【跨学科案例】探究不同材质勺子的导热能力

一、背景引入

【核心概念】

1.物质的结构与性质

4.能的转化与能量守恒

【学习内容与要求】

1.1物质具有一定的特性与功能

5~6年级：①观察常见材料在水中的沉浮现象、导热性等，说出它们的主要用途。

4.1能的形式、转移与转化

5~6年级：①举例说出生活中常见的热传递现象，知道热从温度高的物体传向温度低的物体，从物体温度高的部分传向温度低的部分。

②举例说明影响热传递的主要因素，列举它们在日常生产生活中的应用。

二、教学目标

1.科学观念：通过探究勺子的导热性，知道生活中存在热传递现象。

2.科学思维：能在教师指导下，以“加热一端后，勺子另一端温度先后变热”为证据，说明热从温度高的物体传向温度低的物体，从物体温度高的部分传向温度低的部分。

3.探究实践：能够勺子等生活中常用的材料，以及跨学科器材，如红外温度传感器等，描述不同勺子的导热性。

4.态度责任：具有良好的动手能力，能根据勺子导热性能的结论，在生活中正确使用不同的勺子，热爱生活。

三、教学准备

陶瓷勺子、铁勺子、酒精灯、铁架台、行空板、红外温度传感器

四、教学过程

（一）回顾生活中的热传导现象

1.通过视频、图片等形式，引导学生回顾：日程生活中我们喝汤或者喝粥的时候，有没有试过被汤勺烫到了？如果有，你还记得是什么情况下被烫到的吗？当时用的是什么材质的勺子？

2.引出问题：为什么放在热汤或者热粥中的勺子会发烫？发烫的过程是怎样的？是立即就烫了吗？为什么有些勺子不会发烫？

（二）设计实验

要解答上面的问题，最好的方法就是通过实验，把勺子发热的过程还原出来，那么应该怎样真实还原这个过程呢？勺子温度变化的时间和方向应该怎样记录？

装置设计：

实验装置

实验装置由铁架台、酒精灯、行空板、红外温度传感器等组成。利用铁架台，把勺子固定于合适的高度，保持夹子与酒精灯之间的距离不变，即保证热传输的距离这一变量为定值，通过灼烧勺子的一端，观察勺子另一端的温度变化。

非接触式红外温度传感器置于勺子下方，以实时记录勺子另一端的温度

程序界面

程序截图（源程序附后）

实验过程中，先设定要达到的目标温度，并保持该值不变，更换不同的勺子，做好固定并开始灼烧后，点击开始计时，当温度达到目标温度后，计时自动停止，从而记录不同材质的勺子达到相同的温度所需要的时间。

实验扩展：

为了研究热在勺子中的传递方向，还可以利用本装置，测试并多次记录同一个勺子在受到灼烧后，不同位置在同一时刻的温度，从而通过勺子温度变化的方向，确定热在勺子上传递的方向。

实验演示：

附表：不同材质的勺子达到同一温度所需时间

源程序.rar

厉害              

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期待可以用氟锑磺酸探究一下勺子的耐腐蚀性（滑稽）