金属热胀冷缩吗
莲都区天宁小学 陈建秋
五年级下册第二单元第5课
教材分析：
物体受热以后体积会膨胀，在受冷的状态下体积会缩小，这就是热胀冷缩。许多物体都有热胀冷缩的性质。自从人们认识到热胀冷缩现象以来，一方面刻意减小或防止由它造成的损害，另一方面又想方设法对它加以利用。
大多数的金属会热胀冷缩，但现象没有空气、水那样明显，怎样组织学生对金属的热胀冷缩开展有效探究？教材安排了三个教学活动，分别是“观察铜球的热胀冷缩”、“观察钢条的热胀冷缩”和“金属的热胀冷缩”。三个活动互有交点、依次递进，不仅激发了学生探究热胀冷缩现象的浓厚兴趣，对学生科学素养的养成也起到了一定的作用。
第一项活动是“观察铜球的热胀冷缩”。要完成这一实验，需要一套特制的铜球和铁环材料。常温状态下，铜球正好能穿过铁环，加热后，铜球的体积会膨胀，就无法通过铁环，冷却后，铜球的体积缩小，又能通过铁环，从而让学生直观地观察到铜球的热胀冷缩现象。
其他金属是不是也有热胀冷缩现象？第二项活动“观察钢条的热胀冷缩”很自然地开始了。教科书37页活动是模拟铁桥设计的，实际操作时间较长而且效果不明显。为此，我将这一活动改为“观察金属棒的热胀冷缩”，利用金属线膨胀演示器，将铁棒和铝棒架在同一水平位置，用小铝盒盛放酒精进行加热，利用指示针的变化使实验现象一目了然，让学生感受到铁和铝这两种金属的热胀冷缩，进一步建构科学概念。（说明：其实这个仪器配备了三根金属棒，分别是铁棒、铝棒和铜棒，考虑到铜的热胀冷缩在铜球实验中已研究，故不再重复。）
在这两个实验的基础上，向学生提出问题：“金属都热胀冷缩吗?”若按正常教学顺序，学生们在第3课“液体的热胀冷缩”一课做过类似问题的思考和讨论，就不会简单地做出肯定的结论。但本次活动属观摩课性质，学生没有前面的学习铺垫，往往会轻易地回答出“是”。利用这一教学契机，教师向学生介绍“铋”和“锑”这两种与众不同的金属，它们是热缩冷胀的，让学生意识到事物的变化存在着普遍规律，但也有一定的特殊性，仅仅靠一、两个事实就下定义是不严谨、不科学的，从而培养学生思维的严谨性。
若有时间，还可以引导学生关注其他非金属固体的热胀冷缩现象，如塑料等。
教学目标：
科学概念：大多数金属有热胀冷缩的性质，有些金属是热缩冷胀的。
过程与方法：
1．设计简单易操作的实验活动，有效地观察温度变化时金属的体积变化。
2．正确使用酒精灯给物体加热。
情感态度价值观：
1．培养学生对探究各种物体热胀冷缩现象的浓厚兴趣。
2．初步意识到事物普遍的变化发展规律，但也有特殊性。
教学重、难点：
有效设计实验观察金属的体积变化，并根据观察到的实验现象进行科学分析。
教学准备：
1．“神奇的气球”演示实验：锥形瓶、气球、热水杯、冷水杯
2．“神奇的水柱”演示实验：烧瓶、软木塞、染红的水、热水杯、冷水杯
3．“铜球的热胀冷缩”分组实验：铜球、铁环、酒精灯、火柴、冷水杯
4．“金属棒的热胀冷缩”演示实验：金属线膨胀演示器、酒精、火柴、镊子
5．“塑料球的热胀冷缩”演示实验：塑料球、铁环、热水杯、冷水杯
6．课件、实物投影仪
教学过程：
一、课前科学小实验
1．神奇的气球
把套了气球的锥形瓶先后放入热水杯和冷水杯里，观察气球的变化，并尝试解释——气体的热胀冷缩性质。
2．神奇的水柱
把装了红水的烧瓶先后放入热水杯和冷水杯里，观察水柱的变化，并尝试解释——液体的热胀冷缩性质。
二、揭示课题
1．水和空气有热胀冷缩的性质，那金属是不是也有热胀冷缩的性质呢？
2．这有一个铜球，若是要研究铜球是否会热胀冷缩，该怎么设计实验呢？
三、观察铜球的热胀冷缩
1．出示实验材料：铜球、铁环、酒精灯、火柴、冷水杯。
2．小组讨论设计铜球的热胀冷缩实验。
讨论提示
（1）怎样让铜球受热？怎样让铜球受冷？
（2）你们打算分几步进行实验？
（3）预计实验中可能会看到什么现象？
（4）实验中有哪些安全注意事项？
3．全班交流，完善实验方案。
4．领材料，分小组实验，认真观察。
5．整理实验材料，交流实验发现。（铜球有热胀冷缩的现象）
四、观察金属棒的热胀冷缩
1．其他金属是否也有热胀冷缩的现象呢？我们再来做个实验。
2．出示金属线膨胀演示器，简要介绍。（两根金属棒分别是铁棒和铝棒，一头连接指针，红色指针对应的是铁棒，黑色指针对应的是铝棒。）
3．演示“加热铁棒和铝棒”实验，学生观察，填写记录单。
金属棒加热实验记录单
记录员（ ）
金属 |
对应
指针 |
观察指针的位置变化 |
我的思考 |
加热后 |
冷却后 |
铝 |
黑色 |
|
|
|
铁 |
红色 |
|
|
4．组织交流，交流实验发现。（铁和铝都有热胀冷缩的现象）
五、金属都热胀冷缩吗
1．通过刚才的实验我们知道，铜、铁、铝都有热胀冷缩的性质，那是不是所有的金属都热胀冷缩呢？
2．科学家们做了大量的实验，发现大多数的金属都有热胀冷缩的性质，比如铜、铁、铝、金、银、镁、钾等，我们来看看科学家们的研究结果。
3．简介热缩冷胀的两种金属：铋、锑。
六、课堂总结和拓展
1．练习巩固（听听他们的讨论，你觉得是对还是错？）
（ ）1.钢比较坚硬，所以没有热胀冷缩的性质。
（ ）2.刚加热过的金属，不可以直接用手触摸。
（ ）3.钢条加热后，会伸长、变细。
（ ）4.大多数金属受冷时体积缩小，受热时体积膨胀。
（ ）5.铋和锑这两种金属有热缩冷胀的性质。
2．过渡：水有热胀冷缩的性质，空气有热胀冷缩的性质，大多数金属有热胀冷缩的性质。那么其他的物体——比如塑料有没有热胀冷缩的性质呢？
3．拓展活动：塑料球的热胀冷缩演示实验：塑料球、铁环、热水杯、冷水杯
4．机动：
（1）夏天安装电线，两根电线杆之间的电线不能拉得太紧，这是为什么呢？
答：冬天气温低，受冷时电线会缩短，原来就很紧的话可能被拉断。
（2）1825年，英国铺设了第一条铁路，所有的钢轨全部焊接在一起。没想到，夏天时钢轨变得七歪八扭，有的还朝上拱起。到了冬天，钢轨竟裂成几段。这是什么原因？
答：这是因为钢轨发生热胀冷缩的现象。据测量，温差60℃，1000千米铁路要伸缩708米。解决方法是在钢轨之间留些缝隙。
七、板书设计
金属热胀冷缩吗
铜、铝、铁…… 热胀冷缩
（锑、铋---- 热缩冷胀）
