固体热胀冷缩实验的创新改进

第一篇：固体热胀冷缩实验的创新改进

固体热胀冷缩实验的创新改进

永州市零陵区徐家井小学 罗湘君

一、原有教材中的实验设计

湘少版小学科学三年级下册冷与热单元中《热胀冷缩》一课，从教材结构上看可分为三部分：第一部分指导学生通过自制“液体温度计”进行对比实验，认识液体有热胀冷缩的性质；第二部分指导学生设计实验验证空气是否也有热胀冷缩的性质；第三部分指导学生认识固体有热胀冷缩的性质。

教材的第三部分设计了实验，运用固体热胀冷缩实验装置，一个铁环和一个刚好能通过铁环的铜球，把铜球用酒精灯加热后，铜球受热体积膨胀，不能从铁环中通过；再把铜球放入冷水中，铜球受冷后体积收缩，又能够从铁环中通过。依此而得出结论：固体有热胀冷缩的性质。

二、原有实验的不足

在实际教学中，我们发现教材中设计的实验存在以下不足：

1、学生在加热铜球时，由于铜球是用金属链悬挂在手柄上，三年级学生年龄较小，拿着手柄不稳定，铜球的位置不固定，不能确保用酒精灯火焰的外焰加热，影响加热效果；

2、悬挂的铜球容易晃动、滚动，学生一不小心会造成烫伤，存在一定的危险性；

3、铜球体积较大，需要加热很长时间才能看到现象，学生易失去耐心，实验效率低；

4、实验中只能看到铜球热胀冷缩变化的结果，看不到热胀冷缩变化的全过程，缺乏直观形象度；

5、实验只通过“铜球受热膨胀受冷收缩”这一种物体一种现象，得出“固体有热胀冷缩的性质”这一普遍性的结论，缺乏说服力。

三、改进后的实验装置设计与制作

为此，我们对这部分的实验设计做了改进。通过反复试验，我们自制了一个固体热胀冷缩实验装置，可以显示出热胀冷缩变化的过程，视觉效果比较好。

我们把金属条的一端固定在支架上，使之受热后只能向一个方向伸展，推动指针偏转。由于金属条受热后，伸展的长度变化集中于一个方向，又由于指针的放大效果，所以可以显示出较大的偏转距离。当金属条受热后，长度逐渐发生变化，指针也随之发生偏转，受热膨胀变化的过程就通过指针所指示的刻度显示出来；移开热源，金属条的温度逐渐下降，指针的偏转角也逐渐变小，当金属条温度降到与实验起始温度相同时，指针回复到零刻度。

以上装置的具体制作材料与方法如下：

1、实验材料：我们可选用金属条和玻璃 棒实验。取直径为3mm左右，长度为200mm 的铜、铁、铝条各一根，在两端用钉尖扎出 小孔，便于固定；另取直径为8mm，长度为 200mm的玻璃棒一根，在两端粘上小块金属 片，同样在金属片上用钉尖扎出小孔以便固 定。

2、指针：取一根长度为150mm左右的细铝丝，把前端打磨成尖形，另一端用螺丝固定在支架上，使其能灵活转动成为指针。成形后，在固定螺丝上方的左侧粘贴一小段金属丝，作为限位装置。

3、支架：由木质的底座和两块竖立的金属薄片支架构成。左右两个支架的距离，根据金属条的长度决定，高度为160mm 左右。左边支架上，装置调距螺杆，可用于调节实验所用材料的长短，以使指针起始位置指向零刻度。另取一张白色卡纸，绘制好刻度，粘贴在右边支架上。

为使显示醒目，我们把指针漆成红色，刻度线用黑色绘制。

四、改进后实验装置的操作方法

我们来看看使用以上装置实际实验操作的过程：

我们先选用铜条进行实验。点燃酒精灯，加热铜条。铜条受热后迅速膨胀，因其左端已经固定，迫使它只能朝右端方向伸展，推动指针向右偏转。这样，我们就能清晰地看到铜条受热膨胀的变化过程。熄灭酒精灯，我们看到指针逐渐回转，如果要加快冷却速度，还可以用毛笔沾冷水刷上铜条上。当铜条的温度降到与环境温度一致时，指针就会回到原刻度位置。我们还可以用铝条、铁条重复以上实验，都可以看到相同的现象。

由于铜、铁、铝都是金属材料，为了能得出“固体有热胀冷缩的性质”这一结论，我们考虑再用一种非金属材料——玻璃来实验。我们把玻璃棒装在支架上，用酒精灯加热。先进行预热，以避免玻璃棒局部受热炸裂。过了一会儿，我们发现指针慢慢向右偏转了。由于玻璃传热慢，膨胀系数小于金属材料，所以我们看到指针偏转的速度较慢、幅度较小。熄灭酒精灯，静置一会儿，让玻璃棒自然冷却，指针又会慢慢地回复原位。

五、改进后实验装置的优点

运用以上装置实验与教材上的用铜球实验相比，具有以下优点：

1、稳定性更强，更安全。由于有支架固定金属条，不再需要学生手持，使加热更稳定、更安全；

2、实验时间缩短，效率提高。实验中，加热金属条的时间只需10秒左右，就可以清楚地看到指针向右偏转，熄灭酒精灯几秒钟后，指针就往回偏转。实验效率高，可视性强，学生兴趣浓厚，更有利于课堂组织教学；

3、实验现象更直观。通过指针逐渐偏转，学生可以清晰地看到金属条热胀冷缩变化的全过程，而不只是看到结果，更为形象直观；

4、可用多种材料实验，结论更具说服力。改进后的实验装置，可以更换实验材料，加热铜、铁、铝条或玻璃棒等，都可以看到热胀冷缩的现象。这样就可以采用归纳的方法得出结论“固体有热胀冷缩的性质”。

通过教学中试验，我们发现改进后的固体热胀冷缩实验装置，操作简单，易于学生人人动手参与。《课程标准》中指出，“儿童常常依靠动手操作来认识和理解世界，而他们所能认识和理解的也往往局限于他们自己可以动手操作的具体事物”，因此，在科学教学中，如何为学生提供更易于操作的材料，值得我们每一位科学教师努力探索！

第二篇：固体热胀冷缩创新实验教学设计

固体热胀冷缩实验的创新改进

罗坪乡完全小学 聂博健

一、实验的地位与作用：

“固体热胀冷缩实验”是河北人民出版社出版的四年级下册科学教材第四单元第2课时的教学内容，它是在延续液体热胀冷缩探究后，进一步对固体热胀冷缩性质的探究。此实验对学生体验固体热胀冷缩现象、激发学生探究科学奥秘的兴趣和好奇心提高学生独立实验的能力等方面有重要意义。

二、实验原型及不足之处与创新实验创新点：

实验原型：运用固体热胀冷缩实验装置，一个铁环和一个刚好能通过铁环的铜球，把铜球用酒精灯加热后，铜球受热体积膨胀，不能从铁环中穿过；待铜球冷却后体积收缩，又能够从铁环中通过。证明：固体有热胀冷缩的性质。

在实际教学中，我们发现教材中设计的实验存在以下不足：（1）实验材料精确度要求高，比较难找。

（2）由于铜球体积较大，所以在铜球加热时所需时间较长。学生易失去耐心，实验效率低。

（3）灵敏度低且不可调；

（4）加热温度过高，容易造成烫伤。本次创新实验的创新点：

1、实验现象体现了可调性和灵敏性；

2、安全可靠；

3、实验现象形象、直观、生动有趣。学生易于操作且实验过程稳定性强，实验效果也更为明显。

三、创新实验的设计思路：

为了能让学生更加直观地感受到实验效果，缩短实验时间，提高实验效率；排除实验中的危险性，使学生体验科学实验的乐趣。

为此，我们经过反复试验，自制了一个固体热胀冷缩实验装置。

1、介绍实验材料。

2、实验设计原理：通过酒精灯对弹簧片的加热，两块弹簧片膨胀贴在一起，使这个串联电路连通，也就是我们所说的热胀冷缩。

四、实验器材：铁丝圈、玻璃球、酒精灯、烧杯

五、实验过程：

1、点燃酒精灯；

2、将酒精灯移至自制串联电路中的两块弹簧片下方进行加热，注意加热使用酒精灯的外焰；

3、电路连通后（灯泡发光）将酒精灯移开，待弹簧片冷却，电路将断开（灯泡熄灭）。

六、实验效果

1、实验操作方便，简单实用，降低了学生操作的难度，减少了实验误差，实验结果一目了然；

2、让学生更清晰的看到金属的热胀冷缩，实验效果很明显。

七、创新实验创新亮点：

1、改进后的实验材料易取，提高了学生课后亲自动手实验的可能性；

2、改进后的实验现象明显，大大地提高了科学课堂教学的演示率；

3、改进后的实验节约了课堂教学时间，提高了教学效率；

4、实现了演示实验的理念创新，真正以学生为主题，使学生不再把实验看成是专家、教师在实验室的高贵行为，很多事可以在日常生活中亲自动手验证的，并可以大胆地创新。

第三篇：《固体的热胀冷缩》说课稿

《固体的热胀冷缩》说课稿

今天我说课的实验是苏教版小学科学四年级上册第二单元“冷和热”第三节加热和冷却中的《固体的热胀冷缩》实验。下面我将从教材分析、实验器材、实验创新、实验原理、实验教学目标、教学重难点、学情、教法、学法、教学内容、教学过程、实验教学反思与评价和板书设计几个方面来开展我的说课！

首先，我对教材进行简要的分析：

一、说教材

《加热和冷却》一课是以学生已有知识经验、生活经验为基础，引导学生用实验的方法探究加热和冷却对固体的体积的影响。本课很好的体现了教材编排的连续性和逻辑性，在整个单元中起着承上启下的作用。

二、说实验器材

该实验所需的器材有酒精灯、固体体胀器、水槽、冷水、火柴等。

三、说实验创新

四、说实验原理

常温下，铜球能通过铁环，加热后，铜球体积膨胀，无法通过铁环，当铜球冷却后，铜球体积又缩小，又能通过铁环。

五、说实验的教学目标

根据新课标的要求和教材的特点，结合四年级学生的认知能力，我确定以下教学目标: 知识与技能：

1、知道物体加热和冷却后会改变体积。

2、认识物体的热胀冷缩现象及应用。过程和方法目标：能用实验的方法探究加热和冷却对物体的体积的影响。情感态度与价值观目标：培养学生严谨的科学态度、让学生明白科学就在我们的日常生活中。

六、说教学重难点

教学重点：认识到冷热变化会导致物体的体积产生变化。教学难点：认识固体热胀冷缩的性质。

七、说学情

四年级的学生接触科学已有一年，对科学学习有浓厚的兴趣，也掌握一些科学探究的方法，但实验分析、操作能力还需要加强。

八、说教法

《科学课程标准》强调:“科学学习要以探究为中心，学习科学是学生主动参与的过程”，就是借助固体体胀器和酒精灯等实验器材，通过让学生亲身经历活动过程，发现和得出结论进而达到教学目标，使我的这一节课更有实效性。

九、说学法

采取与教法相适应的学习方法，引导学生在探究的过程中，能运用探究实验法、小组合作法、自主探究法等学习方法获取新知，掌握技能。

十、说实验的教学内容

探究固体在加热后体积的变化是“加热和冷却”一课的核心学习活动之一。通过加热，铁球体积会膨胀，冷却后，体积又收缩，通过观察这一实验后，让学生更进一步了解固体热胀冷缩的性质。

十一、说实验教学过程

我设计了四个教学环节：(一）创设问题情境，导入新课

探究应该从问题开始，巧妙地创造问题情境，能吸引学生活动注意力，启发学生思维，使学生的思维更活跃，思路更广。上课开始，我就出示课件。1825年英国铺设的第一条铁路钢轨资料。旨在引发学生根据相关信息思考，猜想铁轨发生了扭曲和断裂的原因是什么？这时我紧接着提出问题，钢轨会不会也有热胀冷缩的性质，为什么在铁轨间都留有缝隙？这节课我们就带着这些问题，用实验的方法来研究固体的热胀冷缩。并板书课题。

（二）探究固体的热胀冷缩的性质

1、注意酒精灯的使用

加热我们就需要用到实验室中常用的加热仪器——酒精灯。虽然四年级的同学不是第一次使用酒精灯，但为了确保安全还是有必要再次强调酒精灯的使用注意事项。这时我出示课件，讲解酒精灯的使用方法和注意事项，一定会最大限度吸引学生学习的注意力。达到最佳的教学效果，有效的提高教学效率。

2、分组实验探究，描述实验现象

这个活动本身是一个演示实验，但是为了让学生更加了解，我让学生亲身经历。首先，拿出固体体胀器，在常温下，铜球能通过铁环；接着点燃酒精灯，把铜球放在酒精灯上加热，加热1分钟左右，试一试铜球能否通过铁环，会发现此时铜球不能通过铁环；这时再把铜球放入装有冷水的水槽中冷却，当冷却后铜球又能通过铁环；实验结束后熄灭酒精灯，整理实验器材。在他们操作的过程中，我及时深入各个小组来和他们共同完成这个活动。并告知学生不要接触发热的铜球，以免出现危险。教育学生在实验过程中正确使用实验器材，注意安全，也是我们科学教师在教学中不可缺少的一部分。只有学生安全了，才能使教学有序有效地开展下去。

通过实验操作，学生一定会发现实验现象，我让学生描述自己的发现，既可锻炼他们的表达描述能力，又可以得出铜球具有热胀冷缩的这个结论，进而得出一般固体都有热胀冷缩的性质。

（三）寻找生活中的热胀冷缩现象

科学探究的问题源于生活，科学结论的实践又回归于生活，这时我用课件出示一些生活中常见的热胀冷缩的现象让学生分析，并回答本课开始提出的问题，钢轨是不是也有热胀冷缩的性质？为什么铁轨间都留有缝隙？让学生感受到科学与生活是如此紧密相联。像生活看似平常的小事，如果细细想来，还真的有许多科学道理。生活中的科学真是随处可见呀。希望大家在以后遇到这样的问题，也能像今天一样认真思考，细心观察，认真思考，积极动手，你将会发现更多的科学奥秘。

（四）谈收获

全课的最后，我让学生说一说通过本节课的学习你都有哪些收获，课后请同学们继续查找生活中的热胀冷缩现象。

十二、说实验教学反思与评价

“固体的热胀冷缩”一课实验从学生的实际出发，注重学生在课堂中的主体地位，符合学生的需求，并关注学生对实验方法的理解，注重培养学生探究习惯和严谨的科学态度。

本节课我围绕教学目标，通过让学生实验探究的方法，引导学生一步一步得出“固体有热胀冷缩性质”的结论。在教学中我按照以学生为主体，教师为主导的教学原则，让学生经历一个提出问题——假设猜想——实验操作——得出结论的简单的科学探究过程，当然真正要完成一个探究过程，四年级的学生不完全具备这样的能力，还需要教师适时、必要、谨慎、有效地指导才能真正从探究中有所收获，使教学更具有实效性。

十三、说板书设计

为了紧扣教学目标，突出教学重点，我的板书设计力图全面、简洁、直观地将授课内容传递给学生，加深学生的理解和记忆！

第四篇：对“固体热胀冷缩”补充实验的教学设想

对“固体热胀冷缩”补充实验的教学设想 刘起飞 闫永军

九年义务教育教材小学自然（五年制）第六册《物体的热胀冷缩

（一）》一课，从教材结构上看可分为两部分：第一部分指导学生认识液体有热胀冷缩的性质；第二部分指导学生认识固体有热胀冷缩的性质。

教材的第二部分在课本中的具体表达形式比较简单：利用一个铁环和一个刚好能通过铁环的铜球进行实验，把铜球放入热水中，铜球受热体积膨胀，不能从铁环中通过；再放入冷水中，铜球受冷后体积收缩，又能够从铁环中通过。依此而得出“固体也有热胀冷缩的性质”的结论。《教师教学用书》中提到了这个问题：“从一种现象就得出一个结论，显得有些欠缺，有条件时最好再补充一个实验。”根据我们对教材的理解，即补充一个实验的话，就可以采用归纳概括的方法，得出固体有热胀冷缩性质的结论。

这样，就与第一部分认识液体有热胀冷缩性质的教学模式一致了。补充一个什么材料来做验证固体有热胀冷缩性质的实验呢？用圆金属片？金属球和金属片同是金属的种概念，根据归纳推理的规则只能推出金属有热胀冷缩性质的结论。而金属只是“固体”这一概念的一个子类，因此还不足以说明固体有热胀冷缩的性质。这样，最好能找非金属固体材料，但非金属材料的膨胀系数都比金属材料的膨胀系数小，这就给补充实验带来了难度。通过查找资料知道，固体除了金属外就是玻璃的膨胀系数比较大了。根据结构力学的原理，我们先是选定了玻璃球作实验材料进行实验。因为玻璃球是圆球形的，受冷受热不易炸裂。经过反复实验，发现一般玻璃球并不是规则的圆形，无法保证实验的效果。什么玻璃制品既规则又间隙非常小呢？便想到了注射器。注射器是熟玻璃制成的，受冷受热不易炸裂。使注射器受热可以用酒精灯，使其受冷当然用冰箱既快效果又明显了。但由于不可能把冰箱搬到课堂上，便想到可以用冰箱中的储冷器来使注射器受冷。经过反复实验，效果很好。这个实验就定下来了。

补充了这个实验，教材的第二部分也就比较完美了，整篇课文的教学模式统一了，从认识过程看也比较科学。

这部分的教学设计如下：

师：现在我们知道了铜球有热胀冷缩的性质。其他固体形态的物体还有很多，如桌子、椅子、玻璃、陶瓷等，它们有没有热胀冷缩的性质？下面我们用实验来研究玻璃有没有热胀冷缩的性质。老师这有一支注射器，现在，这个玻璃塞可以顺利地进入管内到达底部，我用酒精灯加热注射器的塞，再放入管内，你们想，会有什么现象？

生：注射器的塞不能到达底部。

师：（演示实验后）的确是只到一半处。我们在它到达的位置做一个标记。（教师在注射器外活塞顶端到达处用不干胶做标记。）下面我们再把塞放到冰箱里储冷用的这个储冷器上，使活塞受冷后，把它再放入注射器内，你们推想一下会发生什么现象。（学生互相交流自己的推测。）现在老师把塞放入管内，你们看到了什么现象？这说明注射器有什么性质？

生：塞又能顺利到达管内的底部了。这说明注射器有热胀冷缩的性质。

师：注射器是玻璃做的，所以说玻璃有什么性质？

生：玻璃有热胀冷缩的性质。

师：铜球有热胀冷缩的性质，玻璃有热胀冷缩的性质。铜球、玻璃都是固体，都有热胀冷缩的性质，由此，你可以推想出„„

生：固体有热胀冷缩的性质。

第五篇：改进创新实验

改进创新实验：

1.制备Fe(OH)2实验改进

实验用品：试管2支、酒精灯只、长滴管两支、FeSO4溶液、NaOH溶液

2.电解质导电性实验：

实验用品：学生电源一个、导线6根、电解槽一个、烧杯一个（100ml）、石墨电极一对；

食盐、蒸馏水

3.浓硫酸脱水实验环保改进法

实验用品：500ml烧杯一个、250ml烧杯一个、50ml烧杯一个

NaOH溶液、蔗糖、浓硫酸

4.H2S与SO2反应的实验改进

实验用品：50ml烧杯一个、试管2支、滴管与一只；

Na2S溶液、Na2SO3溶液、盐酸溶液

5.焰色实验改进

实验用品：蒸发皿一个、酒精灯、火柴

NaCl、无水乙醇、量筒。

改进创新实验：

6.制备Fe(OH)2实验改进

实验用品：试管2支、酒精灯只、长滴管两支、FeSO4溶液、NaOH溶液

7.电解质导电性实验：

实验用品：学生电源一个、导线6根、电解槽一个、烧杯一个（100ml）、石墨电极一对；

食盐、蒸馏水

8.浓硫酸脱水实验环保改进法

实验用品：500ml烧杯一个、250ml烧杯一个、50ml烧杯一个

NaOH溶液、蔗糖、浓硫酸

9.H2S与SO2反应的实验改进

实验用品：50ml烧杯一个、试管2支、滴管与一只；

Na2S溶液、Na2SO3溶液、盐酸溶液

10.焰色实验改进

实验用品：蒸发皿一个、酒精灯、火柴

NaCl、无水乙醇、量筒。