10.《熱對(duì)流》教學(xué)設(shè)計(jì)青島版五年級(jí)科學(xué)上冊(cè)主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱(chēng)：《熱對(duì)流》

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：五年級(jí)全體學(xué)生

3.授課時(shí)間：2023年4月20日第3節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究：培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等方法探究熱對(duì)流的興趣和能力。

2.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：引導(dǎo)學(xué)生理解自然現(xiàn)象，樹(shù)立對(duì)科學(xué)的敬畏之心和責(zé)任意識(shí)。

3.科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境：使學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱對(duì)流在生活中的應(yīng)用，以及科技對(duì)環(huán)境的影響。學(xué)情分析五年級(jí)學(xué)生正處于好奇心旺盛的時(shí)期，對(duì)自然現(xiàn)象充滿(mǎn)探索欲望。在知識(shí)層面，學(xué)生對(duì)熱現(xiàn)象已有初步的了解，但缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。在能力方面，學(xué)生的觀察能力和實(shí)驗(yàn)操作能力有待提高，尤其是在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面。素質(zhì)方面，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力需要加強(qiáng)。

學(xué)生的行為習(xí)慣對(duì)課程學(xué)習(xí)有直接影響。部分學(xué)生可能存在注意力不集中、學(xué)習(xí)積極性不高的問(wèn)題，這可能會(huì)影響課堂互動(dòng)和實(shí)驗(yàn)操作的順利進(jìn)行。此外，學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度不一，有的學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解較為深入，而有的學(xué)生則較為薄弱。

在《熱對(duì)流》這一章節(jié)，學(xué)生的已有知識(shí)基礎(chǔ)將有助于他們理解熱對(duì)流的原理，但同時(shí)也需要教師注意，確保每個(gè)學(xué)生都能跟上教學(xué)進(jìn)度。教師應(yīng)通過(guò)多樣化的教學(xué)方法和互動(dòng)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，提供針對(duì)性的輔導(dǎo)，以促進(jìn)全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.軟硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、實(shí)驗(yàn)器材（溫度計(jì)、加熱器、不同材質(zhì)的容器、熱水、冷水等）。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校科學(xué)教學(xué)平臺(tái)，用于發(fā)布教學(xué)資料和在線測(cè)試。

3.信息化資源：網(wǎng)絡(luò)上的熱對(duì)流相關(guān)視頻、動(dòng)畫(huà)、科普文章。

4.教學(xué)手段：實(shí)物演示、小組合作實(shí)驗(yàn)、課堂討論、多媒體教學(xué)。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)學(xué)?？茖W(xué)教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布關(guān)于熱對(duì)流的PPT和科普視頻，要求學(xué)生觀察日常生活中的熱對(duì)流現(xiàn)象，并記錄下來(lái)。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：提出如“為什么夏天風(fēng)扇吹過(guò)的空氣會(huì)涼爽？”“熱水和冷水混合后，為什么熱氣會(huì)上升？”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考熱對(duì)流的原理。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)在線平臺(tái)的互動(dòng)反饋，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，確保每位學(xué)生都能參與進(jìn)來(lái)。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生通過(guò)閱讀和觀看資料，初步了解熱對(duì)流的定義和現(xiàn)象。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生在生活中尋找答案，提出自己的疑問(wèn)，為課堂討論做準(zhǔn)備。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過(guò)預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源共享和進(jìn)度監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解熱對(duì)流的概念，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)講述古代人們利用熱對(duì)流的原理來(lái)解釋自然現(xiàn)象的故事，激發(fā)學(xué)生的興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解熱對(duì)流的定義、形成原因和影響因素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示熱水上升、冷水下降的現(xiàn)象。

組織課堂活動(dòng)：讓學(xué)生分組進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱對(duì)流實(shí)驗(yàn)，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(dòng)。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，跟隨老師的講解和實(shí)驗(yàn)步驟。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)。

提問(wèn)與討論：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提出問(wèn)題，與同學(xué)討論，共同尋找答案。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過(guò)講解，幫助學(xué)生理解熱對(duì)流的基本原理。

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)熱對(duì)流現(xiàn)象。

合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解熱對(duì)流的原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(dòng)：

布置作業(yè)：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)利用熱對(duì)流的簡(jiǎn)易裝置，如簡(jiǎn)易熱風(fēng)器，并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

提供拓展資源：推薦相關(guān)的科普書(shū)籍和網(wǎng)站，鼓勵(lì)學(xué)生課后繼續(xù)探索熱對(duì)流的應(yīng)用。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生按照要求設(shè)計(jì)裝置，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用課外時(shí)間，閱讀推薦資源，加深對(duì)熱對(duì)流的理解。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探索。

反思總結(jié)法：通過(guò)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，引導(dǎo)學(xué)生反思和總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識(shí)，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用加深理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。知識(shí)點(diǎn)梳理1.熱對(duì)流的定義

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

2.熱對(duì)流的原理

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

3.熱對(duì)流的條件

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

（2）流體具有流動(dòng)性：流體必須能夠流動(dòng)，才能形成對(duì)流。

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

4.熱對(duì)流的類(lèi)型

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

（2）強(qiáng)制對(duì)流：在外部力量（如風(fēng)扇、泵等）作用下，流體產(chǎn)生的流動(dòng)。

5.熱對(duì)流的特征

（1）流動(dòng)方向：熱對(duì)流總是從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域流動(dòng)。

（2）流動(dòng)速度：熱對(duì)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(dòng)穩(wěn)定性：熱對(duì)流在流體中形成的循環(huán)流動(dòng)具有穩(wěn)定性，但受外部因素影響，穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生變化。

6.熱對(duì)流的用途

（1）傳熱：熱對(duì)流在傳熱過(guò)程中具有重要作用，如空調(diào)、暖氣等。

（2）通風(fēng)：熱對(duì)流在通風(fēng)過(guò)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(duì)流在生物現(xiàn)象中具有重要作用，如魚(yú)類(lèi)的呼吸、昆蟲(chóng)的飛行等。

7.熱對(duì)流的實(shí)例

（1）空調(diào)制冷：空調(diào)通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流將室內(nèi)熱空氣排出，使室內(nèi)溫度降低。

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

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

8.熱對(duì)流的注意事項(xiàng)

（1）防止過(guò)熱：在熱對(duì)流過(guò)程中，要注意防止過(guò)熱，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

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

（3）安全操作：在實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用中，要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，確保安全。

9.熱對(duì)流的實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察和驗(yàn)證熱對(duì)流的產(chǎn)生、類(lèi)型和特征。

（2）實(shí)驗(yàn)原理：利用熱對(duì)流的原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和記錄流體流動(dòng)現(xiàn)象。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟：設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置，加熱流體，觀察流體流動(dòng)情況，記錄數(shù)據(jù)。

10.熱對(duì)流的拓展

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

（2）熱對(duì)流與環(huán)境保護(hù)：研究熱對(duì)流對(duì)環(huán)境的影響，以及如何利用熱對(duì)流原理保護(hù)環(huán)境。板書(shū)設(shè)計(jì)①熱對(duì)流的定義與原理

-熱對(duì)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(dòng)的現(xiàn)象。

-原理：溫度差異導(dǎo)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(duì)流的類(lèi)型與特征

-類(lèi)型：自然對(duì)流、強(qiáng)制對(duì)流

-特征：

-流動(dòng)方向：從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域流動(dòng)

-流動(dòng)速度：受溫度差、流體密度、流體粘度等因素影響

-流動(dòng)穩(wěn)定性：受外部因素影響，可能發(fā)生變化

③熱對(duì)流的用途與實(shí)例

-用途：

-傳熱：空調(diào)、暖氣等

-通風(fēng)：室內(nèi)外空氣交換

-生物現(xiàn)象：魚(yú)類(lèi)呼吸、昆蟲(chóng)飛行等

-實(shí)例：

-空調(diào)制冷

-太陽(yáng)能熱水器

-火山噴發(fā)

④熱對(duì)流的注意事項(xiàng)

-防止過(guò)熱

-優(yōu)化設(shè)計(jì)

-安全操作

⑤熱對(duì)流的實(shí)驗(yàn)與拓展

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察和驗(yàn)證熱對(duì)流的產(chǎn)生、類(lèi)型和特征

-實(shí)驗(yàn)原理：利用熱對(duì)流的原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和記錄流體流動(dòng)現(xiàn)象

-實(shí)驗(yàn)步驟：設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置，加熱流體，觀察流體流動(dòng)情況，記錄數(shù)據(jù)

-拓展：

-熱對(duì)流在工程中的應(yīng)用

-熱對(duì)流與環(huán)境保護(hù)典型例題講解1.例題：

在一個(gè)長(zhǎng)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(duì)容器底部的熱對(duì)流速率。

解答：

首先，我們需要計(jì)算水的體積流量Q，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)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(shí)

v=Q/A=25/0.05=500米/小時(shí)

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

熱對(duì)流速率=v*c=500*4.18=2090千焦/小時(shí)

2.例題：

在一個(gè)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(zhǎng)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(jì)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(jì)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(dǎo)致空氣上升。計(jì)算空氣上升的速度v：

v=ΔV/(h*t)=532.68/(3*4)≈22.17米/小時(shí)

3.例題：

在一個(gè)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(shí)內(nèi)上升的高度。

解答：

首先，計(jì)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(jì)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(gè)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(jì)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(dǎo)致液體上升。計(jì)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(gè)長(zhǎng)方體容器中，底部面積為0.2平方米，容器