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2025年春新青岛版(五四制)科学四年级下册7.《热辐射》教学设计

一、导入新课

(1)课堂伊始，教师可以带领学生们回顾之前学习的物理知识，例如温度、热量等概念。通过提问的方式，引导学生思考物体是如何传递热量的，从而引出今天的学习主题——热辐射。教师可以展示一些生活中常见的现象，如太阳照射下的地面、火炉旁的温暖等，让学生们感受到热辐射在日常生活中的重要性。

(2)为了让学生们更好地理解热辐射的概念，教师可以播放一段关于热辐射的科普视频，让学生直观地看到热辐射是如何在自然界中发生的。随后，教师可以进一步解释热辐射的定义，即物体由于自身温度而辐射出热量的现象。通过实验演示，如使用红外线温度计测量不同温度物体的辐射强度，让学生们直观地感受到热辐射的存在。

(3)为了让学生们更加深入地理解热辐射的原理，教师可以介绍一些热辐射的基本规律，如斯特藩-玻尔兹曼定律。通过这个定律，学生们可以了解到物体辐射热量的强度与其温度的四次方成正比。为了加深印象，教师可以引导学生进行简单的计算，比如比较两个不同温度物体的辐射强度差异。此外，教师还可以介绍热辐射在实际应用中的例子，如太阳能热水器、红外线遥感技术等，让学生们认识到热辐射在科技领域的广泛应用。

二、新课讲授

(1)在新课讲授环节，教师首先会详细介绍热辐射的基本原理。热辐射是指物体通过电磁波的形式发射热量的过程，它不依赖于任何介质，可以在真空中传播。例如，太阳发出的光和热就是通过热辐射传递到地球的。教师会讲解热辐射的三种主要形式：红外线、可见光和紫外线。其中，红外线波长较长，是热辐射中最主要的部分，约占太阳辐射总量的50%。

以地球表面为例，太阳辐射到地球表面的能量大约为每平方米1.4千瓦。这些能量通过热辐射的方式被地球表面吸收，导致地球表面温度升高。而地球表面也会向空间辐射热量，以维持热平衡。根据斯特藩-玻尔兹曼定律，地球表面的辐射强度与其温度的四次方成正比。地球表面的平均温度约为288K，因此地球向空间辐射的热量大约为每平方米399瓦。

(2)接下来，教师会讲解热辐射在日常生活和工业生产中的应用。例如，太阳能热水器利用太阳辐射的热量加热水，其效率可以达到50%以上。此外，太阳能光伏板也是一种利用太阳辐射能的技术，可以将光能直接转化为电能。在工业生产中，红外线加热器利用红外线的热辐射原理，对材料进行加热，广泛应用于塑料加工、食品加工等领域。

教师还会介绍一些与热辐射相关的实验和观测数据。例如，利用红外线温度计测量物体表面的温度，发现金属表面温度比木材表面温度高，这是因为金属对红外线的吸收和辐射能力更强。此外，教师会展示一些实际应用案例，如红外线夜视仪、热成像技术等，让学生们了解热辐射在科技领域的广泛应用。

(3)最后，教师会讨论热辐射对环境的影响。例如，地球表面的温度升高是由于大气中温室气体浓度增加，导致地球向外辐射的热量减少，从而形成温室效应。据研究发现，地球大气中二氧化碳浓度每增加1%，全球平均温度将上升约0.5℃。为了减缓全球变暖趋势，人类需要采取措施减少温室气体排放，如发展清洁能源、提高能源利用效率等。

教师会引导学生思考如何利用热辐射的知识来解决实际问题。例如，在建筑设计中，可以通过采用高反射率的建筑材料，减少太阳辐射对建筑物的热量传递，降低空调能耗。在农业领域，利用热辐射原理，可以设计出一种新型的温室，提高农作物产量。通过这些案例，让学生们认识到热辐射知识在实际生活中的重要性和应用价值。

三、课堂练习与总结

(1)课堂练习环节，教师会设计一系列与热辐射相关的题目，让学生们运用所学知识解决问题。例如，给出不同温度的两个物体，让学生计算它们的辐射强度比；或者提供一组实验数据，要求学生分析物体表面温度与辐射强度之间的关系。这些练习旨在巩固学生对热辐射原理的理解，并提高他们的计算和分析能力。

(2)在总结环节，教师会引导学生回顾本节课所学的关键知识点，包括热辐射的定义、基本规律以及在实际生活中的应用。教师会强调斯特藩-玻尔兹曼定律在计算物体辐射强度中的应用，并举例说明如何利用该定律解决实际问题。同时，教师还会提醒学生们关注热辐射对环境的影响，以及如何通过技术创新来减少热辐射带来的负面影响。

(3)最后，教师会组织一个小组讨论活动，让学生们就热辐射在未来的科技发展中的应用前景进行交流。学生们可以分享自己对清洁能源、智能建筑等领域的看法，并探讨如何将热辐射知识应用到实际项目中。通过这样的讨论，不仅能够加深学生对知识的理解，还能激发他们的创新思维和团队合作精神。