热辐射教案

课程名称	课时安排	教学类型	授课对象
科学：热辐射	40分钟	新授课	小学五年级（普通城市校）

教材版本	授课教师	教学主题	课标依据
未指定	__________	热辐射的传热特点及其在生活中的应用	《义务教育科学课程标准（2022年版）》核心素养：科学观念、科学思维、探究实践、态度责任

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一、教材分析

本课围绕“热辐射”这一核心概念展开，属于小学科学“物质科学”领域中“热传递”知识体系的有机组成部分。在小学阶段，学生已经知道物体有冷热之分，能使用温度计测量温度，并初步了解热可以从温度高的物体传向温度低的物体。本课在此基础上进一步揭示热传递的具体方式之一——热辐射。它与热传导、热对流共同构成“热传递”的完整图景，是学生解释许多自然现象（如晒太阳取暖、夏天穿浅色衣服凉快、太阳能热水器利用黑色集热板）所必需的关键知识。

本课的教学价值不仅在于记住“热辐射”这个名词，更在于帮助学生经历“观察现象—提出猜想—实验验证—分析数据—得出结论—迁移应用”的科学探究过程，建立“不接触也能传热”“深色物体吸热辐射能力强”等科学观念，同时渗透控制变量、基于证据得出结论的科学思维方法。从知识发展脉络看，本课是学生从“热是什么”走向“热怎样传递”的重要一步，也为初中进一步学习光学、热学中的红外辐射、热传递综合应用奠定概念基础。

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二、学情分析

本课面向普通城市学校五年级学生。从生活经验看，学生普遍有过夏天光脚踩沙滩感觉烫、冬天围炉烤火、穿黑色衣服晒得后背发烫等体验，知道“太阳晒会热、火烤会热”，但这些经验是零散的、前概念性的，学生尚不能自觉地把这些现象归入一种科学的传热方式。

从思维特点看，五年级学生仍以具体形象思维为主，抽象逻辑思维正在发展之中。对于“看不见摸不着的热”，如果仅靠口头讲授，中等生和学困生容易陷入“听懂了但不会用”的困境。两端分化明显、家庭辅导参差不齐的班情，要求课堂必须降低语言门槛，用生活化表达解释学科术语（如把红外线称为“看不见的光线”），把探究活动设计成步骤清晰、分工明确的操作任务，让不同水平的学生都能从观察和操作中有所得。

学生可能存在的常见认知障碍有：一是认为热只能通过接触传递，对“不接触也能传热”感到难以接受；二是误以为只有太阳、火焰等发光发热的物体才有热辐射，不知道人体、地面、墙壁等任何物体都在向外辐射热量；三是混淆热辐射与热对流，容易把“暖气片使全屋变暖”误判为热辐射。这些误区既是教学难点，也是设计对比辨析活动的依据。

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三、教学目标（核心素养导向）

1. 【对应核心素养：科学观念】知识与技能目标： 通过观察太阳晒热地面、围炉取暖等生活现象，学生能用自己的话解释“热辐射”的含义，能举例说出生活中利用热辐射传热的实例（如晒太阳取暖、站在篝火旁取暖），并能说明理由。

2. 【对应核心素养：探究实践】过程与方法目标： 通过对比黑色与白色纸杯在相同光照下升温快慢的实验，学生能描述“黑色比白色升温快”的实验现象，能区分热辐射与热传导、热对流在“是否接触”“是否靠介质”上的不同。

3. 【对应核心素养：态度责任】情感态度与价值观目标： 通过讨论热辐射在生活和生产中的应用（如夏天穿浅色衣服、保温瓶银色内胆、太阳能热水器），学生能举出2个利用热辐射知识改善生活的实例，并用科学的语言解释其原理。

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四、教学重难点

类别	要点
教学重点	①建构“热辐射”概念：热是物体不依靠接触、不需要介质，直接向外发射热（红外线）的传递方式，并能结合生活实例加以解释。 ②知道深色物体吸收热辐射的本领强，浅色物体反射热辐射的本领强。
教学难点	①区分热辐射与热传导、热对流：抓住“是否接触”“是否流动”“是否直接发射”三个判断维度，特别是理解热辐射可在真空中传播。 ②纠正前概念：不认为只有发光发热的物体才有热辐射，任何物体都在向外辐射热量；暖气片使全屋变暖以对流为主而非辐射为主。

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五、教学资源与准备

教师准备： 多媒体课件（生活情境图、三种传热方式对比图、太阳能热水器与保温瓶内胆图片）、红外灯一盏（或利用窗外阳光）、黑色纸杯与白色纸杯各一只（教师演示用；学生分组每组各两只）、温度计每组两支、计时器、实验记录表。

学生准备： 课前观察家中取暖或散热现象，能说出一件“没有接触却感觉到热”的事；准备纸笔用于记录；小组自带手表备用（若学校统一提供计时器则不用）。

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六、教学过程（总时长 40 分钟）

环节1：观察与提问（5分钟）——自然现象引发科学问题

教师活动：

教师用PPT出示三张生活情境图：图1是夏天光脚踩在沙滩上，沙滩被晒得烫脚；图2是冬天一家人围着火炉烤火；图3是小朋友站在太阳底下做操，脸上热得发红。

教师提问：“同学们，这三张图中，沙子、火炉和太阳都没有直接碰到人的身体，可人还是感到热。你们能告诉老师，这些热是怎么传到人身上的吗？”请2~3名学生自由发言，教师把学生的关键说法板书在黑板上，如“太阳晒的”“火烤的”“热气扑过来的”。

教师进一步追问：“这些说法都说到一个共同的词——热。但热要传到人身上，中间有没有东西帮忙呢？有没有可能是热自己‘跑’过来的？比如冬天用手摸铁栏杆会感到凉，那是热从手传到了铁上，手和铁是接触的。可是太阳离我们那么远，太阳的热是怎么穿过空气甚至太空到达地球的呢？”

教师不急于给出答案，而是把问题保留在黑板上：“今天我们就来研究这种不接触也能传热的现象。”同时进行安全预提醒：“等会儿实验会用到发热灯泡，大家千万不要用手摸，也不要直视灯光。”

学生活动：

学生观察图片，自由发言。预设回答：“因为太阳晒到了，所以热”“火炉旁边的空气热了，把热吹过来”“沙滩被太阳晒热了，热气向上冒”。有学生提出疑问：“太阳和地面中间是空气，可冬天空气是冷的，为什么太阳晒在身上还是热的？”另一名学生补充：“可能热是像光一样从太阳里直接跑出来的，因为光不用东西帮忙就能照到地上。”学生带着“不接触，热怎么传过来”的问题进入下一个环节。

设计意图： 从生活现象切入，激活学生已有的“太阳晒热地面”“烤火取暖”经验，制造“没有直接接触却感到热”的认知冲突，引发学生思考“热是如何传递的”，为本课学习定向。

板书要点： 中央写“热是怎么传的？”，下方写学生回答“太阳晒”“火烤”“热气”。

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环节2：猜想与假设（4分钟）——根据已有经验做出预测

教师活动：

教师提问：“热一定要靠接触才能传吗？咱们能不能把刚才的问题变成可以研究的科学问题？”学生回答后，教师汇总猜想并板书：“猜想1：热像光一样照过来，不需要接触。”“猜想2：热是空气带来的，空气流动热就流过来了。”

教师继续追问：“如果热真的像光一样可以照过来，那不同颜色的物体吸收这种‘热光’的本领一样吗？夏天穿黑衣服的同学有没有这样的体会——黑衣服晒一晒就烫手，白衣服就凉快一些？”

教师结合学生的生活经验引导学生提出可检验的假设：“大家猜一猜，把黑色纸杯和白色纸杯放在同样的阳光下，哪个杯子里温度升得快？”学生纷纷回答“黑色的”。教师再引导：“这就是我们的假设——深色物体吸热辐射的本领比浅色物体强。这个假设能不能通过实验来检验呢？”学生齐答“能”。

学生活动：

学生结合生活经验进行猜想。预设回答：“太阳把热照到地球上，像光线一样”“冬天靠近暖气片就热，暖气片并没有碰到我”“我夏天穿黑色校服，后背晒得发烫，穿白色校服就舒服一些”。有学生提出：“可能深色衣服更容易把热吸进来。”全班表决“认为深色物体吸热更强的请举手”，大多数学生举手。学生尝试用“可能”“也许”等词表述预测，为后续实验定向。

设计意图： 让学生经历“根据生活经验提出猜想、把猜想转化为可检验问题”的科学思维过程；抓住学生“深色吸热强”的直觉经验，为对比实验的设计做方向性铺垫。

板书要点： 右分支写“猜想：热像光一样，不用接触；深色吸热比浅色强——可检验吗？”

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环节3：制定计划与实验探究（12分钟）——动手操作，记录数据

教师活动：

教师出示实验材料：两个完全相同的纸杯（外壁分别涂成黑色和白色）、两支温度计、一盏红外灯（或利用窗外阳光）、计时表。提问：“要比较黑色和白色哪个吸热快，应该怎样做实验？哪些条件必须一样？”

引导学生说出：杯子大小、形状要一样；放在同样的光线下；测量的时间要一样；温度计放的位置要一样。教师总结实验步骤：

① 将黑、白纸杯并排放在灯光下，杯口朝上；
② 在两杯中各插入一支温度计（不接触杯壁），待温度稳定后读取初始温度；
③ 每2分钟读取一次温度，共记录4次（即0、2、4、6分钟）；
④ 将数据记录在表中。

教师提醒：“红外灯很烫，手不要靠近灯管；不要直视灯光。”然后教师示范读取温度和记录，演示“手靠近不接触”体验：把手伸到红外灯下方10厘米处停留3秒，问：“手热不热？碰着了吗？”学生齐答“热，没碰着”。教师顺势说：“热不是靠接触传过来的，那它是怎么来的？等会儿我们从数据中找答案。”

教师巡视各组实验，重点指导温度计读数视线要平齐、记录要及时，发现读数错误及时纠正。同时提示学生：“想一想，为什么黑色杯子温度会升得快？这和白天的黑衣服像不像？”

学生活动：

学生4人一组分工：1人计时、1人读温度、1人记录、1人监督。按步骤操作，每2分钟记录一次，完成记录表。同时每位学生轮流把手放在红外灯下方10厘米处感受“不接触也有热”，在记录表旁的“感受栏”写一句话。

预设某组记录数据：

时间（分钟）	黑色纸杯温度（℃）	白色纸杯温度（℃）
0	25	25
2	30	27
4	34	29
6	37	31

学生发现：“黑色杯比白色杯温度高”“黑色吸热多”。有小组发现白杯从25℃升到31℃，黑杯从25℃升到37℃，差距明显，学生感到惊讶并主动讨论原因。

设计意图： 通过对比实验让学生亲历“制定计划—动手操作—记录数据”的完整探究过程；用“手靠近不接触”获得身体直觉经验，为理解“热辐射不需要接触”提供感性支撑；同时渗透“控制变量”的科学方法，为后续学习做铺垫。

板书要点： 实验记录表（时间/黑杯/白杯），红色粉笔标注“黑色升温快”。

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环节4：分析与结论（7分钟）——数据分析，形成科学解释

教师活动：

教师请各组汇报数据，同时在黑板上汇总典型数据。以某组数据为例：

时间	0分钟	2分钟	4分钟	6分钟
黑杯	25℃	30℃	34℃	37℃
白杯	25℃	27℃	29℃	31℃

教师带领学生计算升温量：

$$\Delta T_{\text{黑}} = 37 - 25 = 12^\circ\text{C}$$ $$\Delta T_{\text{白}} = 31 - 25 = 6^\circ\text{C}$$

提问：“黑色杯子比白色杯子多升了几度？”学生回答“6度”。教师追问：“这说明什么？”引导学生得出：深色物体吸收热辐射的本领强，浅色物体吸收本领弱。

教师回到核心问题：“热从灯泡传到手，中间有接触吗？”学生说“没有”。教师引导：“手和灯泡之间是空气，而空气是热的不良导体。热不是靠空气慢慢传过来的，而是灯泡直接向四周发射出一种看不见的光线——红外线，这种不靠接触、不靠空气直接向外传热的方式就叫热辐射。”

教师补充：“太阳和地球之间绝大部分是真空，没有空气。太阳的热就是靠热辐射穿过太空来到地球的。可见热辐射不需要空气，不需要物体接触，在真空中也能传播。”教师请学生用自己的话说说什么是热辐射，并板书科学概念。

学生活动：

学生按小组汇报实测数据，比较后得出“黑色杯升温值大于白色杯”。有小组提出疑问：“老师，我们组黑杯只比白杯高了3℃，是不是温度计有问题？”教师引导其他学生分析可能原因：杯子位置不完全相同、读数先后有差异，强调“每个组的数据都有效，关键是看变化的趋势”。学生尝试用自己的话归纳：“热辐射就是热的物体直接发出热，不用碰也不用空气帮忙。”有学生追问：“那周围的东西也在发热吗？比如我们的桌子、墙壁？”教师暂时保留问题，留到拓展环节解决。

设计意图： 引导学生从数据中寻找证据、得出结论，完成“热辐射”概念的核心建构；通过温差计算把“黑杯比白杯热”从定性感知提升到定量比较；教师补充“真空中可传播”，突破本课难点。

板书要点： 中央写“热辐射”，左分支写“不接触、不需要空气、可直接发射”。

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环节5：表达与交流（6分钟）——汇报展示，质疑完善

教师活动：

教师出示三道辨析题（PPT展示），请学生判断每道现象主要属于哪种传热方式，并说明理由。

题1： 把金属勺插在热水中，勺柄慢慢变烫。这属于哪种传热方式？
题2： 暖气片放在房间一角，过一会儿整个房间都暖和了。这属于哪种传热方式？
题3： 冬天在室外晒太阳，身体感到暖和。这属于哪种传热方式？

教师组织学生以小组为单位讨论1分钟，然后每道题请一个小组代表发言，其他组补充或质疑。教师对每道题进行完整解析：

• 题1答案：热传导。 解析：热水先把热量传给勺子的下端，金属分子挨个把热传上去，勺柄变烫。判断关键词是“接触”——热沿着勺子这一同一物体从高温端传到低温端。
• 题2答案：热对流为主。 解析：暖气片先加热周围的空气，热空气密度小上升，冷空气下降补充，形成循环对流，所以全屋变暖。注意：靠近暖气片也能感到辐射热，但“全屋变暖”主要靠对流。判断关键词是“空气流动”。
• 题3答案：热辐射。 解析：太阳与地球之间是真空，没有空气流动，也没有物体接触。太阳的热以红外线形式直接射过来，所以是热辐射。判断关键词是“不接触、直接发射”。

教师补充判断技巧：“先看有没有直接接触——有，多半是热传导；再看有没有流动——有，可能是热对流；两者都没有，就是热辐射。”PPT展示顺口溜：“一摸接触靠传导，二看流动是对流，不碰不流是辐射。”

学生活动：

学生小组讨论，代表发言。预设：题1大多数学生能答出“热传导”，理由是“勺子碰到热水”；题2有学生答“热辐射”，理由是“暖气片在放热”，其他学生反驳：“如果只靠辐射，为什么离暖气片很远的上方也暖和？是空气在流动！”；题3学生能答出“热辐射”，理由是“太阳离我们很远，中间没有接触”。学生在相互质疑和补充中逐渐明确三种传热方式的判断方法。

设计意图： 通过三道典型的辨析题，把新学的“热辐射”概念放到三种传热方式的背景中，让学生在真实情境中运用概念作出判断并说明理由，以外化表达促进理解，同时暴露并修正“暖气片使全屋变暖是热辐射”的常见错误。

板书要点： 左分支扩展为“热传导（接触）—热对流（流动）—热辐射（不接触直接发射）”，下方写判断技巧“一摸接触，二看流动，不碰不流是辐射”。

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环节6：拓展与应用（6分钟）——迁移应用，联系生活

教师活动：

教师提问：“夏天为什么穿浅色衣服觉得凉快？”请学生用今天学的知识解释。学生答出“浅色把阳光（热辐射）反射回去，吸热少；深色吸热多”后，教师肯定并补充：“所以夏天穿浅色衣服，身体吸收的热辐射少，感觉更凉快。”

教师继续追问：“保温瓶的银色内胆有什么作用？”学生讨论后教师讲解：“银色内胆像一面镜子，能把热辐射反射回去。如果里面装热水，热量不容易辐射出去；如果装冰水，外面的热也不容易辐射进来。”

教师展示太阳能热水器平板集热器的图片，提问：“集热器表面涂成黑色还是白色？为什么？”学生联系实验回答：“涂成黑色，因为黑色吸收热辐射本领强。”教师拓展：“任何物体——包括人体、地面、墙壁——都在向外辐射热量，温度越高辐射越强。刚才有同学问‘桌子、墙壁也在发热吗’，其实它们都在向外辐射热，只是温度不高，我们感觉不明显。”

教师总结：“今天我们用观察、猜想、实验、分析、交流的方法研究了热辐射。它不需要接触，不需要空气，甚至能在真空中传播。深色物体吸收热辐射强，浅色物体反射热辐射强。用这些知识我们可以解释很多生活现象。”随后布置分层作业，结束本课。

学生活动：

学生对生活现象进行解释：“夏天穿浅色衣服凉快，是因为白衣服把热辐射反射回去了”“黑色汽车被太阳晒得特别烫，深色吸热”“保温瓶银色内胆像镜子，把热反射回去，热水不容易凉”。有学生主动举例：“冬天穿黑色羽绒服比较暖和，也是因为黑色能多吸收太阳的热辐射。”学生意识到科学知识能帮助自己挑选衣服、理解家用电器，愿意在生活中继续观察和验证。

设计意图： 将热辐射知识迁移到穿衣、保温、太阳能利用等真实生活情境，落实“态度责任”核心素养，使学生认识到科学对改善生活的价值；同时通过“任何物体都在辐射热”的补充，纠正“只有发光物体才有辐射”的偏差。

板书要点： 右分支扩展应用“浅色反射 / 深色吸收 / 银色保温瓶反射热辐射”，下方写“任何物体都在辐射热”。

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七、板书设计

板书区域	内容要点
中央主题	热辐射
核心问题	不接触，热是怎么传来的？
左分支	三种传热方式：热传导（接触传递）→ 热对流（气体/液体流动传递）→ 热辐射（不接触，直接发射）
右分支	热辐射特点：不需接触 / 不需介质 / 可在真空中传播
实验要点	黑色纸杯升温快，白色纸杯升温慢 ⇒ 深色物体吸热辐射能力强，浅色物体反射强
应用示例	晒太阳取暖（辐射）；夏天穿浅色衣（反射）；太阳能热水器涂黑（吸收）
易错提醒	暖气片使全屋变暖 → 对流为主（不是辐射）；人体、地面等任何物体都在向外辐射热

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八、作业设计

双减合规：书面作业总量≤60分钟/天（含所有科目合计）。本课必做作业预估5分钟，选做作业预估8分钟，均在校外书面作业限额内。

基础作业（必做）：

1. 列举生活中3个利用热辐射传热的例子，并各用一句话说明理由。
   示例：晒太阳取暖——太阳的热不接触身体，直接传来。
   （预估用时：3分钟）

2. 概念辨析：判断下列现象分别属于哪种传热方式，并说明理由。
   （1）铁勺在热水中泡一会儿，勺柄变烫。
   （2）空调开启后，整个房间慢慢凉快。
   （3）站在篝火旁，脸被烤得发热。
   参考答案： （1）热传导——热沿勺子接触传递；（2）热对流为主——冷热空气循环流动；（3）热辐射——火的热直接发射到脸上，不靠接触和空气流动。
   （预估用时：2分钟）

拓展作业（选做）：

1. 设计一个小实验：比较黑色与白色物体在相同光照下温度变化的差异。写出实验步骤、预测结果，可请家长协助在家完成并记录实际数据，下次课交流。
   （预估用时：8分钟）

合计预估时长： 必做5分钟；若完成选做，另加8分钟，共13分钟，符合双减书面作业≤60分钟/天上限。

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九、核心概念与公式速查表

序号	公式/概念名称	LaTeX 表达式	适用范围
01	升温量计算	$\Delta T = T_{\text{末}} - T_{\text{初}}$	实验中比较黑色与白色物体吸收热辐射后的升温快慢
02	黑杯与白杯温差比较	$\Delta T_{A} > \Delta T_{B}$（A为黑色物体，B为白色物体）	相同光照条件下，深色物体比浅色物体吸热能力强
03	三种传热方式之和	$Q_{\text{总}} = Q_{\text{传导}} + Q_{\text{对流}} + Q_{\text{辐射}}$	热量传递的三种基本方式同时存在时总热量的表达
04	热辐射功率与温度（拓展）	$P \propto T^{4}$	物体温度越高，向外辐射热的功率越大（斯特藩-玻尔兹曼定律，初中拓展）
05	反射与吸收关系	$Q_{\text{吸收}} + Q_{\text{反射}} = Q_{\text{总}}$	不透明物体表面吸收与反射热辐射之和等于射到表面的总辐射
06	热量传递方向	$Q_{\text{高温}} \rightarrow Q_{\text{低温}}$	热辐射从温度高的物体传向温度低的物体，与其他传热方式方向一致

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教学反思模板（课后填写）

1. 目标达成情况：（学生是否达到“理解”层级目标，能否用自己的话解释热辐射、举例说明应用）
2. 学生参与情况：（分组实验分工是否明确，两端学生的参与差异是否得到关注）
3. 教学调整记录：（哪个环节用时紧张，哪些追问有效，哪些预设学生回答与实际情况不符）
4. 下节课改进方向：（是否需要在“三种传热方式辨析”上追加变式训练，如何照顾未达标学生）

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本教案由 BestTeach AI 辅助生成，依据《人工智能生成合成内容标识办法》（国信办通字〔2025〕2号）第四条标识。教师应独立审核修改后使用。