对“固体热胀冷缩”补充实验的教学设想

九年义务教育教材小学自然（五年制）第六册《物体的热胀冷缩（一）》一课，从教材结构上看可分为两部分：第一部分指导学生认识液体有热胀冷缩的性质；第二部分指导学生认识固体有热胀冷缩的性质。

教材的第二部分在课本中的具体表达形式比较简单：利用一个铁环和一个刚好能通过铁环的铜球进行实验，把铜球放入热水中，铜球受热体积膨胀，不能从铁环中通过；再放入冷水中，铜球受冷后体积收缩，又能够从铁环中通过。依此而得出“固体也有热胀冷缩的性质”的结论。《教师教学用书》中提到了这个问题：“从一种现象就得出一个结论，显得有些欠缺，有条件时最好再补充一个实验。”根据我们对教材的理解，即补充一个实验的话，就可以采用归纳概括的方法，得出固体有热胀冷缩性质的结论。

这样，就与第一部分认识液体有热胀冷缩性质的教学模式一致了。补充一个什么材料来做验证固体有热胀冷缩性质的实验呢？用圆金属片？金属球和金属片同是金属的种概念，根据归纳推理的规则只能推出金属有热胀冷缩性质的结论。而金属只是“固体”这一概念的一个子类，因此还不足以说明固体有热胀冷缩的性质。这样，最好能找非金属固体材料，但非金属材料的膨胀系数都比金属材料的膨胀系数小，这就给补充实验带来了难度。通过查找资料知道，固体除了金属外就是玻璃的膨胀系数比较大了。根据结构力学的原理，我们先是选定了玻璃球作实验材料进行实验。因为玻璃球是圆球形的，受冷受热不易炸裂。经过反复实验，发现一般玻璃球并不是规则的圆形，无法保证实验的效果。什么玻璃制品既规则又间隙非常小呢？便想到了注射器。注射器是熟玻璃制成的，受冷受热不易炸裂。使注射器受热可以用酒精灯，使其受冷当然用冰箱既快效果又明显了。但由于不可能把冰箱搬到课堂上，便想到可以用冰箱中的储冷器来使注射器受冷。经过反复实验，效果很好。这个实验就定下来了。

补充了这个实验，教材的第二部分也就比较完美了，整篇课文的教学模式统一了，从认识过程看也比较科学。

这部分的教学设计如下：

师：现在我们知道了铜球有热胀冷缩的性质。其他固体形态的物体还有很多，如桌子、椅子、玻璃、陶瓷等，它们有没有热胀冷缩的性质？下面我们用实验来研究玻璃有没有热胀冷缩的性质。老师这有一支注射器，现在，这个玻璃塞可以顺利地进入管内到达底部，我用酒精灯加热注射器的塞，再放入管内，你们想，会有什么现象？

生：注射器的塞不能到达底部。

师：（演示实验后）的确是只到一半处。我们在它到达的位置做一个标记。（教师在注射器外活塞顶端到达处用不干胶做标记。）下面我们再把塞放到冰箱里储冷用的这个储冷器上，使活塞受冷后，把它再放入注射器内，你们推想一下会发生什么现象。（学生互相交流自己的推测。）现在老师把塞放入管内，你们看到了什么现象？这说明注射器有什么性质？

生：塞又能顺利到达管内的底部了。这说明注射器有热胀冷缩的性质。

师：注射器是玻璃做的，所以说玻璃有什么性质？

生：玻璃有热胀冷缩的性质。

师：铜球有热胀冷缩的性质，玻璃有热胀冷缩的性质。铜球、玻璃都是固体，都有热胀冷缩的性质，由此，你可以推想出……

生：固体有热胀冷缩的性质。

《对“固体热胀冷缩”补充实验的教学设想》