資源簡介

Lesson 4 雨量測試器
教學(xué)內(nèi)容
在現(xiàn)實生活中降雨量對人們的生活有著重大影響，降雨過量時會產(chǎn)生洪災(zāi)，過少又會產(chǎn)生干旱，只有當(dāng)降雨量適中的時候才會對人們的生活有益。如何有效監(jiān)測降雨量的多少并可以有效起到提醒作用？本節(jié)課利用電路連接知識以及導(dǎo)體在電路中的作用，制作雨量測試器模型來有效監(jiān)測降雨量，并通過改變實驗過程中鹽的含量，觀察電路連接效果的改變，總結(jié)并概括雨量測試器的原理，以及成功測試的條件，結(jié)合實際設(shè)計并使用雨量測試器。
教學(xué)目標(biāo)
科學(xué)知識：利用電路連接知識以及導(dǎo)體在電路中的作用，制作雨量測試器模型來有效監(jiān)測降雨量。
科學(xué)探究：通過改變實驗過程中鹽的含量，觀察電路連接效果的改變，總結(jié)并概括雨量測試器的原理，以及成功測試的條件，結(jié)合實際設(shè)計并使用雨量測試器。
科學(xué)應(yīng)用：通過改變非導(dǎo)體的物質(zhì)組成，將非導(dǎo)體改變?yōu)閷?dǎo)體。
跨學(xué)科內(nèi)容：技術(shù)（T）：通過在純水中加入食鹽，改變物質(zhì)性質(zhì)，使用食鹽水連接電路。
工程（E）：正確搭建讓雨量測試器運(yùn)行的電路。
教學(xué)重點
通電后、用食鹽水作為導(dǎo)線替代物，組成讓雨量測試器正常運(yùn)行的電路。
教學(xué)難點
在純水中加入食鹽，鹽水在通電后，鹽電離成離子，電子移動，鹽水內(nèi)的電子移動帶有導(dǎo)電性。
教學(xué)活動流程
解決問題所需材料：蜂鳴器、電池盒、離心管、食鹽、細(xì)木棒、雨量測試器底板、雨量測試器頂板、短木棒、導(dǎo)線。
工具包材料：剪刀、紐扣電池、雙面膠、量勺、透明膠帶。（課程結(jié)束后放回工具包）教師需要準(zhǔn)備：清水。
教學(xué)活動流程
一、引入（5min）
師：STEAM科學(xué)大課堂開始啦！
讓我們看一段爆眼球的視頻。⑩
教師根據(jù)爆眼球視頻內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生展開討論。
* 主題引入
師：觀察視頻我們可以看到什么現(xiàn)象？（臺風(fēng)、暴雨）
師：這些現(xiàn)象會造成什么后果呢？
實驗引入
師：你們知道當(dāng)暴雨來臨時會引發(fā)哪些災(zāi)害呢？（山洪，泥石流，房屋倒塌等）師：如何能得知降雨量？采取哪些方式可以進(jìn)行監(jiān)測和改善呢？
本節(jié)課，我們一起制作一個可以監(jiān)測雨量的雨量測試器。
二、實驗過程（30min）
認(rèn)識材料
師：請取出袋子中的材料，看看它們?nèi)绾螏椭憬鉀Q實驗問題？
教師帶領(lǐng)學(xué)生從袋子里取出實驗材料，根據(jù)學(xué)生水平及實驗需要引導(dǎo)學(xué)生初步觀察并了解不同材料的特征及使用方法。
開始實驗
教師引導(dǎo)學(xué)生開展探究實驗。（注意：探究過程中，應(yīng)以學(xué)生自主探究為主，如果學(xué)生遇到操作問題，教師可根據(jù)情況選擇為學(xué)生展示相應(yīng)的手部操作視頻，幫助學(xué)生了解操作方法。）
1．建立假設(shè)，制作模型
師：分析一下雨量測試器應(yīng)該由哪些部分組成呢？（提示：測量雨量的容器以及能夠?qū)τ谟炅窟^大發(fā)出提醒的警報器。）
師：首先如果讓蜂鳴器響起來，你要怎么辦？（提示：紐扣電池按照正確的正負(fù)極安裝在電池盒中，蜂鳴器的兩條連接線，長為正極，短為負(fù)極。本電路為串聯(lián)連接，正負(fù)極如連接錯誤則不能發(fā)出警報，請教師根據(jù)課上的學(xué)生狀況酌情指導(dǎo)。）
師：根據(jù)材料，雨量測試器要如何安裝呢？根據(jù)，將雨量測試器組裝起來。2．驗證推測，確定最優(yōu)模型
師：思考：接下來，我們?nèi)绾螌⒎澍Q器和雨量監(jiān)測聯(lián)系在一起呢？也就是下雨到一定的量，蜂鳴器響起來。學(xué)生2人一組討論，實驗思路，如何將蜂鳴器和水的量聯(lián)系起來。
師：如果把雨量連接在我們的電路里，一下雨，它就可以響起來，你要怎么做？
兩人一組，根據(jù)中的連接方式檢查對方的電路連接是否正確。（提示：播放）師：現(xiàn)在我們一起來測試一下雨量測試器是否能夠發(fā)出警報。
學(xué)生將露出金屬絲的導(dǎo)線放入離心管中（注意：在導(dǎo)線與離心管進(jìn)行粘貼的時候兩側(cè)高度要一致。）在離心管中加入水，并超過警報線。（提示：報警線，即導(dǎo)線在離心管內(nèi)和液面接觸的位置，根據(jù)導(dǎo)線長度而不同。）
師：現(xiàn)在讓我們一起來看看手部操作老師是如何演示這個步驟。學(xué)生根據(jù)手部操作，再次的進(jìn)行雨量測試器的調(diào)整，測試實驗。3．改變實驗條件，設(shè)置實驗變量，收集數(shù)據(jù)
師：如何能夠改變水的導(dǎo)電能力呢？請同學(xué)們利用袋子中的食鹽試試看，觀察實驗現(xiàn)象。（提示：用量勺一勺一勺地加入食鹽，當(dāng)加入3勺食鹽之后繼續(xù)加入食鹽蜂鳴器有明顯變化）。
學(xué)生一邊加食鹽，一邊并用細(xì)木棒攪拌均勻，仔細(xì)聽加入食鹽后蜂鳴器的聲音是否有變化，在蜂鳴器響時，此時電路的連接方式是如何的，把實驗結(jié)果記錄在單頁上。
4．分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論
師：警報器發(fā)出聲音了嗎？在什么情況下發(fā)出了聲音？如果沒有，你覺得是為什么呢？（提示：本實驗的提供電壓為3V，無法將水電離為大量的游離的離子狀態(tài)，所以即使電路中產(chǎn)生電流，也因為電流過小，
不能使蜂鳴器發(fā)出聲音。加入食鹽后，如果鹽量過低，電壓過低，仍然無法讓大量的離子電離產(chǎn)生游離態(tài)。）
三、討論與分享（5min）
教師引導(dǎo)學(xué)生對以下問題展開討論，分享自己的觀點。
1．制作雨量測試器的過程中你遇到了什么問題呢？是如何解決的？16
2．通過在水中逐漸增加食鹽，加入到一定量時發(fā)生什么現(xiàn)象？
3．為什么增加食鹽后，食鹽水變成了導(dǎo)線的替代物呢？回家后請嘗試在水中溶解其他的物質(zhì)，通電后觀察實驗現(xiàn)象。
四、實驗結(jié)論（2min）
師：通過這個實驗，請陳述一下你所看到的現(xiàn)象，并解釋這個實驗現(xiàn)象背后的科學(xué)原理。（教師可根據(jù)學(xué)生分享與討論的內(nèi)容，結(jié)合以下信息做簡要總結(jié)。）
總結(jié)：
師：通過實驗我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雨量測試器中的導(dǎo)線兩端直接與水相連接的時候，即使水超過了水位警報線，蜂鳴器也不會發(fā)出報警的聲音；當(dāng)在雨量器中逐漸增加食鹽，蜂鳴器會發(fā)出報警的聲音，且隨著食鹽的含量增多后，蜂鳴器的聲音會越來越大，直至水中食鹽含量達(dá)到飽和狀態(tài)，蜂鳴器的聲音不再變化。
綜上得出有些物質(zhì)是可以導(dǎo)電的，有些物質(zhì)是不可以導(dǎo)電的，其中鹽水就是可以進(jìn)行導(dǎo)電的。注意：完全不含雜質(zhì)的水，也就是純水是不導(dǎo)電的，當(dāng)電壓達(dá)到一定瓦數(shù)，可以將鹽水中的物質(zhì)電離成游離的離子狀態(tài)，移動的電子產(chǎn)生電流，所以通電后的食鹽水成為導(dǎo)線的替代物，串聯(lián)電路聯(lián)通，蜂鳴器響起。
（提示：教師可根據(jù)師訓(xùn)視頻中的實驗總結(jié)部分，了解本次實驗原理。）
五、拓展與遷移（2min）
教師可利用“科學(xué)大講堂”視頻幫助學(xué)生拓展本節(jié)課相關(guān)知識。
師：科學(xué)大講堂中發(fā)生了哪些有意思的事情和有趣的實驗?zāi)兀孔屛覀円黄鹑タ纯窗伞２シ趴茖W(xué)大講堂視頻。
六、回顧與總結(jié)（1min）
教師請學(xué)生拿出活動單頁，引導(dǎo)學(xué)生完成自我反思與評價。
師：經(jīng)過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你得到哪些收獲和成長？請將你本節(jié)課的實驗收獲和心得以及還需提高和優(yōu)化的部分記錄在《回顧與總結(jié)》表中，并對自己本堂課在科學(xué)興趣、科學(xué)實踐、科學(xué)思維方面的成長給予評價。(共19張PPT)
雨量測試器
1.觀察視頻我們可以看到什么現(xiàn)象？
2.這些現(xiàn)象會造成什么后果呢？
當(dāng)暴雨來臨時會引發(fā)哪些災(zāi)害呢？
如何能得知降雨量？
采取哪些方式可以進(jìn)行監(jiān)測和改善呢？
本節(jié)課我們就制作一個可以在雨量過大時進(jìn)行報警的雨量測試器。
蜂鳴器
離心管
紐扣電池盒
導(dǎo)線
提示：其中透明膠來自工具包，使用后請將其放回工具包中。
食鹽
細(xì)木棒
透明膠
雨量報警器底板/頂板
木棒
提示：其中雙面膠、紐扣電池、量勺、剪刀來自工具包，使用后請將其放回工具包中。
教師需準(zhǔn)備：清水
量勺
剪刀
紐扣電池
雙面膠
1.你有什么辦法讓蜂鳴器響起來？
連接電路，觀察蜂鳴器的正負(fù)極，紐扣電池的正負(fù)極，觀察蜂鳴器響時電路的連接方式。
2.蜂鳴器如何雨量報警呢？
（播放手部視頻）連接好試管支架，放置試管倒入水，嘗試用導(dǎo)線連接好蜂鳴器和電源，思考：如何讓蜂鳴器與雨量（水）的多少相關(guān)聯(lián)？水量在蜂鳴器連接電路中起到什么作用？
3.在什么情況下，將導(dǎo)線放入試管中，蜂鳴器會響？
將兩段導(dǎo)線先后放入清水和鹽水中，哪種方式能夠讓蜂鳴器響起來呢？在記錄單上選擇出來吧
4.雨量報警器響時，電路如何連接？
當(dāng)雨量報警器因水的增多發(fā)聲時，此時電路是如何連接的？用透明膠固定導(dǎo)線位置。
5.思考：如何讓報警器的聲音是可變的？
在水中逐步增加食鹽觀察蜂鳴器有什么變化？
1、雨量測試器中蜂鳴器是在什么情況下響的？此時電路是如何連接的？
2、通過在水中逐漸增加食鹽，你發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果有什么變化？當(dāng)食鹽的含量達(dá)到飽和后繼續(xù)增加又有什么變化呢？
3、根據(jù)實驗結(jié)果的分析，你得出的結(jié)論是什么呢？
根據(jù)實驗中的探索我們可以發(fā)現(xiàn)：雨量測試器整體上是串聯(lián)電路、
當(dāng)雨量測試器的導(dǎo)線直接與水相連接的時候，即使水超過了水位警報線蜂鳴器也不會發(fā)出報警的聲音；當(dāng)在雨量測試計離心管中逐漸增加食鹽后再進(jìn)行測試，蜂鳴器會發(fā)出報警的聲音的，且隨著食鹽的含量增多后，蜂鳴器的聲音會越來越大，直至水中食鹽的含量達(dá)到飽和狀態(tài)，蜂鳴器的聲音不會再改變。
綜上得出有些物質(zhì)是可以導(dǎo)電的，有些物質(zhì)是不可以導(dǎo)電的，其中鹽水就是可以進(jìn)行導(dǎo)電的。注意：完全不含雜質(zhì)的水，也就是純水是不導(dǎo)電的，當(dāng)電壓達(dá)到一定瓦數(shù)，可以將水中的物質(zhì)電離成游離的離子狀態(tài)，電子的移動產(chǎn)生電流，通電后的食鹽水變成導(dǎo)線的替代物，可以讓串聯(lián)電路聯(lián)通，蜂鳴器會響起。
請你回顧本堂課的學(xué)習(xí)過程
用心記錄下自己的成長與收獲吧！

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