在寻找相同与不同中加深对三种传热方式的理解， 也 能培养学生思维的逻辑性和深刻性。 2.教学目标 在分析生活现象和制作太阳灶的过程中，感受热辐射的存在，并归纳热辐射概念。 会按照工程的步骤和方法，完成简易太阳灶的制作任务。 能运用比较、分析的方法，归纳概括三种传热方式的异同。 3.重点与难点 重点：通过生活感受和动手实践，了解热辐射的传递形式和
13、影响条件。 难点：能够独立分析某个场景中存在的热传递方式。 4.教学准备 纸板、锡纸、剪刀、美工刀、热熔胶枪、玻璃管或透明塑料管等。 8.8.物体的传热本领物体的传热本领 1.教学内容 本课是在学生认识了热传导的基础上，为进一步认识热的良导体和不良导体而设计的。 在 本课的学习中，将引导学生认识不同材料制成的物体导热性能是不一样的，进而理解不同导热 性能的物体有着不同的用途，生活中我们要根据需要选择不同导热性的材料。 本课首先展示五种不同材料的勺子， 设疑： 这些用不同材料制作的勺子传热的快慢一样吗? 然后围绕这一主题展开了三个活动：活动一，通过对比实验发现不同材料传热的快慢不同，帮 助学生建
14、立热的良导体和不良导体的概念。 活动二， 由空气是热的良导体还是不良导体的讨论， 引出不同材料在生活中的应用。首先从学生最直接的感受入手，说出光脚站在瓷砖、地板和地 毯上的感觉，然后将学生的关注点引向厨房用具，说说各部分是由什么材料制成的，为什么要 选择这样的材料； 最后将学生带到室外， 讨论冬季时人们是怎样保护树木和怎样为房子保温的。 活动三，设计一个保温盒，比一比谁的保温盒保温效果好。这是一个拓展活动，旨在使学生将 所学的知识运用到实际生活之中。 2.教学目标 通过热传导性能的对比实验，认识热的良导体和不良导体。 能将材料的导热性能与它的用途相联系，解释导热性能不同的材料在生活中的应用。
15、能通过小组合作完成保温盒的制作。 3.重点与难点 重点：通过实验，了解不同材料的传热性能。 难点：设计实验，在实验中获取准确信息。 4.教学准备 长度和粗细尽量相同的木棒或竹棒、玻璃棒、塑料棒、铁棒、铜棒、 铝棒、烧杯、热水、温度计、凡士林或黄油、珠子或绿豆、秒表或其他计时工具。 六六、参考资料参考资料 热传递热传递 热传递亦称“传热” ，是物质系统的能量转移过程。它通过热传导、热辐射和热对流三种 方式实现从一个物体到另一个物体(气体、液体、固体或其组合)的热量迁移。在实际的传热过 程中，这三种方式往往是相互伴随着进行的。 热传导热传导 热传导是介质内无宏观运动时的传热现象， 在固体、 液体和
16、气体中均可发生。 但严格来说， 只有在固体中才是纯粹的热传导， 而流体即使处于静止状态， 其中也会由于温度梯度所造成的 密度差而产生自然对流，因此在流体中热对流与热传导同时发生。 热对流热对流 热对流是液体内较热部分和较冷部分通过循环流动使温度趋于均匀的过程。 对流产生的原 因在于物体的热胀冷缩， 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。热对流可分成两种类型：(1)自然对流。往往自然发生， 例如大气因下层受热而产生上下循环流动。(2)强迫对流。指液体受到外力作用而产生的循环 流动，如机械搅拌、气流受地形阻挡或另一种气流的冲击而产生的
17、循环流动。 【热辐射】【热辐射】 热辐射是物体以电磁波的形式向外传递能量的一种热传递形式。与热传导、热对流不同， 热辐射可以在真空中进行。一切温度高于绝对零度(-273.15C)的物体都能产生热辐射。 温度 愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论 上可从 0 直至， 一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。因为电磁波的传播无 需任何介质，所以热辐射是真空中唯一的传热方式。 导热系数导热系数 导热系数亦称热导率，是表征物质热传导性能的物理量。其定义为单位温度梯度(在 1 米 长度内温度降低 1 开)在单位时间内经单位导热面所传递的热量，单位是瓦
18、/(米开)。导热系 数一般与压力关系不大， 但受温度的影响很大。纯金属和大多数液体的导热系数随温度的升高 而降低，但水例外；非金属和气体的导热系数随温度的升高而增大。传热计算时通常取用物料 在平均温度下的数值。此外，固态物料的导热系数还与它的含湿量、结构和孔隙度有关。一般 含湿量大的物料导热系数大。物质的密度大，其导热系数通常也较大。金属含杂质时导热系数 降低，合金的导热系数比纯金属低。 热的良导体与不良导体热的良导体与不良导体 各种物质都能够传热，但是不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫作热的良导体。 各种金属都是热的良导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。不善于传热的物质叫作热 的不良导体。陶瓷、纸、木头、玻璃、皮革等都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽 毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。除水银以外，液体都不善于传热。气体比液 体更不善于传热。