师:同学们,大家好,欢迎来到今天的科学课堂。这节课我们学习第二单元的“岩石碎裂”内容,需要完成以下学习目标:一、了解大自然中岩石的碎裂现象是各种自然力量作用的结果;二、能依据大自然中岩石碎裂的现象,猜想岩石碎裂的原因,并设计简单模拟实验进行验证;三、对大自然中岩石碎裂的现象产生兴趣并乐于探究;四、简单了解岩石经过漫长变化形成土壤的过程,认识到珍惜土壤资源的重要性。
为顺利完成学习目标,课前我们需准备延时器、酒精灯、坩埚钳、烧杯、塑料瓶、护目镜等实验器材。准备好了吗?那就开启今天的学习之旅。
周末,波波和彬彬到郊区游玩,发现山脚下的岩石中有巨大石块,也有小碎石,有的岩石上还有大大小小的裂缝,其中一块大岩石吸引了他们的目光。这块大岩石有什么特点呢?
生:我发现这块大岩石上的裂缝特别明显,将石块一分为二了。
师:这位同学观察得真仔细。这块大岩石怎么会有这么大的裂缝呢?是什么原因导致坚硬的岩石发生碎裂?这节课我们就一起来探究。在自然界里,你还在哪里见到过岩石碎裂的现象呢?
生:我在山脚下看到过大大小小的碎石,在山上看到过裸露的岩石,有大大小小的裂缝,有的竟长出了植物,使裂缝越来越大。
生:我还在河滩上看到过许多砾石。
师:你们真是有心的孩子。其实岩石碎裂是一种非常普遍的自然现象,裸露在外的岩石都会逐渐碎裂,这是什么原因造成的呢?没有大胆的猜测,就没有伟大的发现。请同学们根据自己观察到的岩石特点展开想象,猜一猜究竟是什么力量使岩石发生了碎裂。
生:我猜想,长期的太阳暴晒,夜间寒冷可能会引起岩石碎裂。我觉得也可能是水流冲击或是岩石之间碰撞摩擦使岩石发生了碎裂。
生:我的猜测是植物的根系在岩石的裂缝中生长,也会引起岩石的碎裂。
师:同学们的想法各不一样。大家猜测可能是长期的昼夜温度变化会使岩石碎裂,流水、风等自然因素会引起岩石之间相互碰撞和摩擦,也会对岩石造成破坏,以及植物的根系在岩石裂缝中生长都有可能使其碎裂。接下来我们就用实验来一一验证。
我们都知道,自然界中昼夜气温变化对岩石的作用是一个非常漫长且不断重复的过程,可能历经成千上万年甚至更久,在较短时间里,岩石的变化很细微,肉眼不易察觉。我们怎样通过实验在有限时间内体现自然界昼夜气温变化对岩石的长期作用呢?
生:我认为昼夜温度变化可以采用加热和冷却岩石来实验。加热岩石可以模拟白天气温高而引起岩石的温度升高,让岩石在水中冷却,可以模拟夜晚温度下降而引起岩石的温度下降。将岩石进行一热一冷的处理,就是模拟每天昼夜气温变化对岩石的作用。
师:你真有科学天赋。做这个实验,我们需要准备这些实验工具:酒精灯、小块岩石、烧杯、坩埚钳、护目镜。实验时用坩埚钳夹一小块岩石,利用酒精灯将岩石加热到泛红,马上放入冷水中冷却。用同样的方法加热冷却,反复几次,并把观察发现记录在活动手册中。提醒大家,实验时要戴护目镜,注意用火安全,每次加热岩石的时间不能过久,以免炸裂。投入冷水时不能碰到烧杯壁,尽量轻放。接下来请同学们以小组为单位做这个实验。
生:首先准备好实验器材。点燃酒精灯。用坩埚钳夹起小石块,用酒精灯加热5分钟左右。把石块迅速放入冷水中。反复几次观察现象。
生:小石块破裂了。原来岩石不停地受到高温和寒冷,不断地膨胀和收缩,到一定程度时就会出现裂缝甚至破裂。
师:在刚才的实验过程中,我们分别用酒精灯代表大自然中太阳的光和热,将岩石放在火焰上加热,模拟白天气温高而引起的岩石温度升高;冷水代表着大自然中的温度变冷,模拟夜晚温度下降引起岩石的温度下降,反复几次表示经历的时间,将岩石进行一冷一热的处理,就是模拟每天昼夜气温变化对岩石的作用。实验完成后你又有什么发现呢?
