做个太阳能热水器全国优秀课堂实录

教科版《科学》五年级上册第二单元

7、做个太阳能热水器

学情分析：

本课教学内容学生都有所了解，几乎每一个学生家庭都有太阳能热水器，但学生对于太阳能热水器的构造、工作原理和材料的了解还是较为陌生的，知之甚少，需要学生实际观察太阳能热水器，了解材料性能等，以便建构太阳能热水器的“原型”，为设计、制作太阳能热水器做铺垫。

教学目标

科学概念

1、太阳能热水器是一种光热转换器，具有节能、环保、安全的优点。

2、太阳能热水器的效能和所采用的材料、结构、运用的原理有关。

3、产品的设计，不仅要考虑构造，还要考虑材料的选择、依据的科学原理以及如何方便、实用。

过程与方法

1、能根据研究任务和要求进行有目的的设计。

2、按一定的格式写出本小组的设计方案。

3、在全班交流介绍方案的设计思路、原理。

情感、态度、价值观

1、乐于合作、交流、反思和改进。

2、体会到运用科学知识解决问题的乐趣。

3、体会到任何一种科技产品的开发和设计，融合了多种知识和技术。

4、认识到科技的发展能促使人们更好地利用自然资源和自然规律。

教学重、难点

设计太阳能热水器。

教学过程

一、

复习回顾，引入新课

师：我们这节课先来回顾我们已经学习了哪些关于增加物体吸收光和热的能力的知识？

1、凹面镜与凸透镜能把光线会聚起来，形成强光与高温。

奥运会圣火火种就是用？凹面镜取得的。放大镜是？凸透镜的一种。

2、物体颜色和吸热：

深色比浅色吸热强，升温快

3、阳光直射、斜射与吸热：

与太阳光成垂直角度摆放的升温快

4、黑色蜡光纸：反光较强，吸热的能力较弱

黑色无光纸：反光较弱，吸热的能力较强

表面粗糙的比光滑的吸热强，升温快

师：今天我们从了解太阳能热水器的构造和原理入手，并通过运用之前学过的知识，来学做一个简易的太阳能热水器。{板书：做个太阳能热水器}

二、

太阳能热水器怎样工作

1、太阳能热水器的构造

师：上节课老师让同学们回去收集了有关于太阳能热水器的信息，请同学来说说太阳能热水器是由哪几部分组成的。（生汇报）

师总结：这一根根管子我们叫做集热管，由集热管组成的叫做集热器，顾名思义，它用来?收集热能；这个大箱子用于保温和储存热水，我们叫做贮水保温箱；底座用支架支撑；除了我们能看到的这三个部分，还有连接管道和控制系统，用于控制水量和水温，它们共同组成了太阳能热水器的基本结构。还有一部分太阳能热水器在集热器底部会放置反光板，用于反光，增强光照。

师：那么太阳能热水器是使用了什么样的材料，具有怎样巧妙的内部结构才让它同时有升温和保温的功能的呢，我们继续深入探究。

ａ)集热管的材料与功能

师：我们先来看看a)集热管采用了什么材料。【ppt展示集热管的材料和功能

的相关文字】它是由什么构成的？（生：双层玻璃）外管是透明的，内管外表面镀上？（生：热吸收层）有什么作用？（生：可以充分吸收太阳光）这和热水瓶内胆的结构十分相像。并且两层之间为真空，没有了空气，管内外的空气流通是不是就没有了，所以我们说，防止和减少管内外的空气对流，有效减少真空集热管散热。

师举例：就比如我们平时要喝水的时候，水非常烫，我们可以用嘴吹或者用扇子扇，增加了对流，水凉的就比较快，而集热管采用真空，减少了热对流，那么就会减少散热。

ｂ)贮水保温箱的材料与功能

师：贮水箱保温由什么构成？（生：双层不锈钢板）它的作用是？（生：较为坚固可以防锈）中间部位采用了什么材料？（生：中间是进口聚氨酯整体发泡的保温体）它的保温作用十分明显。我们的保温贮水箱除了保温功能，更主要是用于？（生：储存热水）

c)其他功能：太阳能热水器的放置角度

师：同学们有没有考虑过这个问题，太阳能热水器的受热面为什么都是倾斜的？而不是平放？（生答）

师总结：因为太阳光的照射光线和地面水平面呈一定角度关系的，太阳能热水器倾斜放置，保持受热面尽可能和阳光垂直，得到更多的光和热。

2、太阳能热水器的工作过程和工作原理

师：我们刚刚了解了太阳能热水器的结构和功能，那么这些结构是如何相互配合，使得太阳能热水器正常工作的呢？

【展示太阳能热水器工作图】

师：请同学试着根据图片来说说太阳能热水器是如何工作的。（生答）

师总结：太阳能热水器的工作过程，是通过真空集热管吸收太阳能给冷水加热，然后把热水送到保温贮水箱，使它保持一定的温度。当我们需要用热水时，通过控制系统放热水，并补充一定量的冷水到真空集热器进行加热。有一些太阳

能热水器在底部增加反光板，将一些透过集热器的阳光再反射回去，使热水器能获得更多的热能。

师：所以我们说太阳能热水器是利用多种科学原理设计出来的一种节能装置。相对于我们的电热水器，更加节能，环保和安全。其中最基本的工作原理就是利用集热器吸收太阳光，将光能转化为？热能，并通过保温贮水箱将热水储存。

三、

设计简易的太阳能热水器

师：那接下来老师想请同学们利用我们身边的材料，设计一个简易的太阳能热水器。制作要求：1、至少能装200毫升水；2、能够尽可能地在15分钟内，使热水器中水的温度尽快地上升。

1、

介绍书本设计方案

师：请同学们翻到书本P40，我们先来看看书本中设计方案，它用了什么材料，做了哪些保温和升温的措施。

【展示书本设计方案】

师：我们一起来看一下，书本中的设计方案采用了哪些措施，各有什么样的作用。

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用塑料瓶装水：（透光强）容易让阳光射进去，并且可以减少热量外流，起到升温和保温的双重作用。

【展示大棚图片】

师举例：像我们农田里的大棚，顶部使用塑料薄膜就是因为塑料透光性强，并且热量不易外流，可以达到升温和保温双重效果。

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大纸盒的盖用透明薄膜：也和塑料瓶一样，减少盒内的热量向外辐射。

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盒子内外全涂成黑色：为了吸收更多的太阳光。

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小饮料瓶周围用塑料泡沫：为了保温。

【展示泡沫箱图片】

师举例：夏天的时候，有些小摊在路边卖冰棍就是装在塑料泡沫箱里的，有助于保温。

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装塑料瓶的盒子支起来，可以改变角度：以保持使阳光直射。

【展示锡箔纸图片】

师举例：这里其实使用铝箔纸和锡箔纸都是可以的，有些餐盒表面就是用

锡箔纸做的，我们看到锡箔纸表面光滑发亮，反光能力非常好。

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塑料瓶的背面贴锡纸是：为了加强反射，让透过瓶子的阳光反射回瓶子，减少热量外流。

师：塑料瓶和大纸盒既能收集热量，升高温度，又能减少热量散失，达到保温的功效，所以这里塑料瓶、大纸盒既是集热器又是保温箱。

2、

小组讨论，设计方案（5分钟）

师：同学们有没有其他的设计想法可以进行创新或者改进？

a )现在以小组为单位，根据要求，利用身边的材料，设计出一个简易的太阳能热水器方案。

b )每位同学需要在这周末按照小组方案，将它制作出来，下星期带回进行展示。下星期我们实际地来测一测，看哪个同学设计出来的热水器保温升温效果最好。

c )所以我们在设计的时候也要考虑怎样方便测量温度。那么在实验的时候，我们同学需要装一样温度的冷水，要同时放在阳光下，这样才能保证实验结果具有参考性。这是我们实验中需要注意的问题。

现在老师给同学们5分钟的时间进行方案设计，5分钟后，请各小组展示方案，进行汇报。

【生讨论、设计方案、师先进行巡视点评】（5分钟）

【小组汇报，师简要点评。】

3、师展示其他措施

师：老师这里也准备了几个方法，仅供同学们参考。

措施一：用平面镜加强反光。

措施二：除了可以用透明度高的塑料瓶（透光强），也可用罐壁比较薄的易拉罐（金属传热快）。

师解释：有些同学可能会觉得金属更容易反光，那么我们同学回家可以用塑料瓶和易拉罐都试验一下，看看哪个升温效果更好！！！

措施三：可将塑料瓶表面涂黑（或者贴一层黑色薄纸），增强吸热能力。

措施四：如找不到塑料泡沫，可以用毛巾当做保温填充材料。

……

师：同学们课后再继续讨论，将方案进行完善，下星期要求带回你们的成果，进行展示。

4、展示学生的设计成果

作业布置

制作太阳能热水器，准备下节课展示。

习题训练

通过习题测试，巩固学生本堂课的知识

板书设计

2.7做个太阳能热水器

集热器、保温贮水箱、支架、连接管道、控制系统