玻璃心学习日志（课堂篇---五下） [复制链接]

膨胀衔接处

    固体膨胀产生的力量很大。建筑物中的钢筋受热时，如果没有足够的空间让它们伸展，那么膨胀所产生的力量足以使墙壁裂开，甚至倒塌。因此，建筑物各个组成部分之间应留有足够的空隙。这些空隙称为膨胀衔接处，可以让结合在一起的组件在温度变化时，有自由伸缩的空间。

长度变化很小的钟摆

    钟摆的长度和摆动周期有关，会影响时钟的快慢，要保持时钟的准确性，就必须克服钟摆因温度高低变化所造成的长度变化。

    克服的办法，是利用膨胀系数很小的木材，或利用三根直向的细钢条及两根稍粗的锌条做钟摆中段的材料。当钢条受热使钟摆伸长时，锌条的膨胀却反向伸长而使钟摆缩短。

    在英国，当瓦特蒸汽机掀起了第一次工业革命的风暴以后，科学家和技术人员对热机的研究达到了空前的狂热。但是，一般的热学家和力学家都比较重视应用技术的研究。加之像瓦特、戴维这样一些对热力学做过开拓工作的人大都是在自学道路上成长起来的，不太擅长于运用数学和物理学的数理抽象方法进行研究，因此，热力学的真正的理论基础建立者并不是他们，而是兼有理论科学才能与实验科学才能的法国工程师萨迪·卡诺。

    卡诺于1796年6月1日出生在巴黎。他的父亲拉查雷·卡诺在数学、物理方面也有很高的造诣，卡诺自幼受父萨油.卡诺(1796-1832 )亲的熏陶，进步非常快。

    当时，法国的蒸汽机已增加到65台。这个数字虽然并不大，但这使卡诺有可能对蒸汽机进行深人的研究。卡诺发现，从外国进口的蒸汽机尤其是英国制造的蒸汽机在性能方面远远超过法国产的蒸汽机。在研究瓦特蒸汽机的过程中，卡诺最关心的当然是蒸汽机的热效率问题，即热能与机械能之间的转化问题。他发现，蒸汽机在将热能转化为机械能的过程中，除热能转化为机械能这一主要过程之外，还有许多辅助过程。而正是这些辅助过程阻碍了人们对能量转化进行深人研究。于是，卡诺决定舍弃这些辅助过程，采用一种抽象的数理分析方法，着重探讨热能与机械能的转化。运用这种科学方法，卡诺提出了一种理想热机理论，并以这种理想热机理论为基础，设想出一种理想热机。

    1924年，28岁的卡诺发表了《关于火的动力及产生这种动力的机器》一文，阐述了他的理想热机理论。文章一开始他就谈到了在地球上观察到的许多现象都与热有关。在这篇论文中，卡诺明确指出，热机只能在具有温差的两个热源之间工作。当热从高温热源像瀑布那样流向低温热源时，热机才能做功。热机的效率与工作介质无关而主要取决于两个热源之间的温差。

    他说:“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比，瀑布的动力依赖于它的高度和水量，热的动力则依赖于所用热素和我们可以称之为热素的下落速度，即交换热素的物体之间的温度差。”卡诺在1824年所论述的这些理论成果，实际上已包括了人们后来所总结出来的热力学第二定律:热只能在从高温热源转向低温热源的过程中做功。只是由于卡诺当时还相信热质说，因此对他所发现的这一定律作了错误的理论解释。

    在《关于热动力以及热动力机的看法》一书中，卡诺还指出，最好的热机工作物质是在一定的温度范围内膨胀程度最大的物质。也就是说，作为热机工作物质，气体比固体和液体更有前途，具有更大的优点。他看到了气体作为热机工作物质的潜在优点，这就预示后来乃至今天普遍使用的内燃机的发展。

    在初步提出热机理论之后，卡诺又继续进行了一些理论探索工作。此后，他逐渐放弃了热质说，而相信了热动说。这就使他对热能与机械能之间的转化有了新的认识。1830年，卡诺在一篇论文草稿中已明确地采用了热动说。此后，他还在热动说的基础上，根据他对热能与机械能之间的转化所作的研究，最先提出了热功当量的概念。与此同时，他还初步对热功当量进行了测定。虽然他所测得的热功当量的数据并不精确，但这是人们对热功当量的最早的测定。正是在1830年所写的这篇论文草稿中，卡诺明确指出:“热不是别的东西，而是动力(能量)，或者可以说是改变了形态运动，它是一种运动。”又说:“动力(能量)是自然界的一个不变量。准确地说，它既不能产生，也不能消灭。实际上它只改变它的形式，也就是说，它有时引起一种运动，有时则引起另一种运动，但决不消灭。”卡诺的这些论述说明，他已接近发现热力学第一定律，并在这以前实际上已发现了热力学第二定律，并以这些发现为基础，提出了理想热机的热力循环理论以及一种高压缩型的自然热机的设想，他正式奠定了热力学的理论基础。而他的热力学成就也就为能量守恒和转化定律的发现直接铺平了理论道路。

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2017/2/6 19:46:19

一、单元概述
自人类具有“时间”这一概念以来，世世代代的人们经年累月不断地寻求着准确测量时间的方法。古人经过长时间的观测和经验积累，发现太阳在天空规则地改变着位置，月亮在天空的移动也有一定的周期。拥有了这样的认识，古代人类将天文现象与自己的生活进行了密切的联系。根据天文现象固有的周期性，形成了历法和时间的概念--一年分为360天加5天，每天24小时，午前、午后各12小时，这就是我们能够追溯到的时间划分。那么，一天内的时间进程如何把握呢?古人想到了把竖直放置的表和水平放置的丰组合为丰表，根据表在丰上的投影来判断时间。他们还通过不断地研究制作出了计算时间的机械，这就是我们现在已经知道的沙漏和水时计。
随着社会的发展，社会分工越来越细，慢慢地人们感到精确计算时间是必要的。17世纪以后，钟表工艺史发生了划时代的进步。根据伽利略发现的单摆的等时性，惠更斯制造了第一个摆钟，使时钟的误差从每天15分钟减少到5分钟。后来他又第一个制造出了靠发条驱动的机械表，并由此导致了18世纪高精度航海钟的发现，解决了困扰人类近两个世纪的经度测定问题，大大推动了航海事业的发展。不仅如此，机械钟的出现还促进了当时整个机械工业的发展，使钟表和罗盘、枪炮、印刷术一起构成的技术革命成为产生近代科学的动力之一。回顾科学发展史，我们可以清楚地看到，时钟的改进历史是与整个人类文明史同步的。
本单元要让学生使用一些测量时间的重要设备做实验，从太阳钟、水钟到机械擒纵器……在“创造”(制作)计时工具的实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，认识技术对人类社会发展的作用。

教学内容大致是这样安排的。

第1课“时间在流逝”，主要让学生对某一个时间段进行估计和感受。

第2-5课“太阳钟”“用水测量时间”“我的水钟”和“机械摆钟”，分别引导学生讨论和思考日暑、水钟和摆钟的构造和原理。

第6-8课“摆的研究”“做一个钟摆”和“制作一个一分钟计时器”则指导学生对摆钟的制造原理和设计进行了更为深人的研究和探索。

“时间”是一种看不见、摸不着的事物，时间运动的轨迹，是根据其他物体的有规律运动的轨迹来记录的。所以，本单元学习“时间测量”的过程，从某种意义上说，也是对“事物有规律运动”的认识活动过程。

二、单元教学目标

科学概念

.“时间”有时是指某一时刻，有时则表示一个时间间隔(即时长)。在不同的情况下，我们对相同时间(时长)的主观感受会不一样，但时间是以不变的速度在延伸的。

.时间可以通过对太阳运动周期的观察和投射形成的影子来测量，一些有规律运动的装置也曾被用来计量时间。

.长期以来，人们一直在寻求精确的计时方法，随着科学和技术的发展，人们制作的计时工具越来越精确。

.计时工具准确性的提高要靠设计、材料等的改进。

过程与方法

.观察和记录有关太阳运动变化周期的信息。

.学习辨别和控制实验中的可变因素。

.预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果。

.解释结果及总结可变因素是如何改变、影响实验结果的。

.学习用图表、表格等来记录、整理、交流信息。

.设计、制作和改进“太阳钟”“水钟”“摆钟”等简易计时器。

.阅读和研究科学资料以获取更多的信息。

情感态度价值观

.发展探究时间以及计时工具的兴趣。

.认识重复实验证实结果的重要性。

.欣赏前人在测量时间和解释自然现象方面所做的贡献。

.初步意识到事物是运动变化的，事物的运动变化是有一定规律的。

.初步体验到科学、技术与人们生活的密切关系。

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2017/3/17 11:27:12

一、单元概述
    地球的运动是很复杂的，除了公转和自转以外，还有其他许多运动，例如，和太阳系一起参与银河系的运动。严格地说，地球的运动是多种运动的复合。即便是公转，也不是简单地绕太阳作椭圆运动。由于本单元是针对小学五年级学生的，因此只研究与人类关系最密切的两种运动:自转与公转。

    五年级的学生，通过电视或书籍，大多数都已经知道地球在自转并且围绕太阳公转这一科学事实。但如果让学生说出自转或公转的证据，那就太少了。深人地了解学生有关地球运动的前概念，会发现一些真实、朴素但错误的观点:1.太阳沉到地下去了，黑夜就来临了。南北半球的昼夜相反(不知地球在自转和公转中的姿态)。2.昼夜现象与月球有关，因为天黑了月亮就出现。(简单地把两个现象相联)3.地球自转的方向可能是从西向东(不知道该如何确认自转方向)。4.地球可能是在运动，但我们感觉不到(不知如何寻找参照物)。5.四季的形成跟地球离太阳的远近有关，离太阳近时是夏季，离太阳远时是冬季……学生的诸多认识，和早期人类对地球及其运动的认识十分相似。

    本单元要让学生重演人类对地球运动的探究过程。基于可观察到的现象和事实，运用相对运动、参照物、模拟再现等原理和方法进行推理、论证，最终认识地球是如何运动的。在这一过程中，需要学生多角度地、持续地收集地球运动的证据，如:资料、理论、模拟实验的结果等，需要对证据进行批判性的逻辑加工，还需要具有一定的空间想象力。这些都对学生的探究能力提出了一个较全面的挑战。

    教科书采用了多种学生所能接受的方式引导他们进行探究。如模拟实验、游戏、代表性的资料等。这些方式不仅会让学生感到有趣，而且还能促进他们的思考，使他们认识到:复杂而不可直接观察的地球运动，是可以被理解和认识的。

    “地球的运动”，共有8课。前5课的教学内容，主要研究地球的自转，后面3课，研究公转和与地球运动相关联的现象:四季和极昼极夜。最终让学生认识到地球在逆时针自转和公转，自转产生昼夜现象，公转时由于地轴倾斜产生了四季和极昼极夜现象。

    第1课，“昼夜交替现象”。让学生从熟悉的昼夜现象开始研究地球的运动，试着从地球和太阳的运动关系人手，来解释昼夜现象。学生的解释可能是多种多样的，但所有的解释都要求得到模拟实验的证据支持。通过实验，学生可能会发现更多的解释和解释的共同性:只要地球和太阳处于相对圆周运动都有可能产生昼夜现象。

    第2课，“人类认识地球及其运动的历史”。让学生了解人类认识地球及其运动中最具代表性的观点:地心说和日心说，关注并讨论两种学说所使用的证据，反思自己有关昼夜现象的解释。在这一课中，书中并未对两种学说进行简单的评价，希望这两种学说和学生的认识产生积极的碰撞，促进学生更理性地思考地球是如何运动的。

    第3课，“证明地球在自转”。运用关键性证据证明地球在自转。教科书为了帮助学生理解傅科摆的原理，设计了傅科摆的模拟实验，让学生体验摆具有保持运动方向不变的惯性。教科书还以资料的形式再现了当年的实验，让学生了解人类是如何证实地球在自转的。引导学生再次修正他们有关昼夜现象的解释。

    第4课，“谁先迎来黎明”。借助学生在生活中的经验来认识相对运动，并根据地球以外的参照物确认地球自转的方向。学生确认了地球自转的方向后，对于不同地区谁先迎来黎明会有正确的判断。教科书中对于时区有所涉及，希望学生展开更多的研究。

    第5课，“北极星‘不动’的秘密”。让学生对于北极星“不动”进行解释。引导学生认识地球围着地轴自转，初步认识地轴是倾斜的。并根据北极星一年四季的位置不变，认识地轴倾斜的方向一直保持不变。为认识四季的成因打下伏笔。

    第6课，“地球在公转吗”。让学生认识历史上证明地球公转的关键性证据一恒星的周年视差。本课仍以模拟实验的方式让学生体验:处于公转轨道的不同位置，会看到远近不同的恒星有视觉上的位置差异。视差的存在就是公转的证据。教科书提供了相关的史料，让学生了解地球公转是如何被人们证实的。

    第7课，“为什么一年中有四季”。提供了古人研究四季的资料，让学生通过研究地球仪上杆影的长短变化来认识四季的形成跟地球的公转和地轴的倾斜相关。

    第8课，“极昼极夜的解释”。该课提供了一个机会，让学生综合运用前面所学的知识来解释极昼极夜现象。让学生认识到极昼极夜现象与地球公转、自转和地轴倾斜有关。