师:同学们好,欢迎走进科学课堂。在生活中,大家肯定都有这样的经验:从冰箱里取出的牛奶太凉,我们会放进热水中加热。那热水是怎样让牛奶由凉变热的呢?带着这个疑问,我们一起来探索温度。当不同温度的物体相互接触时,根据生活经验来猜测一下,把刚从冰箱取出的牛奶放进热水中,牛奶温度会怎样变化?热水的温度又会如何变化?请把猜测记录在学习任务单上。这位同学已经有了自己的猜测,我们一起来看看。
生:我认为牛奶的温度会升高,热水的温度会降低。
师:同学们,你们同意这位同学的想法吗?老师也赞同。根据刚才的讨论,我们这样猜测:把凉牛奶放进热水中,牛奶温度会上升,热水温度会下降。那该如何验证我们的猜测呢?为避免牛奶浪费,老师提议用冷水代替牛奶,也就是用冷水和热水设计实验来验证猜测。下面请用喜欢的方式把想法记录下来。经过讨论,想必大家都有了想法,哪个小组先来展示?
生:我们小组是这样想的,把热水倒进试管中,把冷水倒进烧杯中,用两支温度计分别测量它们的温度变化。
师:这是你们小组的想法,有不同意见的小组吗?我们来听听。
生:我们小组跟他们的想法不一样。我们觉得应该把热水倒进烧杯中,冷水倒进试管中,这样更像热牛奶的情形。
师:嗯,你们小组根据热牛奶的方法,想到把热水倒进大烧杯,冷水倒进小试管,有理有据,是个好办法。同学们,你们觉得哪个方法更合理呢?老师也认为应该在大烧杯倒热水,小试管放冷水。其他小组还有要补充的吗?好,请这个小组来说。
生:我们小组想说,可以用温度计测量热水和冷水的温度,然后每隔一分钟记录一次温度计的示数。
师:你们想到用温度计测量冷水和热水的温度,真是善于思考的孩子。实验时,我们用温度计记录的示数来表示热水和冷水的温度变化。那实验中的热水要用滚烫的开水吗?
生:我认为不可以。如果实验操作失误,容易烫伤自己和别人。人的体温大概是37摄氏度,所以我觉得应该用比37摄氏度高一点点的热水,避免烫伤。
师:你真是个细心的孩子。100摄氏度的水温度太高,可能会烫伤我们,所以实验中使用的水温度不能太高。老师给大家准备了60摄氏度左右的热水。根据刚才的讨论,我们一起梳理一下实验步骤。第一步,取一定量20摄氏度左右的冷水装入试管。第二步,在烧杯中倒入约三分之二60摄氏度左右的热水,将盛有冷水的试管下端浸入热水中。第三步,用两支温度计分别测量试管中冷水和烧杯中热水的温度变化。第四步,每隔1分钟记录温度计的读数,并记录在实验记录表中。实验时,究竟该如何正确使用烧杯和试管呢?我们通过一段微课学习一下不同的水相互接触所需的实验器材及操作方法。
微课内容:第一步,向烧杯中倒入约60摄氏度的热水。第二步,取试管,向试管中加入约一半的凉水,并将试管固定在铁架台上。第三步,将温度计放入试管与烧杯中,调整温度计位置,使其不触碰试管壁。第四步,开始计时,并记录初始温度。第五步,每隔1分钟记录一次数据。
师:现在知道该怎么做了吗?实验中,老师再提醒大家一遍,注意热水使用,避免烫伤自己及他人。温度计插入水中的位置要保持不变,不要碰到试管壁,读数时视线要与温度计的示数平行,以免读错,把实验中观察到的问题和数据及时记录下来。清楚这些要求后,想必同学们已经迫不及待了,心动不如行动,找到材料,大家也来试一试吧。
(同学们完成实验)
师:同学们,通过实验,你们已经完成了热水冷水接触后的温度变化记录表。通过这些数据,能看出热水和冷水温度的变化吗?能不能对这些数据进行处理,让我们一目了然呢?怎样巧妙地看出热水和冷水温度的变化呢?
生:画折线图。数学上我们学过,画折线图能更好地看出温度的变化。
师:是的,理化不分家,数学上学习的折线图在科学中也有大作用。折线图能帮助我们更直观地看出温度变化。同学们,老师还有个问题,冷水和热水两组数据画在一个图中还是两个图中呢?如果画在一个图中不好分辨怎么办?
生:我们小组认为应该画在一个图中,方便比较,并且冷水、热水的折线图可以用不同颜色来表示。
师:其他小组有不同意见吗?看来大家都同意这个小组的想法。同学们完成热水冷水的温度变化折线图了吗?通过折线图发现了什么?冷水的温度是如何变化的?热水的温度又是如何变化的?温度的变化是怎样引起的呢?哪个小组来给大家说一说?
生:我们小组根据折线图发现,热水刚开始温度下降得比较快,渐渐地下降慢了;冷水刚开始温度上升快一点,渐渐地也慢了。
师:你们小组找到了热水温度下降和冷水温度上升速度的规律,其他小组同意他们的看法吗?
生:我们小组同意他们的看法。我们小组根据折线图还看出,热水的温度下降是因为热水把热传递给冷水了,使冷水的温度升高。
师:你们小组都是会思考的孩子。热水把热传递给了冷水,所以热水温度下降,冷水温度上升。同学们,那冷水的温度会一直上升吗?热水的温度会一直下降吗?这个小组有话要说,请你们来分享一下。
生:我们认为冷水的温度不会一直上升,热水的温度不会一直下降。根据我们的折线图来看,最后线段重合了,说明热水和冷水最后温度一样了。
师:真是善于总结的小组。热水把热传给冷水后,热水变凉,冷水变热,但变凉的热水不会再继续传递热给变热的冷水,所以它们温度一样了。那是不是可以这样说:热能从一个物体转移到另一个物体,并且从温度高的物体传向温度低的物体,最终趋向平衡。我们把这种现象称作热传递。现在能再来说一说热水是怎样让牛奶由凉变热的吗?
生:热水把热传递给了凉牛奶,热水的温度降低,牛奶的温度就升高了。
师:这是你们小组的看法。这边的同学也想来说一说。
生:因为热水和凉牛奶一直在接触,热就一直在传递,所以它们的温度最后会相同。
师:想法也不错。还有同学想来说一说吗?
生:我认为它们的温度应该还会变低,变得和我们教室中的温度一样,因为不仅牛奶和热水在接触,它们同时也在和教室中的空气接触。
师:看来同学们都学会了举一反三,能够合理地解释牛奶是怎样由凉变热的。除了温度计,我们还可以用感温纸、感温粉末的方法来感知温度的变化。我们来试一试使用感温粉末、感温纸研究冷水与热水的温度变化。感温指套实验需要的实验器材有热水、烧杯、感温纸带,分多次将热水加入烧杯中,观察感温纸带的变化。感温粉末实验需要的实验器材有装有热水的烧杯、感温粉末。将感温粉末紧贴烧杯,几秒钟后观察感温粉末的变化,再次紧贴观察变化。
