對“固體熱脹冷縮”補充實驗的教學設想

對“固體熱脹冷縮”補充實驗的教學設想

九年義務教育教材小學自然（五年制）第六冊《物體的熱脹冷縮（一）》一課，從教材結構上看可分為兩部分：第一部分指導學生認識液體有熱脹冷縮的性質；第二部分指導學生認識固體有熱脹冷縮的性質。

教材的第二部分在課本中的具體表達形式比較簡單：利用一個鐵環和一個剛好能通過鐵環的銅球進行實驗，把銅球放入熱水中，銅球受熱體積膨脹，不能從鐵環中通過；再放入冷水中，銅球受冷后體積收縮，又能夠從鐵環中通過。依此而得出“固體也有熱脹冷縮的性質”的結論。《教師教學用書》中提到了這個問題：“從一種現象就得出一個結論，顯得有些欠缺，有條件時最好再補充一個實驗。”根據我們對教材的理解，即補充一個實驗的話，就可以采用歸納概括的方法，得出固體有熱脹冷縮性質的結論。

這樣，就與第一部分認識液體有熱脹冷縮性質的教學模式一致了。補充一個什么材料來做驗證固體有熱脹冷縮性質的實驗呢？用圓金屬片？金屬球和金屬片同是金屬的種概念，根據歸納推理的規則只能推出金屬有熱脹冷縮性質的結論。而金屬只是“固體”這一概念的一個子類，因此還不足以說明固體有熱脹冷縮的性質。這樣，最好能找非金屬固體材料，但非金屬材料的膨脹系數都比金屬材料的膨脹系數小，這就給補充實驗帶來了難度。通過查找資料知道，固體除了金屬外就是玻璃的膨脹系數比較大了。根據結構力學的原理，我們先是選定了玻璃球作實驗材料進行實驗。因為玻璃球是圓球形的，受冷受熱不易炸裂。經過反復實驗，發現一般玻璃球并不是規則的圓形，無法保證實驗的效果。什么玻璃制品既規則又間隙非常小呢？便想到了注射器。注射器是熟玻璃制成的，受冷受熱不易炸裂。使注射器受熱可以用酒精燈，使其受冷當然用冰箱既快效果又明顯了。但由于不可能把冰箱搬到課堂上，便想到可以用冰箱中的儲冷器來使注射器受冷。經過反復實驗，效果很好。這個實驗就定下來了。

補充了這個實驗，教材的第二部分也就比較完美了，整篇課文的教學模式統一了，從認識過程看也比較科學。

這部分的教學設計如下：

師：現在我們知道了銅球有熱脹冷縮的性質。其他固體形態的物體還有很多，如桌子、椅子、玻璃、陶瓷等，它們有沒有熱脹冷縮的性質？下面我們用實驗來研究玻璃有沒有熱脹冷縮的性質。老師這有一支注射器，現在，這個玻璃塞可以順利地進入管內到達底部，我用酒精燈加熱注射器的塞，再放入管內，你們想，會有什么現象？

生：注射器的塞不能到達底部。

師：（演示實驗后）的確是只到一半處。我們在它到達的位置做一個標記。（教師在注射器外活塞頂端到達處用不干膠做標記。）下面我們再把塞放到冰箱里儲冷用的這個儲冷器上，使活塞受冷后，把它再放入注射器內，你們推想一下會發生什么現象。（學生互相交流自己的推測。）現在老師把塞放入管內，你們看到了什么現象？這說明注射器有什么性質？

生：塞又能順利到達管內的底部了。這說明注射器有熱脹冷縮的性質。

師：注射器是玻璃做的，所以說玻璃有什么性質？

生：玻璃有熱脹冷縮的性質。

師：銅球有熱脹冷縮的性質，玻璃有熱脹冷縮的性質。銅球、玻璃都是固體，都有熱脹冷縮的性質，由此，你可以推想出……

生：固體有熱脹冷縮的性質。