【核心素养目标】第6课：《我们来做“热气球》教学设计

中小学教育资源及组卷应用平台
6.我们来做“热气球”
【核心素养目标】
科学观念：通过放飞“热气球”活动，认识空气受热后会变轻上升，变冷后又会下降。
科学思维：能基于放飞“热气球”活动中观察到的现象，合理分析并解释“热气球”的上升和下降的现象，及生活中类似的现象。
探究实践：在放飞“热气球”活动中，能运用画图、书写等形式记录实验现象。
态度责任：通过放飞“热气球”活动，知道在一定条件下，科学实验是可重复的，并发展探索物质世界的兴趣。
【教学重难点】
重点：尝试让“热气球”升空并在此过程中了解空气受热后会上升，变冷后又会下降。
难点：用概括性的语言有逻辑地解释“热气球”升空及降落的现象。
【教学准备】
教师：1.教学课件；2学生材料一份；3.多个塑料袋备用。
学生：1.为每组准备塑料袋1个，蜡烛1支，塑料筒（或纸筒）1个，点火器1个；2.学习记录单。
【教学过程】
一、揭示课题（预设3分钟）
材料准备：教学课件
1.出示热气球的图片，提问：这是什么？在很多旅游景点都有提供游客乘坐热气球的服务，有没有同学乘坐过热气球？你知道人们是怎样让热气球升上去的吗？
（预设：热气球是通过加热升上去的。）
2.出示人们加热使热气球上升的图片，提问：仔细观察并思考，人们到底是对什么进行加热？
（预设：里面的空气。）
谈话：其实，人们在加热过程中并没有加热热气球本身，而是加热了里面的空气，那么加热后空气发了哪些变化，热气球又是怎么升上去的，今天我们在课堂上就要来做一个模拟热气球来研究这个问题。（板书：我们来做热气球）
【设计意图】通过热气球图片引发学生思考热气球上升的原因，了解学生前概念。再通过出示热气球升空前的加热照片，使本堂课研究的中心从热气球本身聚焦到热气球里面的空气，引发学生思考：空气加热后的到底产生了什么变化？
二、模拟“热气球”升空的活动（预设20分钟）
材料准备：教学课件，微视频，塑料袋，蜡烛，塑料筒，点火器，活动记录单。
1.讨论注意事项
（1）出示塑料袋，提问：这个大塑料袋就是我们今天我们课堂上的“热气球”。当然，只有这个塑料袋没法直接让它飞起来，还需要什么？
（预设：加热、蜡烛、火…）
教师出示蜡烛，演示用点火器点燃蜡烛，同时简单介绍点火器的使用方法及注意事项。
（2）提问：现在可以直接把塑料袋套上去给里面的空气加热了吗？ 教师可边讲边演示。
（预设：不可以，直接套上去塑料袋可能会烧起来，很危险）
讲述：直接将塑料袋里套上去加热是很危险的，塑料袋会直接融化甚至烧起来，所以我们需要一个东西将蜡烛与塑料袋隔开一些距离。
（3）出示塑料筒，提问：仔细观察这个塑料筒，你觉得这个塑料筒怎样使用吗？小组同学讨论，试着在记录单上画出塑料筒和塑料袋的位置（画设计图）
（4）展示学生设计图，讨论优劣及分析需要注意的事项。
讨论1：塑料筒有“缺口”的一端朝下，需要进气。
讨论2：塑料袋的边缘不能过低，以免把进气孔堵住。
讨论3：塑料筒上端温度仍然较高，塑料袋尽量避免直接接触塑料筒上端。
……
（5）教师简单梳理并板书活动步骤：
2.放飞“热气球”，感知变化
（1）谈话：接下来我们不仅要让“热气球”升空，更重要的是研究它是怎样升空的。所以在放飞“热气球”的过程中，我们应该要观察和记录哪些内容？
（预设：塑料袋膨胀程度的变化；袋子里空气的温度变化……）
（2）播放实验微视频，指导学生放飞“热气球”，并出示操作注意事项。
（3）学生活动：利用蜡烛、塑料筒让“热气球”升空，并完成活动记录单。
【设计意图】通过思考和尝试逐步引出材料，并在此过程中认识到每种材料的作用和使用方法，再通过模拟“热气球”的升空来了解加热后空气的变化。此外“热气球”升空的高度并非本课活动的重点，所以在活动前要强调活动观察和记录的主要内容。
三、实验发现及解释（预设12分钟）
材料准备：教学课件
1.回顾活动，分析成败
（1）讨论：刚才的活动中，有些小组的“热气球”飞得很高，过了比较长的时间才落下来，说说看，你们是怎么做的？有什么技巧吗？
（2）讨论：也有些小组的“热气球”飞得没那么高，也来说说看，你们是怎么做的？遇到了哪些问题？
2.讨论分析，解释原因
（1）展示学生活动记录单的记录情况，讨论：从加热“热气球”开始到“热气球”降落你都观察到了哪些现象？
（预设：加热后，塑料袋慢慢鼓起来了，手贴在塑料袋外壁，感觉到温度慢慢变热，拎住塑料袋的手，感觉需要的力气越来越小；“热气球”下降时，塑料袋慢慢瘪下去了，用手去摸温度变冷了。）
追问：这些现象能说明“热气球”中的空气发生了什么变化？
（预设：加热时，“热气球”中的空气受热膨胀了；降落时，“热气球”中的空气在冷却收缩）
（2）现在你能用自己的语言来尝试解释“热气球”是怎样升空和下降的吗？
归纳：热空气上升，冷空气下降。
3.空气微粒的变化（机动教学环节）
（1）如果用“○”来表示空气的微粒，你觉得加热后的空气微粒会发生什么变化？请尝试画出你的想法。
（2）请学生说说想法，不做定论，点出学生的几个矛盾点：
①空气微粒大小的变化（变大变小）
②空气微粒数量的变化（变多表少）
③空气颗粒间隙的变化（变远变近）
引导学生课后继续查资料。
【设计意图】先通过分析活动的成败，反思活动中做得到位和不足之处。再基于现象，讨论袋子加热后及掉落时的变化，通过袋子的变化分析空气的变化，认识到袋子升空和降落实际是由空气受热膨胀及冷却收缩导致的。对能力水平较高的学生还可以展开机动环节的教学。
五、孔明灯飞行原理及危害的认识（预设5分钟）
材料准备：教学课件、视频
1.出示孔明灯图片，提问：孔明灯是一种能够长时间自由飞行的飞行灯，我国一些地区有元宵节放飞孔明灯的习俗，你能用今天所学知识来说说孔明灯飞行的原理？
（预设：它和热气球的原理一样，利用热空气膨胀会上升带动孔明灯飞行。）
追问：为什么孔明灯飞行的时间会更长？
（预设：孔明灯的火源与灯一起飞行，可以持续加热。）
2.讲述：不过燃放孔明灯也存在一定隐患，我们来看一则新闻。
播放视频——燃放孔明灯的危害。
提问：现在，你对孔明灯又有了什么新的认识？
（预设：孔明灯降落的地方可能会引起火灾，所以不能在户外随意放飞孔明灯。）
【设计意图】将我们的“热气球”和孔明灯对比，了解孔明灯的飞行原理，并加深学生对“热气球”原理的理解。同时对学生展开安全与环保方面的态度责任教育。
五、板书设计
6.我们来做“热气球”
加热后 下降时
温度 变热了 变冷了
膨胀程度 膨胀了 收缩了
手拎力度 变小了
解释：热空气上升，冷空气下降
【疑难解答】
用蜡烛加热“热气球”时，最易出现蜡烛翻倒、热量不够和热量过足烤破塑料袋等现象，教师该如何避免？
蜡烛、塑料等材料都是生活中极其常见的材料，但均有各种不同大小。我们在选择时，一定要注意两者之间大小是否合适。①在蜡烛的选择上，建议选择短款细蜡烛加香薰蜡烛结合（如下图)，不仅可以避免蜡烛翻到，也可以保证热量充足；②在塑料袋的选择上，建议选大而轻薄的，能保证学生能明显看到袋子的膨胀过程。③在纸筒/塑料筒的选择上，纸筒的裁剪相对方便，但塑料筒能加稳固且耐用。不过，无论纸筒还是塑料筒，直径的大小要足够，避免被蜡烛点燃。④最后在点火器的选择上，建议选择长点火器，学生更有勇气使用。