苏教版热胀冷缩教学课件

热胀冷缩教学课件苏教版四年级下册科学第一章热胀冷缩现象导入热胀冷缩是物理学中的一个基本概念，指物体在受热时体积膨胀，遇冷时体积收缩的现象这种看似简单的变化，在我们的日常生活和工程设计中有着广泛的应用和影响生活中的热胀冷缩夏天，铁轨为什么要留有空隙？这是因为金属在高温下会膨胀，如果不预留空间，铁轨就会因膨胀而弯曲变形当我们将温度计放入热水中，红色液柱会明显上升；放入冷水中，液柱则会下降这是热胀冷缩现象的直观体现热胀冷缩现象直观体现左侧温度升高，液体膨胀，液柱上升右侧温度降低，液体收缩，液柱下降温度计的秘密温度计中的秘密热能与分子运动精确测量温度计中的红色液体（通常是酒精或水银）会当温度升高时，液体分子运动加剧，分子间距利用这种规律，温度计可以将温度这种抽象的随温度变化而改变体积这种变化非常敏感，离增大，整体体积膨胀；温度降低时，分子运物理量转化为我们可以直接观察的液柱高度变可以用来准确测量温度动减弱，体积收缩化实验液体的热胀冷缩1实验步骤将染色水装入烧瓶中

1.插入带有空心管的塞子

2.确保水面在空心管中可见

3.先将烧瓶放入热水槽

4.观察并记录水面变化

5.再将烧瓶放入冷水槽

6.实验材料染色水（加入食用色素的水）•带塞子的烧瓶•细长空心玻璃管•热水槽和冷水槽•实验观察结果1实验结论冷水中的变化液体遵循热胀冷缩规律受热时体积膨胀，热水中的变化将烧瓶从热水槽转移到冷水槽后，空心管中遇冷时体积收缩这种变化是可预测和可测将烧瓶放入热水槽后，空心管中的水面明显的水面逐渐下降这是因为液体遇冷后体积量的上升这是因为液体受热后体积膨胀，多余收缩，管中的液体回流到烧瓶中的液体只能向上移动实验气体的热胀冷缩2实验步骤将小气球套在干净烧瓶的瓶口

1.确保气球与瓶口密封良好

2.将烧瓶放入热水中浸泡

3.观察气球的变化

4.再将烧瓶放入冷水中

5.继续观察气球的变化

6.记录整个过程中的观察结果

7.实验材料干净的玻璃烧瓶•小气球•热水和冷水•温度计•实验观察结果2热水中的变化冷水中的变化实验结论将套有气球的烧瓶放入热水中后，气球逐渐将烧瓶从热水转移到冷水中后，气球逐渐收气体的热胀冷缩比液体更明显气体受热时膨胀这是因为瓶中的气体分子吸收热能后缩甚至有些凹陷这是因为气体分子运动减体积膨胀明显，遇冷时收缩显著这种特性运动加剧，碰撞更频繁，导致气体压力增大，弱，碰撞减少，气体压力降低，气球收缩在许多设备和自然现象中都有体现气球被撑大实验固体的热胀冷缩3实验材料金属铁球•直径略小于铁球的铁环•酒精灯（或其他热源）•铁球钳•冷水•实验步骤确认铁球可以通过铁环

1.用酒精灯加热铁球

2.尝试让加热后的铁球通过铁环

3.实验观察结果3常温状态加热后实验前，常温下的铁球可以顺利通过铁环，说铁球被充分加热后，无法通过铁环这证明铁明铁球直径小于铁环内径球因受热而膨胀，直径变大实验结论冷却后固体也遵循热胀冷缩规律受热膨胀，冷却收将加热的铁球冷却后，它又能顺利通过铁环，缩，只是变化程度比液体和气体小表明铁球体积恢复原状固体热胀冷缩实验实验前加热后常温下铁球可以轻松通过铁环铁球体积膨胀，无法通过铁环冷却后铁球体积恢复，再次能够通过铁环热胀冷缩的微观解释从微观角度看，热胀冷缩现象的本质是物质微粒运动状态的变化物质微粒温度升高温度降低所有物质都由微小的粒子（原子、分子）构成，物质吸收热能后，微粒振动加剧，平均占据空物质释放热能后，微粒振动减弱，平均占据空这些粒子不断运动和振动间增大，微粒间距离增加，整体体积膨胀间减小，微粒间距离减小，整体体积收缩热胀冷缩的普遍性不同物质膨胀系数对比不同物质的热胀冷缩程度（膨胀系数）有很大差异气体液体固体•金属中铝铜铁钨•常见液体汽油酒精水•这些差异在工程设计和日常应用中非常重要几乎所有物质都会发生热胀冷缩现象，这是物质的普遍规律无论是固体、液体还是气体，都会随温度变化而改变体积生活中的热胀冷缩应用铁路建设乒乓球修复电力线路铁轨之间留有小缝隙，允许金属在夏季高温时膨凹陷的乒乓球放入热水中，球内气体膨胀，可以电线在架设时保持适当松弛，夏季高温时允许膨胀，防止铁轨变形弯曲冬季时，这些缝隙会变恢复原状这是气体热胀冷缩的生活应用胀而不断裂，冬季低温时不会因收缩而绷得过紧大工程中的热胀冷缩设计铁轨膨胀缝桥梁伸缩缝铁路轨道之间的小缝隙是为了应对金属大型桥梁的伸缩缝可以吸收桥体因温度热胀冷缩而设计的没有这些缝隙，夏变化而产生的长度变化，保证桥梁结构季高温时铁轨会因膨胀而变形，造成安安全不同季节，伸缩缝的宽度会有明全隐患显变化温度计的工作原理温度计是利用热胀冷缩原理测量温度的典型应用不同类型温度计使用不同液体，但原理相同水银温度计液体水银（银白色）•1特点热膨胀均匀，导热性好•缺点有毒，现已逐渐淘汰•测量范围°到°•-

38.8C

356.7C酒精温度计液体染色酒精（红色）•2特点膨胀系数大，易观察•优点无毒，适合教学和家用•测量范围°到°•-117C78C煤油温度计液体染色煤油•特点冰点低，适合低温•用途寒冷地区温度测量•测量范围可达°•-200C热胀冷缩的安全注意事项实验安全须知进行热胀冷缩实验时，一定要注意防烫伤，热水和加热器具都可能造成烫伤使用酒精灯时，要远离易燃物，不要在酒精灯旁边添加酒精玻璃器皿受热不均匀可能会破裂，应避免突然升温或降温实验后及时关闭热源，整理器材，确保安全所有实验必须在老师或家长指导下进行酒精灯使用注意事项点燃前检查灯芯是否浸润酒精且露出约厘米

1.1用另一支点燃的酒精灯引燃，不要用火柴直接点燃

2.使用完毕，用灯帽盖灭，不要用嘴吹灭

3.热胀冷缩的科学探究方法010203提出问题形成假设设计实验观察现象，提出疑问，如不同液体的热胀冷缩程根据已有知识，提出可能的解释或预测，如密度设计可控的实验来验证假设，如使用相同容器装度是否相同？较小的液体热胀冷缩程度可能更大不同液体，在相同条件下加热观察0405收集数据分析结论进行实验并记录结果，如记录不同液体在相同温度变化下的体积变化百分分析数据，得出结论，验证或修正假设，如酒精的膨胀系数确实大于水比科学探究是理解自然现象的重要方法通过这种方法，我们可以系统地研究热胀冷缩现象，得出可靠的结论小组活动设计自己的热胀冷缩实验活动步骤分成人小组

1.3-4讨论并选择一种材料（固体、液体或气体）

2.设计一个展示该材料热胀冷缩的实验

3.列出所需材料和实验步骤

4.预测实验结果

5.在老师指导下进行实验

6.记录观察结果

7.向全班展示和分享发现

8.活动目标在理解热胀冷缩原理的基础上，设计并完成一个简单的实验，培养动手能力和科学探究精神热胀冷缩与科学技术桥梁设计高铁轨道温控器大型桥梁必须设计伸缩缝来应对温度变化导致的高铁轨道采用无缝钢轨技术，通过特殊的固定方家用电器中的温控器多利用双金属片，两种膨胀长度变化没有这些设计，桥梁在极端温度下可式和材料，控制热胀冷缩的影响，确保高速行驶系数不同的金属在温度变化时弯曲程度不同，可能会开裂或变形的安全自动控制电路开关热胀冷缩原理在现代科技中有着广泛应用，工程师们必须充分考虑这一因素，才能设计出安全可靠的结构和设备热胀冷缩与日常生活汽车轮胎气压变化气温下降时，轮胎内气体收缩，气压降低；气温升高时，气压升高这就是为什么季节变化时需要检查轮胎气压的原因冬季早晨出发前，轮胎气压可能比标准值低；行驶一段时间后，轮胎摩擦生热，气压又会升高热胀冷缩影响生活方方面面汽车轮胎每降低°，轮胎气压约降低冬季应定期检查轮胎气压，确保安全驾驶10C1-2psi保温杯双层真空结构减少热传导，同时设计也考虑了不同部件因温差产生的膨胀和收缩眼镜框架金属眼镜框在冬季会收缩，可能会变紧；夏季会膨胀，可能会变松食物保鲜热胀冷缩原理也应用于食品密封热封后冷却，容器收缩形成真空，延长保质期了解热胀冷缩原理，有助于我们更好地应对日常生活中的各种情况热胀冷缩的数学描述（简易版）线性膨胀体积膨胀其中其中长度的变化量体积的变化量•ΔL•ΔV线性膨胀系数体积膨胀系数•α•β₀物体原始长度₀物体原始体积•L•V温度的变化量温度的变化量•ΔT•ΔT对于固体，β≈3α这些公式表明，物体尺寸的变化与三个因素有关原始尺寸、温度变化幅度和材料的膨胀系数理解这些关系有助于预测和计算热胀冷缩的具体影响热胀冷缩的特殊例外其他特殊材料橡胶某些橡胶在拉伸状态下受热会收缩而不是膨胀铋铅合金在某些温度范围内可能表现出负膨胀系数特种陶瓷有些陶瓷材料设计为几乎零膨胀系数石英玻璃膨胀系数极小，温度稳定性好水的异常膨胀水在°时密度最大，体积最小无论温度升高或降低，体积都会增加4C°°正常热胀冷缩•4C→100C°°反常膨胀（体积增大）•4C→0C这一特性使冰浮在水面上，对自然环境有重要影响这些特殊例外提醒我们，自然规律有时会有意外之处科学家们研究这些特例，开发出具有特殊性能的新材料课堂小测验123判断题选择题应用题判断下列说法是否正确选出正确的选项小明的自行车轮胎在温暖的教室里充好气，当他骑车外出时，天气很冷，轮胎会发生什所有物质受热都会膨胀，遇冷都会收缩固体液体气体所有物质相同

1.A.B.C.D.么变化？为什么？（）变长变短不变无法确定A.B.C.D.气体的热胀冷缩现象比固体更明显（）

2.下列哪种物质的热胀冷缩现象最明显？

1.水在任何温度范围内都遵循热胀冷缩规

3.冬天电线会（）

2.律（）温度计是利用热胀冷缩原理工作的（）

4.通过这些小测验，我们可以检验对热胀冷缩知识的理解和掌握程度答案将在下一节课公布热胀冷缩知识总结定义热胀冷缩是物体随温度升高而膨胀、温度降低而收缩的现象1三态表现2气体液体固体（热胀冷缩的明显程度）微观解释3温度升高，分子运动加剧，分子间距增大；温度降低，分子运动减弱，分子间距减小特殊例外4水在°以下反常膨胀；某些特殊材料（如某些橡胶、特种陶瓷）有特殊表现4C应用实例5温度计、铁路轨道设计、桥梁伸缩缝、双金属片温控器、轮胎气压变化、保温杯设计等热胀冷缩是一个基本的物理现象，它影响着我们生活的方方面面理解这一现象及其应用，有助于我们更好地理解身边的世界和解决实际问题拓展阅读与思考热胀冷缩与前沿科技科学家们如何利用热胀冷缩开发新技术微型机器人利用材料热胀冷缩实现微型机器人的运动可变形航空结构飞机机翼可根据温度自动调整形状太空设备在极端温差环境下保持精确尺寸的特种材料医疗器械体温激活的智能材料用于微创治疗未来材料如何应对热胀冷缩？科学家们正在开发具有特殊热性能的新材料学生分享环节你观察到的热胀冷缩现象遇到的相关问题解决方法分享你在日常生活中观察到的热胀冷缩现象分享你或家人因热胀冷缩遇到的问题分享你是如何解决这些问题的家里的水管在冬季是否有冻裂风险？防止水管冻裂的方法••家中的门窗在不同季节是否出现松紧变化？•食物容器装热食后是否变形？选择合适容器盛装食物的经验••天气变化是否影响某些机械设备的使用？应对季节变化的小技巧••你是否注意到某些容器装热食物后发生变•形？你观察过夏季和冬季的户外物体有何不同•变化？通过分享和交流，我们可以将课堂知识与实际生活联系起来，加深对热胀冷缩现象的理解和应用能力结束语热胀冷缩无处不在理解它让我们更好地认识世界，保护生活环境，设计安全美好的未来！知识启迪实践应用热胀冷缩这一简单现象背后蕴含着丰将这些知识应用到日常生活中，可以富的科学原理，帮助我们理解自然规解决问题，改善生活，启发创新律科学态度保持好奇心和观察力，培养科学思维，是我们学习科学的重要收获希望大家通过本次课程，不仅学到知识，更培养了发现问题、解决问题的能力！。