4.14 称空气 教学设计

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14.称空气
一、教学核心素养目标
1.科学观念：知道空气是有质量的，理解热空气上升、冷空气下降的现象及相关原理，建立“空气是一种具有质量等特定性质的物质”的科学观念；结合伽俐略称空气、气球称重等实验，形成“空气虽看不见摸不着，但具备可被探测的物质属性”的认知。
2.科学思维：通过分析气球放气后天平倾斜、电子天平充气后质量变化等实验现象，运用归纳、推理的思维方式，推导得出“空气有质量”的结论；结合热气球上升的实验与现象，运用对比、分析的思维，理解热空气与冷空气密度差异和运动规律之间的关联。
3.探究实践：能规范完成“气球称重对比”“电子天平测充气质量”“热气球模拟”等实验的操作，掌握“控制变量（如气球充气/放气的变量控制）、重复测量（电子天平多次充气测量）”等实验方法；能模仿伽俐略称空气的思路，尝试设计简单的“验证空气有质量”的替代实验，在实践中学会观察实验现象、记录实验数据，并根据数据和现象分析总结。
4.态度责任：在实验操作、现象观察、数据记录的过程中，养成严谨认真、实事求是的科学态度，正视实验中出现的误差（如电子天平测量结果不完全一致）并尝试分析原因；结合空气的性质及热气球的应用，激发对空气相关科学知识的探究兴趣，树立“生活现象与科学原理紧密相关”的认知，培养探索生活中科学奥秘的意识。
二、教学重难点
1.教学重点：通过“称气球”“称皮球”实验，观察实验现象，理解空气具有质量的特点；知道热气球上升与热空气密度变小的关系。
2.教学难点：理解“控制实验变量”（如气球初始状态一致、皮球先放气再充气）的意义，能从实验现象中推理出空气有质量的结论。
三、教学准备
1.教师准备：天平1台、相同气球2只、未充气皮球1个、电子天平1台、PPT课件（含实验步骤、问题引导）。
2.学生分组准备：每组天平1台、相同气球2只、未充气皮球1个、电子天平1台、实验记录表（记录实验现象和结论）。
四、教学过程（40分钟）
（一）情境导入，激发兴趣（5分钟）
1.教师提问：“同学们，我们每天都在呼吸空气，也能感受到风（比如扇扇子），那空气看得见、摸得着吗？它有没有质量呢？”引导学生自由发言，说出自己的猜想。
2.出示天平，追问：“今天我们就用天平来‘称一称’空气，看看空气到底有没有质量。这节课我们一起学习《称空气》。”
（二）实验探究一：称气球，发现空气有质量（12分钟）
1.实验引导：教师演示并讲解实验步骤：“首先，我们取两只相同的气球，一只吹满较多空气，另一只保持干瘪，把它们分别放在天平两端，观察天平是否平衡；接着，把吹满空气的气球放掉一些空气，再放回天平，看看天平有什么变化。”
2.学生分组实验：学生按照步骤操作，教师巡视指导，提醒学生注意观察天平的倾斜情况，记录实验现象。
3.交流总结：邀请小组代表分享实验现象——“放空气前，装空气的气球一端下沉；放掉一些空气后，这一端上升”。教师引导学生分析：“天平倾斜的变化说明气球里的空气跑掉后质量变轻了，这就证明空气是有质量的。”
（三）实验探究二：称皮球，验证空气质量（10分钟）
1.实验升级：教师提问：“刚才我们用气球证明了空气有质量，那皮球里充入的空气越多，质量会越大吗？我们用电子天平来验证一下。”
2.实验操作：学生先将未充气的皮球放在电子天平上称重，记录质量；然后给皮球充入一些空气，再次称重；接着把皮球里的空气放掉，重新充入更多空气，第三次称重。教师强调：“每次充气前要先放掉空气，这样能保证皮球初始状态一致，让实验结果更准确。”
3.总结结论：学生对比三次称重结果，发现“充入的空气越多，皮球总质量越大”，进一步验证“空气有质量”，同时理解“控制变量”对实验的重要性。教师补充：“放空气时很难完全相同，所以每次质量变化会有差异，这是正常的实验误差。”
（四）课堂总结，梳理知识（5分钟）
1.师生共同回顾：通过今天的实验，我们知道了空气有质量，且充入的空气越多，质量越大；还了解了热气球上升的原因是热空气密度变小。
2.鼓励学生：“科学探究需要仔细观察、认真思考，希望同学们以后也能带着好奇心去发现生活中的科学现象。”
五、板书设计
4.14 称空气
一、实验1：称气球
步骤：吹空气气球+干瘪气球→放掉部分空气→观察天平
现象：放气后，装空气一端下降
结论：空气有质量
二、实验2：称皮球
关键：先放气再充气（控制变量）
结论：空气越多，总质量越大
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