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3.9《空气的热胀冷缩》教案设计
课题 空气的热胀冷缩 单元 第三单元 学科 科学 年级 四年级
核心 素养 目标 科学观念： （1）认识气体一般具有热胀冷缩的性质。 （2）知道空气的流动形成风。 科学思维：运用分析、比较、推理与概括等方法，归纳出空气有热胀冷缩性质。 科学实践： （1）设计实验，研究空气受热遇冷变化。 （2）能作风的形成模拟实验，观察并描述实验现象。 责任态度：体会科学探究乐趣。
重点 （1）认识气体一般有热胀冷缩的性质。 （2）能描述热空气上升的现象，知道空气的流动是风形成的原因。
难点 （1）设计实验，研究空气受热遇冷变化。 （2）能作风的形成模拟实验，观察并描述实验现象。
教学准备
一、引入聚焦
上节回顾
热胀冷缩是指物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩的特性。
铜球加热会变大，冷却后又变回原来的体积。
思考：打乒乓球时，球瘪了但并没有破，怎样能让球鼓起来？
科学实践
（一）研究空气受热遇冷的变化
观察空气是否热胀冷缩
假设：空气具有热胀冷缩的性质。
如果瓶内的空气体积膨胀，瓶内的空气就会往外挤。只要想办法观察到瓶内的空气往外跑，我们就知道瓶里的空气在膨胀了。
讨论：空气是看不见的，我们怎么知道空气具有热胀冷缩的性质呢？
常见的方法：
通过容器的鼓凹来发现。空气总是充满容器的空间，当容器凹下去时，说明体积变小；当容器鼓起来时，说明体积变大。
借助其他能鼓凹的物体来发现，可以在烧瓶口上套小气球。
用红墨水封口的液体热胀冷缩装置，观察移动情况。
探究实验
注意事项：
气球皮不要漏气；
注意安全，小心热水；
注意观察，做好记录。
观看视频
实验结果：当空气受热时，气球会膨胀，说明空气体积增大了；当空气受冷时，气球会缩小，说明空气体积减小了。
与水相比，空气的热胀冷缩有什么特别的地方？
与水相比，空气变化得更快，体积变化比水更明显。
怎样解释热胀冷缩现象
常见的物体都是由微粒组成的，而微粒总在那里不断地运动着。
游戏：请一部分同学扮作空气微粒，站在中间，另一部分同学则手拉手绕着“微粒”围成一圈，作为“气球”。当“空气微粒”安静地挨个站在中间时，拉手的同学需要围成多大的圈？然后请“空气微粒”们手舞足蹈或作剧烈运动，拉手的同学需要围成多大的圈？
小结：物体的热胀冷缩和微粒运动有关：当物体吸热升温以后，微粒加快了运动，微粒之间的距离增大，物体就膨胀了；当物体受冷后，微粒的运动减慢，微粒之间的距离缩小，物体就收缩了。
空气的热胀冷缩微粒运动
实验结论
空气的热胀冷缩和微粒运动有关，气体受热，微粒运动加快，微粒间距离增大，气体体积膨胀；气体受冷，微粒运动减慢，微粒间距离缩小，气体体积收缩。
（二）风是怎样形成的
二、风是怎样形成的
实验材料：铁架台、纸条、纸蛇、蜡烛、酒精灯、火柴等。
实验方法：点燃纸条和纸蛇下面的蜡烛和酒精灯，分别观察到什么现象？
明确：纸条四处飘动，纸蛇会扭动。
思考：纸条和纸蛇为什么会动？
做个小实验。
将手放到蜡烛火焰侧面和上方不灼手的位置，有什么感觉？
根据实验现象与观察发现，尝试解释孔明灯和热气球为什么能在空气中上升。
提示：
相传，孔明灯是诸葛亮发明的，用来传递作战信息。不能随处燃放孔明灯，以防发生火灾。
思考：纸条和纸蛇会动，是因为下方的热空气在上升。想一想，蜡烛或酒精灯上方的冷空气哪去了？
做风的形成模拟实验
实验材料：风的成因实验器(观烟箱)、火柴、蜡烛、一截檀香
实验步骤
点燃实验箱外的香，但不点燃箱内的蜡烛，观察现象。
同时点燃香和蜡烛，观察现象。
注意：香的高度不超过小孔高度！
实验演示：播放视频
动手实验，观察实验中香产生的烟是怎样流动的。注意用火安全。
明确：点燃蜡烛前，香的烟向上升起；点燃蜡烛后，香的烟横着流入观烟箱。
（5）根据实验现象，我们能解释风是怎样形成的吗？
明确：点燃实验箱内的蜡烛后，蜡烛附近的空气被加热会上升，这时实验箱外的冷空气就 流进来，补充热空气上升留下的空间。于是，空气在水平方向流动起来，就形成了风。
三、拓展与应用：气温与风向
据观测，在海滨地区，白天陆地上的气温比海面上的高；而到夜晚，海面上的气温比陆地上的高。据此，我们能推测海滨地区白天与夜晚的风向吗
四、课堂练习
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共36张PPT)
三、加热与冷却
3.9 空气的热胀冷缩
核心素养目标
科学观念：
（1）认识气体一般具有热胀冷缩的性质。
（2）知道空气的流动形成风。
科学思维：运用分析、比较、推理与概括等方法，归纳出空气有热胀冷缩性质。
科学实践：
（1）设计实验，研究空气受热遇冷变化。
（2）能作风的形成模拟实验，观察并描述实验现象。
责任态度：体会科学探究乐趣。
热胀冷缩是指物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩的特性。铜球加热会变大，冷却后又变回原来的体积。上节回顾聚焦导入聚焦导入打乒乓球时，球瘪了但并没有破，怎样能让球鼓起来？观察空气是否热胀冷缩
假设：空气具有热胀冷缩的性质。
如果瓶内的空气体积膨胀，瓶内的空气就会往外挤。只要想办法观察到瓶内的空气往外跑，我们就知道瓶里的空气在膨胀了。
科学实践
一、研究空气受热遇冷的变化
讨论：
空气是看不见的，我们怎么知道空气具有热胀冷缩的性质呢？
科学实践
常见的方法：
1.通过容器的鼓凹来发现。空气总是充满容器的空间，当容器凹下去时，说明体积变小；当容器鼓起来时，说明体积变大。
2.借助其他能鼓凹的物体来发现，可以在烧瓶口上套小气球。
3.用红墨水封口的液体热胀冷缩装置，观察移动情况。
科学实践
探究实验
实验器材
实验步骤
空气会热胀冷缩吗
烧瓶、水、气球、锥形瓶
把气球皮套在锥形瓶的瓶口处，把装有空气的锥形瓶分别放在装有热水、常温下的水、冰水里2-5分钟，观察气球皮的变化。
科学实践
注意事项：
1.气球皮不要漏气；
2.注意安全，小心热水；
3.注意观察，做好记录。
科学实践
科学实践
气球
热 水
空气
观
察
常 温
冰 水
热 水
常 温
冰 水
科学实践
实验结果：
当空气受热时，气球会膨胀，说明空气体积增大了；当空气受冷时，气球会缩小，说明空气体积减小了。
科学实践
与水相比，空气的热胀冷缩有什么特别的地方？
与水相比，空气变化得更快，体积变化比水更明显。
科学实践
怎样解释热胀冷缩现象
常见的物体都是由微粒组成的，而微粒总在那里不断地运动着。
科学实践
游戏：
请一部分同学扮作空气微粒，站在中间，另一部分同学则手拉手绕着“微粒”围成一圈，作为“气球”。当“空气微粒”安静地挨个站在中间时，拉手的同学需要围成多大的圈？然后请“空气微粒”们手舞足蹈或作剧烈运动，拉手的同学需要围成多大的圈？
科学实践
安静时
运动时
科学实践
物体的热胀冷缩和微粒运动有关：当物体吸热升温以后，微粒加快了运动，微粒之间的距离增大，物体就膨胀了；当物体受冷后，微粒的运动减慢，微粒之间的距离缩小，物体就收缩了。
科学实践
受冷时
受热时
空气的热胀冷缩微粒运动
科学实践
实验结论
空气的热胀冷缩和微粒运动有关，气体受热，微粒运动加快，微粒间距离增大，气体体积膨胀；气体受冷，微粒运动减慢，微粒间距离缩小，气体体积收缩。
科学实践
风是怎样形成的
铁架台
纸条
纸蛇
蜡烛
酒精灯
认识实验材料
科学实践
实验方法
点燃纸条和纸蛇下面的蜡烛和酒精灯，分别观察到什么现象？
纸条四处飘动
纸条会扭动
科学实践
纸条和纸蛇为什么会动？
将手放到蜡烛火焰侧面和上方不灼手的位置，有什么感觉？
做小实验
感觉到蜡烛上的热气往上升！
科学实践
根据实验现象与观察发现，尝试解释孔明灯和热气球为什么能在空气中上升。
孔明灯和热气球上升，是利用了热空气上升的原理。
相传，孔明灯是诸葛亮发明的，用来传递作战信息。
不能随处燃放孔明灯，以防发生火灾。
科学实践
纸条和纸蛇会动，是因为下方的热空气在上升。想一想，蜡烛或酒精灯上方的冷空气哪去了？
我想热空气上升，冷空气下降。
科学实践
做风的形成模拟实验
实验材料：风的成因实验器(观烟箱)、火柴、蜡烛、一截檀香
实验步骤：
点燃实验箱外的香，但不点燃箱内的蜡烛，观察现象。
同时点燃香和蜡烛，观察现象。
香的高度不超过小孔高度！
科学实践
实验演示
科学实践
动手实验，观察实验中香产生的烟是怎样流动的。
香的烟向上升起
香的烟横着流入观烟箱
科学实践
根据实验现象，我们能解释风是怎样形成的吗？
点燃实验箱内的蜡烛后，蜡烛附近的空气被加热会上升，这时实验箱外的冷空气就流进来，补充热空气上升留下的空间。于是，空气在水平方向流动起来，就形成了风。
科学实践
拓展应用一、知识广场1.相传孔明灯是诸葛亮发明的,他根据_________的现象,在点燃蜡烛上加一个罩，就使整个装置在空中飘起来,用于___________。2.在实验箱中模拟风的形成。点燃蜡烛后，蜡烛附近的空气被加热并______,这时实验箱外的______就流进来,补充______上升留下的空间，于是空气在水平方向流动起来,形成了风。课堂练习热空气上升传递作战信息上升冷空气热空气二、判断大厅1.在点燃的酒精灯上方悬挂--条纸蛇,纸蛇会转动起来。( )2.热空气会下降。( )3.热气球应用了冷空气会上升的原理。( )4.受热后的空气比冷空气轻。( )5.气温与风向没有关系。( )6.放孔明灯很有趣,我们可以随处燃放孔明灯。( )√课堂练习XX√XX三、选择乐园1.暖气片应该安装在房间的( )。A.低处B.高处C.中间2.风是空气( )形成的。A.流动B.压缩C.下降.3.炎热的夏季，为了使整个房间变得凉爽，应该将空调安装在房间的( )。A.低处B.高处C.中间课堂练习AAB4.下列选项中,不属于气体受热膨胀现象的是( )。A.氢气球升到高空后会爆裂B.气球在太阳暴晒下体积增大C.夏天自行车车胎打气太足容易爆裂5.把肥皂液抹在烧瓶口，形成肥皂膜。将烧瓶放人热水中，能观察到( )。A.肥皂膜向烧瓶内凹陷B.肥皂膜没有发生变化C.肥皂膜膨胀形成肥皂泡课堂练习AC四、问题城堡1.用冰块冷却食物，食物应放在冰块的上方还是下方 为什么 2.简单说一说孔明灯能够升空的原因。3.在海滨地区,白天与夜晚的风向各是怎样的 课堂练习下方。因为被冰块冷却的空气会下沉，食物放在冰块的下方才能被下沉的冷空气包围，从而达到冷却的目的。孔明灯的下方有-团火.能够持续加热孔明灯内部的热空气,空气受热后,就会使孔明灯升上天空。在海滨地区,白天陆地的气温比较高:而到夜晚，海面的气温则比陆地高。气温高的地方空气受热上升.冷空气就会从气温低的地方流过去补充,从而形成风。所以白天的风是从海面吹向陆地的.夜晚的风是从陆地吹向海面的。五、实验探究1.风的形成模拟实验。(1)实验过程:①用小刀将大可乐瓶的底部裁掉。②用小刀在大可乐瓶底部沿瓶壁向上大约6厘米处,刻一个直径约2厘米的圆孔。③在瓶口处用胶带粘上一张折叠的小纸条。④点燃蜡烛.蚊香。⑤用可乐瓶罩住蜡烛,将蚊香冒烟处接近可乐瓶瓶壁的圆孔约1厘米处。课堂练习(2)实验现象:蚊香的烟_______，瓶口处的纸条在_______。(3)实验结论:蜡烛点燃后，瓶内的空气变成_______,热空气比冷空气_______,会顺着瓶口________，_______则会由侧面的圆孔流进去补充,这样就形成了风。2.将套有气球的空锥形瓶分别放人盛有热水、冰水、常温水的烧杯中,观察到产生如图所示现象,请根据图示现象在图下面的横线上注明水的状态。(选填“热水”“冰水”或“常温水”)课堂练习往瓶子里飘上下晃动热空气轻上升冷空气从左到右依次填：热水、常温水、冰水。
