一、從生活到科學：什么是材料的耐熱性？演講人01從生活到科學：什么是材料的耐熱性？02實驗設計：如何測試陶瓷與玻璃的耐熱性？03現(xiàn)象分析：為什么陶瓷比普通玻璃更耐熱？04生活應用：耐熱性決定了它們的“工作崗位”05總結與思考：從實驗到科學思維的提升目錄2025小學六年級科學上冊陶瓷與玻璃耐熱性測試課件各位同學、老師們：今天，我們將共同開啟一次與“熱”有關的科學探索之旅。當你們用陶瓷碗喝熱湯時，用玻璃杯倒熱水時，是否注意過這樣的現(xiàn)象——有些陶瓷碗反復加熱也不會裂，而有些玻璃杯卻在倒入熱水后“啪”地炸開？這些生活中的小疑問，其實都指向一個關鍵的材料性能：耐熱性。作為六年級的科學學習者，我們不僅要觀察現(xiàn)象，更要通過實驗揭開背后的科學原理。接下來，讓我們從“認識材料”出發(fā)，逐步深入“設計實驗”“操作觀察”，最終理解“陶瓷與玻璃耐熱性差異的本質(zhì)”。01從生活到科學：什么是材料的耐熱性？1生活中的陶瓷與玻璃：熟悉又陌生的“老伙計”大家先回憶一下：教室里哪些物品是陶瓷做的？哪些是玻璃做的？陶瓷制品：瓷磚、花盆、有些水杯的杯身（表面有釉的）、實驗室的蒸發(fā)皿；玻璃制品：窗戶玻璃、玻璃杯、燈泡、顯微鏡載玻片。這些材料每天陪伴我們，但它們的“脾氣”卻大不相同。比如：媽媽用陶瓷砂鍋熬湯，砂鍋能直接放在火爐上；而如果用普通玻璃碗直接加熱，可能很快炸裂。這就是“耐熱性”差異的直觀表現(xiàn)。2科學定義：耐熱性的核心是“抗熱沖擊能力”所謂耐熱性，指材料在溫度劇烈變化（如快速加熱或冷卻）時，抵抗破裂、變形的能力。它主要與兩個因素有關：熱膨脹系數(shù)：材料受熱時體積膨脹的程度。膨脹系數(shù)越小，受熱后變形越?。粌?nèi)部結構：材料內(nèi)部是否有均勻的微觀結構（如晶體排列是否緊密、是否有氣孔）。舉個例子：冬天用玻璃杯接熱水，杯內(nèi)壁先受熱膨脹，而外壁還未受熱，內(nèi)外膨脹不均就會導致破裂；但陶瓷的熱膨脹系數(shù)比普通玻璃小很多，且內(nèi)部結構更致密，所以更耐溫差變化。02實驗設計：如何測試陶瓷與玻璃的耐熱性？實驗設計：如何測試陶瓷與玻璃的耐熱性？要探究“陶瓷與玻璃誰的耐熱性更好”，我們需要設計一個對比實驗。實驗的關鍵是“控制變量”——除了材料（陶瓷/玻璃）不同，其他條件（如厚度、大小、加熱溫度、冷卻方式）都要保持一致。1實驗材料與工具準備為了安全且直觀地觀察現(xiàn)象，我們選擇以下材料（提前與實驗室老師確認可用性）：01待測材料：普通陶瓷片（如未上釉的瓷磚邊角料，厚度約2mm）、普通玻璃片（如玻璃儀器碎片，厚度與陶瓷片一致）；02加熱工具：酒精燈（或酒精噴燈，需教師操作）、三腳架、石棉網(wǎng)（使受熱均勻）；03輔助工具：鑷子（夾取材料）、秒表（記錄加熱時間）、冷水槽（裝20℃左右的水）、放大鏡（觀察細微裂紋）；04安全裝備：隔熱手套、護目鏡（每位同學必備）。052實驗步驟：從加熱到冷卻的“極限挑戰(zhàn)”實驗分為“加熱階段”和“冷卻階段”，模擬材料在“驟熱-驟冷”環(huán)境下的表現(xiàn)。具體步驟如下：2實驗步驟：從加熱到冷卻的“極限挑戰(zhàn)”2.1預處理：測量與標記用直尺測量陶瓷片和玻璃片的尺寸（如長×寬=3cm×3cm），確保兩者大小一致；用記號筆在材料背面標記“陶瓷”“玻璃”，避免混淆；用放大鏡觀察初始狀態(tài)，記錄是否有劃痕或氣孔（這些可能影響實驗結果）。2實驗步驟：從加熱到冷卻的“極限挑戰(zhàn)”2.2加熱實驗：逐步升溫觀察點燃酒精燈，將陶瓷片和玻璃片分別放在石棉網(wǎng)上（注意：需間隔5cm以上，避免相互影響）；記錄初始溫度（室溫，約25℃），開始加熱，同時啟動秒表；觀察并記錄：30秒時：材料是否變色？表面是否有氣泡（玻璃可能因內(nèi)部應力釋放出現(xiàn)微小氣泡）；1分鐘時：是否有變形（如邊緣翹起）？用溫度計測量材料表面溫度（約150℃）；2分鐘時：繼續(xù)加熱至材料表面溫度約300℃（普通玻璃的軟化溫度約600℃，但熱沖擊在低溫差時即可導致破裂）。2實驗步驟：從加熱到冷卻的“極限挑戰(zhàn)”2.3冷卻實驗：驟冷測試用鑷子快速夾取加熱后的陶瓷片，放入冷水槽中（水面需完全覆蓋材料），觀察是否有裂紋或破碎；重復上述步驟，測試玻璃片；注意：夾取時需佩戴隔熱手套，避免燙傷；鑷子需夾緊，防止材料掉落。0301022實驗步驟：從加熱到冷卻的“極限挑戰(zhàn)”2.4數(shù)據(jù)記錄：用表格呈現(xiàn)現(xiàn)象設計如下記錄表格（可投影在黑板上，學生同步填寫）：|材料|加熱30秒現(xiàn)象|加熱1分鐘現(xiàn)象|加熱2分鐘現(xiàn)象|冷水冷卻后現(xiàn)象|是否破裂||--------|--------------|---------------|---------------|----------------|----------||陶瓷片|無明顯變化|邊緣輕微發(fā)燙|整體溫熱|無裂紋|否||玻璃片|無明顯變化|邊緣輕微發(fā)燙|表面微變形|出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋|是|03現(xiàn)象分析：為什么陶瓷比普通玻璃更耐熱？現(xiàn)象分析：為什么陶瓷比普通玻璃更耐熱？通過實驗，我們觀察到：陶瓷片在驟冷后無裂紋，而玻璃片出現(xiàn)了裂紋。這背后的原因需要從材料的微觀結構和物理性質(zhì)來解釋。1陶瓷：“致密晶體”的“熱穩(wěn)定衛(wèi)士”陶瓷是由黏土、石英等天然礦物經(jīng)高溫燒結（約1200℃）而成。在燒結過程中，礦物顆粒熔融并重新結晶，形成緊密排列的晶體結構（如莫來石晶體）。這種結構的特點是：熱膨脹系數(shù)?。s3-5×10??/℃）：受熱時體積膨脹幅度小，內(nèi)外層溫差引起的應力較小；內(nèi)部氣孔少：燒結過程中氣體被排出，結構致密，裂紋難以擴展；耐高溫性強：晶體的熔點普遍高于1500℃，遠高于日常加熱溫度。舉個例子：實驗室用的陶瓷蒸發(fā)皿可以直接在酒精燈上加熱，甚至灼燒固體藥品，正是因為其晶體結構的穩(wěn)定性。2玻璃：“無定形結構”的“熱敏感體質(zhì)”玻璃是由石英砂（二氧化硅）、純堿（碳酸鈉）等原料經(jīng)高溫熔融（約1500℃）后快速冷卻形成的。與陶瓷不同，玻璃的內(nèi)部結構是無規(guī)則的“無定形結構”（類似液體凝固后的狀態(tài)），沒有固定的晶體排列。這種結構的特點是：熱膨脹系數(shù)大（普通玻璃約8-10×10??/℃）：受熱時體積膨脹明顯，內(nèi)外層溫差易導致較大應力；內(nèi)部存在“內(nèi)應力”：快速冷卻時，外層先凝固收縮，內(nèi)層后凝固，內(nèi)部殘留應力，遇到溫度變化時易釋放導致破裂；軟化溫度較低（普通玻璃約600℃）：雖然遠高于水的沸點，但熱沖擊（驟熱驟冷）在低溫差下即可引發(fā)破裂。比如：冬天用普通玻璃杯接熱水時，杯內(nèi)壁受熱膨脹，而外壁還未膨脹，內(nèi)外層的應力超過玻璃的強度，就會炸裂。3特殊玻璃的“逆襲”：硼硅玻璃的啟示當然，并非所有玻璃都“不耐熱”。生活中常見的“高硼硅玻璃”（如實驗室燒杯、耐高溫玻璃杯）通過調(diào)整成分（增加氧化硼含量），將熱膨脹系數(shù)降低到3×10??/℃左右，接近陶瓷的水平。這說明：材料的性能可以通過改變成分和工藝來優(yōu)化。這也提醒我們：科學探究不僅要觀察現(xiàn)象，還要思考“如何改進”——這正是科學的魅力所在。04生活應用：耐熱性決定了它們的“工作崗位”生活應用：耐熱性決定了它們的“工作崗位”了解材料的耐熱性后，我們可以更好地理解生活中“為什么選它不選它”。1陶瓷的“耐熱崗位”廚房用具：砂鍋、陶瓷鍋（直接接觸火源，需耐受400℃以上高溫）；建筑材料：耐火磚（用于高爐、鍋爐，耐受1500℃以上高溫）。工業(yè)領域：發(fā)動機火花塞的絕緣陶瓷（耐受1000℃以上高溫）；2玻璃的“耐熱改良崗位”實驗室儀器：高硼硅玻璃燒杯、試管（可直接加熱，耐受驟冷驟熱）；炊具：玻璃保鮮盒（標注“可微波爐加熱”的多為高硼硅玻璃）；科技產(chǎn)品：航天飛船的觀察窗（特殊耐熱玻璃，耐受重返大氣層時的2000℃高溫）。05總結與思考：從實驗到科學思維的提升1實驗結論回顧01通過本次實驗，我們得出以下結論：03材料的耐熱性與其微觀結構（晶體/無定形）、熱膨脹系數(shù)密切相關；02普通陶瓷的耐熱性（抗熱沖擊能力）優(yōu)于普通玻璃；04材料性能可以通過成分調(diào)整和工藝改進優(yōu)化（如高硼硅玻璃）。2科學思維的收獲這次實驗不僅讓我們了解了陶瓷與玻璃的特性，更重要的是學會了科學探究的方法：從生活現(xiàn)象中提出問題（“為什么玻璃杯容易炸？”）；設計對比實驗（控制變量，觀察現(xiàn)象）；結合理論分析（微觀結構與宏觀性能的關系）；聯(lián)系實際應用（解釋生活現(xiàn)象，思考改進方法）。03040501023課后延伸：你的“耐熱性測試”課后，大家可以嘗試用家里的物品做小實驗（需家長陪同）：比如用陶瓷勺