名詞概述
物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮。這是由於物體內的粒子(原子)運動會隨溫度改變，當溫度上升時，粒子的振動幅度加大，令物體膨脹；但當溫度下降時，粒子的振動幅度便會減少，使物體收縮。
物體都有熱脹冷縮的現象，日常生活中我們可以利用這種現象解決一些困難。
日常生活中，熱脹冷縮時出現現象
1．有時候夏天路面會向上拱起，就是路面膨脹......(所以水泥混凝土路面每隔一段距離都有空隙留著)
2．買來的罐頭很難打開，是因為工廠生產時放進去的是熱的，氣體膨脹，冷卻后里面氣體體積減小，外面大氣壓大於內部，所以難打開；而微熱罐頭就很容易打開了。
3．溫度計，溫度計，是測溫儀器的總稱，可以準確的判斷和測量溫度。利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮等的現象為設計的依據。有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計1、輻射溫度計和光測溫度計、雙金屬溫度計等等等等多種種類供我們選擇，但要注意正確的使用方法，了解測溫儀的相關特點，便於更好的使用它。
4．夏天，電工在架設電線時，如果把線繃得太緊，那么到冬天，電線受冷縮短時就會斷裂。所以一般夏天架設電線時電線都要略有下垂。
（註：水在4℃以上會熱脹冷縮而在4℃以下會冷脹熱縮。而到冰，密度就只有0.9*10^3kg/m^3。這意味著，冰將會浮在水面。銻、鉍、鎵和青銅等物質在某些溫度範圍內受熱時收縮，遇冷時會膨脹。）
物理原理
對於一般物體，熱脹冷縮是成立的。當物體溫度升高時，分子的動能增加，分子的平均自由程增加，所以表現為熱脹；同理，當物體溫降低時，分子的動能減小，分子的平均自由程減少，所以表現為冷縮。但也有例外，比如說水，這並不是說熱脹冷縮對水不成立啦~！而是水中存在氫鍵，在溫度下降情況下，水中的氫鍵數量增加，導致體積隨溫度下降體積反而增大！
原理分析
根據物質粒子最小的原子結構來看，物質的熱脹冷縮應該是由物質原子的內部加速運動形成的。從原子的內部結構來講，當原子受熱後，核內質子和中子以及核外電子呈現為粒子運動的加速狀態。首先來說，由於原子核的自轉以及電場的作用，牽引了核外電子圍繞原子核做公轉運動。原子核的自轉速度決定著外圍電子受離心力大小的變化，這也決定著原子核心與電子層軌道之間的距離和電場的高低。只有原子核的自鏇和外層電子的公轉受到外部能量的激發，才會構成原子內部的離心力和電場力的變化，從而也就體現了物質熱脹冷縮的自然現象。
1，由於物質的原子核以及核外電子層的提速運動，使其產生了很強的離心力，這個離心力又使核外電子層與原子核的間距拉大。當原子核與核外電子層的距離拉大後，其原子核與核外電子層間的電場力就會降低，而低能級最外層軌道的電子就會脫離原子內部電場的束縛成為溢出的游離電子，從而也就構成了原子的等離子態。原子核與核外電子層距離的這一變化，也是物質的熱膨脹變化係數。然而，物質的熱膨脹係數不會無限度的變化，當達到最大的極限時，原子的內部運動就會停留在穩定的運動平衡狀態。在一定的溫度極限下原子核與核外電子層之間建立了一種極其穩定的電力場，核外電子不再溢出，電場之間的距離不再擴大，原子停止膨脹繼而從原物質的固體轉為液態。
2，當物質的溫度降低後，原子內部的運動速度開始逐漸的下降，原子核的自轉速度降低，其對核外電子的離心力作用也將逐漸的減小繼而使原子核與核外電子層之間的距離變小電場加大，此時原子又會吸引外部空間的游離電子來補齊電子外層軌道的缺位電子而達到原子非電漿的原始平衡狀態。同時，物質又從液態逐漸的過渡到固態，這就是物質的熱脹冷縮原理。
在我們的教科書中，也提到了關於對原子的熱能和光能的激發作用。原子核與核外電子層之間的電場距離是隨溫度變化的，也是一種變數狀態。物質受外部能量的激發可使原子的內部產生動態變化，原子核的最外層電子最容易受到能量的激發而成為飄逸的自由電子，也就是我們平常所說的物質等離子態，上述的兩個條件是必備的。當物質在受熱達到極點後可從固態到液態，液態到固態的這一物理轉變過程，這個過程必須使原子的內部產生質變。物體的熱脹冷縮顯現了物質原子的內部物理變化，否然的話，物質的熱脹冷縮原理就很難講清楚的。
變化程度
一般來說，氣體熱脹冷縮最顯著，液體其次，固體最不顯著。因為氣體分子之間的引力比液體和固體分子之間的引力小，受溫度的影響就更容易一些。
觀察實驗
實驗1
熱脹冷縮 相關示意圖觀察銅球受熱、受冷時的體積變化；
動畫描述：動畫主體是一個用細線吊起的一個銅球，動畫背景是一個鐵圈，一個酒精燈和一盆冷水。學生首先選用一個恰好能套過銅球的金屬圈來確定銅球的大小，然後將銅球放在酒精燈上加熱，再將其通過金屬圈，接著放在冷水中降溫，再通過金屬圈來確定銅球受冷受熱時體積的變化。
實驗2
用氣球套住瓶口，觀察瓶子受熱、受冷時氣球的體積變化。
動畫描述：動畫主體是一個瓶口套有氣球的空氣瓶，動畫的背景是兩個分別成有冷水、熱水的器皿。學生將空氣瓶先放在熱水器皿中，觀察氣球的體積變化，然後放在冷水器皿中，觀察氣球的體積變化。
實驗3
將玻璃管插在帶有膠塞裝滿水的燒瓶中，觀察玻璃管中的水在冷、熱水中的體積變化；
動畫描述：動畫的主體是一個膠塞上插有玻璃管的裝滿紅顏色水的燒瓶，背景是分別盛有冷水、熱水的兩個容器皿。學生可以將燒瓶分別放在冷水、熱水器皿中，觀察玻璃管中水柱高度的變化（注意：移動容器時的規範動作，觀察時眼睛與刻度線的關係）。
實驗4
用煤油代替水做如上實驗，觀察其體積變化；
動畫描述：如實驗3，只是將水換成煤油做如上實驗。
得出結論
匯報、交流觀察的結果，形成解釋
（1）通過實驗1，得出銅有熱脹冷縮的性質，推測出固體有熱脹冷縮的性質。
（2）通過實驗2，得出空氣有熱脹冷縮的性質，推測出所有氣體有熱脹冷縮的性質。
自主歸納
（1）提問：液體（水）有熱脹冷縮的性質，氣體（空氣）、固體（銅）也有這種性質，你能把這種性質用一句話說出來嗎？
（2）歸納得出：一般物體都有熱脹冷縮的性質。
套用遷移
（1）教師提出思考問題：
思考1 為什麼踩癟的桌球在熱水中一燙就恢復原狀？
思考2鐵軌之間為什麼要留有縫隙？
思考3 兩根電線桿之間的電線，為什麼冬天繃得比較緊？
思考4為什麼夏季腳踏車胎不能打太足的氣？
（2）解析參考：
這四個思考題都是從日常生活事例中引入認識物體熱脹冷縮的性質，符合兒童認知的特點，使學生將所學到的知識運用到實際生活中，加深了學習的印象。對於這四個問題的呈現，都用了視頻片段來展示，使問題清楚明晰地呈現在學生眼前。同時，教師也給出參考答案供學生思考，參考1和參考3的參考答案不僅從理論上解釋了原因，而且給出了實際數字，比如氣體在溫度升高1℃的時候，體積就要膨脹1/273，每百米的電線，在溫度每增加1℃的情況下，大約會伸長1.5毫米等，不僅將具體數值呈現在學生眼前，而且增加了學生的擴展性知識和常識性知識。在思考2的參考答案中，列舉了1825年英國鋪設的第一條鐵路鋼軌的歷史史實，警戒學生不遵循自然規律的教訓，使學生增加了學習的趣味性。
相反示例
熱脹冷縮自然界的物質絕大多數遵循“熱脹冷縮”的規律，少有例外。
一種例外是水。
水在4℃時密度最大，但由於水包含有氫鍵（O-H），因此4℃之下就會發生反常膨脹現象，是“熱縮冷脹”了。而到冰，密度就 只有0.9。這意味著，冰將會浮在水面。水的這種現象在生活中是很常見的。
另外還有銻等金屬
熱縮冷脹的金屬——銻。
銻是一種銀灰色的金屬，它總共有四個“孩子”，人們見到次數最多是老大，名字叫“灰銻”。它還有三個小“弟弟”，依次是黃色的黃銻、黑色的黑銻和容易爆炸銻。
不過，這三個小弟弟的化學“性格”都不穩定。黃銻比較喜歡低溫，溫度一超過零下80℃，它就不能活下去，於是變成了黑銻。而黑銻只要一加熱就會變成人們常見的灰銻。至於爆炸銻，更是不得了，只要你用一個硬東西碰一碰它，就會“火冒三丈”，同時放出大量的熱，很快變成灰銻。
熱脹冷縮銻有一個反常的脾氣——熱縮冷脹。大家知道，一般的物體都是熱脹冷縮，然而，液態的銻在冷卻凝固時，體積反而更大了。
過去，人們利用銻的這個怪脾氣，製成了鉛字。在溶化了的鉛字合金中加入一些液態的銻，然而把混合起來的熔液倒入銅模里冷卻凝固，固態的鉛字合金的體積就會增大一些，從而使每一個細小的筆劃都十分清晰地凸現出來。不僅如此，加入銻後，還能使鉛字合金更加堅硬、耐磨。
導入新課
（1）展示一段壺水外溢的真實錄像片，引導學生進入一個真實的情境。
（2）提問：在爐子上燒一滿壺水，水還沒有燒開，壺裡的水就直往外溢？
（3）目的：通過一個壺水外溢的實例，引發學生對問題的思考，導入所要學習的新課。
