第四单元      能量

 

    儿童已经对能量有一定的感性认识，常常在使用“能量”这个词，但他们并没有能量的概念。那怕是建立粗浅的能量概念也能深化儿童对物质世界的理解。

    本单元把儿童知道的“散装”的各种具体能量形式联系在一起进行再认识和重组，统一到能量概念之下。

    从能量概念角度研究认识电磁现象、水的三态变化、在自然界的循环以及能源矿产等新知识。

    能量是一种度量物体运动变化的统一量度。能量就具体表现为不同的形式：机械能（动能、势能）、化学能、电能、热能、光能、声能、原子能……

    物质和能量构成了物质世界。

    能量从不同角度有许多名称，常说的太阳能、水能、风能、生物能、自然能、食物的能量，是指这些物体储存或具有的能量。

     一、单元核心概念

     能量有多种形式，不同形式的能量可以相互转化。

      一些物质（食物、石油、煤等）中贮藏着能量，并且可以通过一定的方式释放出来。

     1、“各种各样的能量”

        能量有多种形式，声、光、电、热等都是能量的形式。能量还储存在食物、燃料中。

     2、“能量的转化”

     能量能够转化。通过能量转换器，一种能量转化成另一种能量。

     我们的生活离不开能量,离不开能量的转化。

     3、“电和磁”

     电磁铁是一种可以利用电产生磁性的装置。电磁铁有南北极。

     4、“电磁铁的磁力”     

     电磁铁的磁力大小可以改变，通过增加线圈的圈数和电池的数量能够增强电磁铁的磁力。

     5、“水的变化与热的传递”

     冰变成水，水变成水蒸气都要吸收热。水变成冰，水蒸气变成冰都要放出热。

     水的三态变化是一个热传递过程，也就是能量传递的过程。

     6、“永不停步的旅行家”

     太阳能和地球引力，使水在自然界中循环运动。

     7、“存储了亿万年的太阳能”

     煤是由亿万年前的植物经过复杂变化而形成的，可以通过煤的特点和地层特点推测出来。

     煤、石油和天然气中贮存着能量，这些能量是存储了亿万年的太阳能。

 

二、单元主要教学目标

    认识能量的一些具体形式，了解能量的互相转化。

    知道电流可以产生磁性，会制作简单的电磁铁，了解电磁铁的基本性质。

    认识水的三态变化和水在自然界的循环，知道这是一个能量传递过程。

    了解石油、天然气的成因。知道它们的能量是储存的太阳能。了解可再生能源和不可再生能源，了解能源和我们的密切关系。

发展儿童对科学探究的认识和进行探究的能力。（如通过探究电磁铁磁力大小，提高对合作探究的认识和能力。通过分析认识煤的成因，体验科学探究中证据、逻辑推理及运用想象的重要性。）

    了解合理利用资源的重要性，人类活动对自然环境的影响。

1、各种各样的能量

“当听到能量这个词时，我们会联想到什么？”

(1)哪里有能量

    什么使它们动起来？(风、流水、电、汽油)

    光和热是能量吗？

    食物中储存着能量吗？ 

    声音也是能量吗？

(2)找找我们身边的能量

    怎样做好本课热空气的能量的实验？

本课是怎样建立“能量”概念的？能量能使物体动起来，这是学生容易理解的。 “……都能使物体动起来”就说“……都具有能量”，这是从内涵方面对能量作出的非定义的描述； “找找我们身边的能量”，这是从外延上认识能量。

    用以上的“标准”去寻找能量和具有能量的物体，在寻找的过程中，学生会逐步建立能量的概念。

2、能量的转化

(1)电能为我们做什么。“为我们做什么”和“输出的能量形式”的区别是什么？

(2)电能是怎么来的。

(3)能量的互相转化。为什么教材着重于电能与其它能的相互转化？

3、电和磁

    引入：奥斯特实验史实

(1)让通电导线靠近小磁针（重演科学发现）

    研讨：怎么知道是电流产生的磁性？

(2)制作一个电磁铁

教师准备材料和指导要注意些什么？

(3)电磁铁也有南北极吗

自己设计方法研究。

4、电磁铁的磁力

    研究电磁铁的磁力大小是儿童既感兴趣又力所能及的活动。

    引入：电磁起重机……

    (1)做出假设，说出理由

    (2)设计实验，进行检验。根据材料和条件，确定用实验检验的假设。小组分别对一个假设进行检验。

    (3)汇报交流，共享成果。

电磁铁的磁力大小与什么有关？

与电流大小有关；

与线圈的圈数有关；

与芯（材料、长短、粗细）有关；

与线圈与芯的距离有关。

5、水的变化与热的传递

    从能量转化、热量传递的角度来引领学生观察研究水的三态变化（淡化了水有自然界中具体的形态变化，强化了能量传递和转化）。

    (1)冰融化了

    (2)水蒸发了

    (3)让水和水蒸气放出热

   冰融化的实验：

    零度的冰融化成零度的水时，虽然温度没有改变，但要吸收大量热量，所以，冰融化吸热现象很明显。

    做这个实验，温水不要太多，冰放得多一点，能使水温下降到零度，冰还有一点尚未融化最好。

    儿童会发现冰融化过程中，水温迅速下降，降到零度时，冰就融化得很慢了（这时只能从空气中获取热量了）。说明冰融化时确实要吸收热量，热量主要来自温水。

水蒸发的实验：

    蒸发是在吸收周围热量的条件下进行的，把湿纱布包在温度计液泡上，可以观察到温度计上的温度下降，纱布不干，温度计指示的温度总比气温低一些（干燥高温天气最明显）。

    要先记下原来的温度，即环境的气温，以便比较。要用温水来浸湿纱布，避免儿童误认为是冷水使温度计温度降低了。

    联系刚从游泳池起来，身上感到特别冷的感受来加深对水蒸发吸热的认识。

    水和水蒸气放出热的实验：

    是两个实验：1、水释放热量变成冰，2、水蒸气释放热量变成霜。

    要使水和水蒸气放出热量并发生状态改变，必须制造一个很冷的环境。冰加盐就是制造冷环境。

    在冰屑中放入30%左右的食盐搅拌，最低温度可降到零下20ºC左右。实验时如果天气干燥，可以在杯子下面放一块湿布，以增加杯子附近空气中的水蒸气量。用深色的饮料罐更容易观察。

6、永不停步的旅行家

    水在自然界的循环，不但是物质的运动，也是能量的传递、转化的过程。引导儿童认识水在自然界中的循环，可以使他们在更广阔范围上认识我们生存的自然环境——水和太阳能。

    教材不只是要学生了解水在自然界循环的路线和变化，还要求学生思考：是什么能量使水不断地循环着？这与学生认识发展水平相适应，与单元教学目标相一致。

(1)自然界的水是怎样运动的

    观察图，看“旅行”过程；分析“旅行”的动力和能量。（给出５个思考问题）

(2)模拟大自然中水的循环运动

    怎样加深学生对模拟实验的认识？

(3)水的循环给我们带来什么

水循环的意义主要在于给我们带来了能食用的淡水和生产用水；

    陆地上有了水，植物生长、动物繁殖，给了我们吃的、用的；

    水循环形成的江河给我们提供了水力资源和航运之便。

    水循环能改善气候……

    其它，如煤和石油的给了我们能源，它们的形成与过去的水循环有关。

    儿童从自身的经验出发，可以说到很多内容，教师只要给于梳理就行了。

7、存储了亿万年的太阳能

    煤的形成经过了漫长的年代，复杂的变化。这种过程现在无法直接观察到，也无法用实验的办法使其重复出现。

    科学家认识这个过程是通过了考察研究、科学推理、想象来完成的。

   (1)煤给我们带来的信息

   给出信息－根据信息推测－科学家的推测

   (2)存储了亿万年的太阳能

   (3)寻找能源

    探究煤成因的活动是一个利用证据、逻辑推理及想象作出合理解释的活动。要求既要充分利用证据，又要充分发挥想象，在证据与想象之间建立必然的逻辑联系。这个活动让学生经历类似科学家研究煤的经历。

    在教学中不要一下子就到达煤形成的“彼岸”。对每一项解释都要拷问一个“证据是什么”，“这样想象的依据是什么”。经历这个过程比知道结果更为重要。

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