铁轨留空隙的学问 Microsoft Word 文档

铁轨留空隙的学问
综合实践活动课案例
课题：铁轨留空隙的学问
活动内容：
1、了解物质热胀冷缩的基本原理；
2、认识固体的热胀冷缩的性质及其应用；
活动目标：
1、知道固体物质的热胀冷缩的性质及其应用；
2、培养学生的观察能力，初步实验设计能力和多方位获取知识的能力。

3、训练学生对观察的现象与实验结果能用正确的物理语言进行描述。

活动方式：
1、分小组集体进行实地调查和测量，了解热胀冷缩在生产实践中的应用情况。

2、分小组集体进行实验设计、制作，让同学进一步加深对固体热胀冷缩的理解，培养学生的设计和动手能力。

3、同学们独立通过多种方式获取固体热胀冷缩的应用实例进行集体交流。

活动资源：
1、从物理教材中获取有关热学知识和经验。

2、课外书籍、报刊、杂志及电视、互联网中获取有关热胀冷缩原理应用于生活、生产中的实例资料。

活动过程：
一、分四小组进行实地调查、测量获取相关的数据资料和图片资料。

二、1、第一组同学主要对上饶县周边的铁路的铁轨长及空隙间距进行实地测量，获取测量数据。

2、第二组同学主要对上饶县周边主要水泥路段的水泥路面每段长度及空隙距离进行实地测量，获取测量数据。

3、第三组同学主要对上饶县周边主要大桥的桥面每段长度及空隙间距进行实地测量，获取测量数据。

4、第四组同学主要对上饶县周边的铁路、水泥路面、桥梁进行实地拍摄，获取图片资料。

三、各组对采集的数据、图片进行汇总、分析。

重新把参加活动的同学分成五个小组对“探究铁轨留空隙的原因”进行实验设计、制作，并写出实验装置的使用说明书，可观察到的实验现象及得出的实验结论。

四、全体同学通过报刊、杂志、电视、互联网等渠道收集固体热胀冷缩的应用实例资料及图片资料四、指导老师对各小组采集的数据、图片及资料进行汇总、交流，对各小组的实验进行指导，并提出改进、
完善的意见或建议。

五、将各组获取的资料、数据、图片等制作成多媒体（由指导老师与课件制作老师共同完成）。

六、活动成果展示
（一）主持活动的同学导入活动课的主题。

（二）负责铁轨数据采集，图片拍摄的同学代表，展示其图片及测量的数据。

（图片见多媒体课件）
火车铁轨每段长度及其间距测量
（三）从图片和测量数据表明：铁轨间都留有空隙，为探究其其中的原因，各小组分别展示各自设计、制作的实验。

（实验装置见多媒体课件）
1、实验一：把长约50cm的铜丝一端固定在右端的木架上，另一端穿过中间的木架，在木架的左端固定一铜片,并让铜片和铜丝保留约1.5mm的间隙，从铜片和铜丝固定端引出两条导线连到电源、音乐盒组成电路，然后用酒精灯对铜丝进行加热。

实验现象：酒精灯加热，铜丝变长，接触到铜片，电路接通，发生音乐声；停止加热，过一会儿，铜丝变冷，触点断开，音乐声停止。

实验结论：铜丝受热膨胀，遇冷收缩。

2、实验二：用铜丝绕制一个内径比玻璃弹珠稍小的铜环，将玻璃弹珠放入环中，弹珠不会掉下。

然后用酒精灯对铜环加热，再次把玻璃弹珠放入环内，观察现象。

实验现象：加热后，玻璃弹珠会从圆环中轻松穿过，铜环冷却后，弹珠又不能穿过。

实验结论：铜环受热，内外径变大，遇冷后铜环收缩，内外径变小。

3、实验三：将钢锯的一端固定在木架上，木架的另一端装有一个可绕轴转动的牙膏盖，牙膏盖边缘装有一个指针，将钢锯另一端靠在牙膏盖的齿上。

用酒精灯对钢锯加热。

实验现象：加热时，钢锯推动牙膏盖带动指针偏转，停止加热后一会，指针回到原来的位置。

实验结论：钢锯受热膨胀变长，遇冷收缩变短。

4、实验四：将一根铝丝的一端固定在木架台上，另一端连着一根可绕轴转动的指针，然后用酒精灯给铝丝加热，观察现象。

实验现象：加热时，铝丝推动指针偏转，停止加热后一会，指针回到原来的位置。

实验结论：铝丝受热膨胀变长，遇冷收缩变短。

5、实验五：将双金属片(铁、铝片)固定在木架上，铝片朝上，把一个铜环的触点悬在双金属片的上方，并与金属片保持2mm左右的间距。

从双金属片和触点分别用导线引出接到电源、灯组成的电路中。

然后用酒精对双金属片加热。

实验现象：加热时，双金属片向铝（向上）弯曲，和触点相触，电灯亮，停止加热，一会儿后双金属片恢复原状，灯灭。

实验结论：相同大小的铁和铝组成的双金属片，在相同受热时，膨胀的程度不同，铝比铁膨胀大，故向铝弯曲。

（四）通过实验展示，找到铁轨留空隙的原因。

但不仅铁轨间留空隙，水泥路面、桥面都留有空隙。

负责水泥路面、桥面的调查和测量的小组代表展示各自的图片和测量数据。

1、水泥路面的长度与间距距离测量
2、桥面的长度与空隙距离测量
（五）同学展示各自从书刊、杂志、电视及互联网获取的固体热用冷缩的应用实例。

（六）本次综合实践活动的质量检测（学生回答后，展示答案）
1、想把一个铁质的螺丝从很紧的铝质螺帽中旋出，甲同学建议用酒精灯加热易旋出。

乙同学建议放入冰箱冷冻易旋出。

你认为谁对？为什么？
正确答案甲同学建议正确。

因为在相同的受热条件下，铝比铁膨胀更大，螺丝与螺帽之间有微小的空隙，螺丝易旋出。

2、如果将两端固定的直铁丝设法冷却到很冷的温度，会发生什么现象？
正确答案两端固定的直铁丝，遇冷时铁丝收缩，有可能发生断裂。

3、把一银铜管弯曲成下图所示的形状（图见多媒体课件），现均匀地对铜管加热，那么a、b间距离会如何变化，为什么？
正确答案 a、b间距变大，因为均匀加热，ed段受热膨胀的长度比af和bc两段膨胀还长，所以ab 间距变大。

4、据测定，每公里铁轨温度升高1℃，长度就增加1厘米，如果炎热的夏天铁轨的最高温度是40℃，寒冷的冬天铁轨的温度是－22℃。

那么一年里，一百公里铁轨的伸缩范围有多少米？
正确答案 62米。

5、有一种节日灯（小型闪光彩灯）通常由24个各种颜色灯泡串联而成。

其中有一只叫“跳泡”的灯泡，担负着整串彩灯的自动开关作用。

试说明“跳泡”是如何控制整串灯的亮灭的？（图见多媒体课件）
正确答案常温下双金属片与触点相接，当有电流通过灯泡时，温度升高，双金属片向左弯曲与触点断开，电路断开，整串灯熄灭；自然冷却少许，双金属片又与触点接通，彩灯又亮。

（七）指导老师对本次活动作总结性的点评。

看了“铁轨留空隙的学问”的研究成果展示，充分反映了全体同学在这次活动中，积极参与实地调查和测量，主动地利用书刊、报纸、电视、互联网获取固体热膨胀的知识和应用，尤其是各小组的实验设计，非常有特色。

虽然固体受热膨胀的程度很小，一般很难直接观察，我们的各小组能利用学过的知识，采用指针放大法、对比法及控制电路等多种方法把微小的变化展示出来，非常可贵。

今天我们认识了固体的热膨胀在技术上的重大意义，而液体、气体热膨胀同样不可小视。

如果我们掌握了热膨胀的规律，热膨胀就会为我们服务，否则将受到它的惩罚。