學(xué)習(xí)目標(biāo)
- 材料影響傳熱速率谈宛。
- 不同材料的傳熱能力不同次哈。
- 工程師必須利用他們的科學(xué)知識，找到解決問題的可能的辦法入挣。
課程內(nèi)容
- 復(fù)習(xí)熱傳遞的三種方法
- 向?qū)W生介紹不同的材料
- 示范使用不同材料的實驗
- 讓學(xué)生用不同材料做實驗
課程目標(biāo)
在本課結(jié)束時亿乳，學(xué)生將能夠：
- 比較不同材料來確定哪種材料能更好地阻隔熱傳遞
- 辨別不同的材料阻隔了哪種熱傳遞的方式
課程簡述
- 復(fù)習(xí)熱傳遞的測試卡（15分鐘）
- 向?qū)W生介紹材料包（5分鐘）
- 示范如何在實驗站進行實驗（15分鐘）
- 學(xué)生測試材料性能并記錄在故事板上（30分鐘）
- 老師和學(xué)生討論課堂上所有的實驗（10分鐘）
背景
鼓勵合作，而不是競爭径筏。學(xué)生組可以通過分工葛假，分別測試不同的材料或組合不同材料來，和班級的其他人進行共享滋恬。
熱箱在房屋建造完畢并準(zhǔn)備測試之前是不需要的聊训，但學(xué)生提前看到熱箱有助于他們進行具體的思考，來根據(jù)熱箱的條件進行設(shè)計隔熱方式恢氯。
教師材料
- 7個 帶夾具的燈（每組學(xué)生一個）
- 1個 黑色儲物箱（或黑色噴漆箱）
- 7個 即讀數(shù)字溫度計
- 7個 數(shù)字定時器
- 7份 海綿或紙巾（濕潤的）
- 1卷 耐用鋁箔
學(xué)生資料（每組）
- 1個 材料盒包含一個樣品
- 1個 故事板（來自于第一課）
- 1盒 彩筆或鉛筆
課前準(zhǔn)備
- 為每一組學(xué)生準(zhǔn)備一個實驗袋带斑。每袋應(yīng)包括兩個3英寸見方的材料樣品鼓寺，兩個棉花球，兩木棒勋磕。
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準(zhǔn)備用來測試學(xué)生設(shè)計的“熱箱”妈候。使用黑色儲物箱（或黑色噴漆箱），在里側(cè)的四個面鋪滿鋁箔挂滓，保持黑色的底部是暴露的苦银。然后放置四個燈在熱箱周圍，照射熱箱的底部和鋁箔赶站。
熱箱 - 至少設(shè)立三個實驗站幔虏，每個學(xué)生小組最好有一個。每個站都需要：
- 1個 帶有夾具的燈贝椿，放置在18英寸的工作臺上
- 1個 數(shù)字定時器
- 2個 即讀數(shù)字溫度計
- 7份 海綿或紙巾（濕潤的）
課程步驟
- 復(fù)習(xí)上節(jié)課的測試卡想括。讓學(xué)生進行改正并用膠水把卡片粘到到他們的故事板上。
- 把材料袋分發(fā)給每組學(xué)生烙博。
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向?qū)W生說明瑟蜈，他們將設(shè)計并建立一座冰屋，來放置企鵝形狀的冰塊融化渣窜。但首先踪栋，他們像工程師一樣測試不同的材料，來確定他們要使用何種材料來設(shè)計自己的小屋图毕。
材料示例 - 向?qū)W生展示用來測試他們設(shè)計的“熱箱”。要求學(xué)生識別可能發(fā)生的熱量傳遞的所有形式眷唉，并解釋熱傳遞發(fā)生的地方予颤。
*教師注意：熱箱會發(fā)生所有三種方式的熱傳遞。
輻射-從四盞燈中的光輻射到達(dá)企鵝小屋冬阳，企鵝小屋兩側(cè)的鋁箔也反射了光蛤虐。
傳導(dǎo)-由于輻射，黑色的底部會變熱肝陪，當(dāng)企鵝小屋放到上面時驳庭，熱通過傳導(dǎo)進入到屋子。
對流-黑色的底部由于變熱會加熱空氣氯窍，熱空氣上升饲常，遇到企鵝小屋中的冷空氣后，形成對流狼讨。 - 示范如何正確地在實驗站進行實驗贝淤。向?qū)W生解釋，當(dāng)光線照射到材料上時政供，你將測量每種材料（或組合在一起的材料）下面的溫度播聪。
教師注意：建議教師向?qū)W生示范應(yīng)避免的常見錯誤朽基。
- 錯誤1 -樣品不阻隔輻射。
為了演示這個錯誤离陶，將樣品放在實驗站中心稼虎，并在每個頂部放置溫度計。學(xué)生會經(jīng)常嘗試這個招刨。問他們這樣做有什么錯嗎霎俩？ - 錯誤2 -樣本底部的溫度可能較高，因為更多的時間過去了计济。
為了證明這一點茸苇，只使用一個溫度計，并在不同的時間點溫度沦寂。學(xué)生往往不會控制時間学密。鼓勵使用定時器。 - 錯誤3 -桌面也會變熱传藏，并且會轉(zhuǎn)移熱量腻暮，影響實驗。
為了演示這一點毯侦，用燈光照射桌面和熱箱一段時間后哭靖，測量它們的溫度并對比。鼓勵他們關(guān)閉實驗站侈离，然后將熱箱輕輕地挪到室溫的位置進行測溫试幽。 - 錯誤4-溫度計太燙，它們不會冷卻到室溫卦碾。
向?qū)W生解釋溫度計會變熱铺坞。在測試后，使用一片濕海綿或一團濕紙巾讓溫度計迅速冷卻至室溫洲胖。你可以提供一杯室溫的水济榨，但學(xué)生有可能使水溢出！ - 錯誤5-溫度計正在測量桌面的溫度绿映。
向?qū)W生解釋擒滑，如果他們用棉球或棍子稍微墊高溫度計，他們會測得樣品下面空氣的溫度叉弦，而不是桌子表面的溫度丐一。
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讓學(xué)生建立他們的數(shù)據(jù)表。解釋每個小組將跟蹤自己的實驗數(shù)據(jù)淹冰。數(shù)據(jù)表可以參考下圖钝诚，每次實驗中，使用兩個溫度計在同一時刻對兩種材料進行測試：
材料測試數(shù)據(jù)表 - 每組實驗10分鐘后榄棵，根據(jù)需要給學(xué)生提示或測試建議：
- 學(xué)生可以測試不同材料的組合
- 學(xué)生可以測試相同的材料組合
- 學(xué)生要和全班分享他們的成果凝颇，鼓勵他們的測試與其他組不同的東西
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學(xué)生可以添加在他們的數(shù)據(jù)表中添加組合潘拱，如下圖所示：
材料測試數(shù)據(jù)表
- 與全班討論實驗。討論內(nèi)容必須包含以下問題：
- 哪些材料展現(xiàn)出了更好的特性拧略？
- 為什么你認(rèn)為這些材料展現(xiàn)出了更好的特性芦岂？
總結(jié)
- 讓學(xué)生在故事板繪制另一個區(qū)域，這個區(qū)域中要列出三種最好的阻隔熱傳遞的材料和三種最差的材料垫蛆。
