4.14《空气也会热胀冷缩》教案（表格式）

人教鄂教版（2024）科学三年级下册
14《空气也会热胀冷缩》教学设计
课 题 14.空气也会热胀冷缩 课时 2课时 课型 科学探究课
教学分析 核心概念：1 物质的结构与性质；核心概念3 物质的运动与相互作用 学习内容与要求：1.1 物质具有质量、体积等基本性质。能通过观察和实验，描述液体体积随温度变化的现象，形成“热胀冷缩”的初步认识。
3.1 物质的运动可以用位置、方向、快慢等描述。能通过实验观察液体体积变化，初步建立温度与体积变化的因果关系。 （一）教材分析： 本课承接《液体受热遇冷会怎样》《固体也会热胀冷缩吗》的学习内容，引导学生探究空气是否也具有热胀冷缩的性质。教材从生活现象"瘪乒乓球放入热水恢复球形"入手，引发学生思考；通过多个探究活动（气球套瓶、水滴封气、瓶盖跳动等），引导学生认识空气的热胀冷缩；第二课时进一步探究热空气上升现象及风的成因，拓展了解热气球、孔明灯等应用。本课是"物质热现象"探究的深化与综合，为后续学习天气形成、能量转化奠定基础。 （二）学情分析： 三年级学生通过前两课的学习，已经知道液体和固体具有热胀冷缩的性质，对"温度变化引起体积变化"有了较深理解。但空气无色透明、不易观察，如何"看见"空气体积的变化是本节课的探究难点。学生具备基本的实验操作能力和小组合作经验，对"设计实验"有初步尝试，但对"控制变量""对比实验"的理解仍需教师引导。学生对生活中的热空气现象（热气球、孔明灯）有直观感受，但缺乏科学解释的能力。
学习目标 1. 科学观念：知道空气受热时体积膨胀、遇冷时体积缩小，理解气体也具有热胀冷缩的性质；认识热空气会上升，空气的流动形成风。
2. 科学思维：能基于已有知识提出假设，通过设计多种实验收集证据验证假设；能运用分析、比较、归纳的方法得出科学结论；能运用图示解释风的形成原理。
3. 探究实践：能设计并完成"装空气—加热/冷却—观察现象"的探究实验；能规范完成热空气上升实验和风的形成模拟实验；能如实记录现象、描述变化过程。
4. 态度责任：对生活中的热现象保持好奇心，乐于用科学原理解释生活现象；了解热胀冷缩原理在热气球、孔明灯等中的应用；增强安全意识和环保意识（孔明灯防火）。
重点 难点 教学重点：通过实验认识空气受热体积膨胀、遇冷体积收缩的性质；理解热空气上升现象及风的成因。
教学难点：设计实验观察空气微小的体积变化；理解冷热空气对流形成风的原理。
教学准备 教师准备：教学课件、瘪乒乓球、热水、冷水、平底烧瓶、气球、玻璃管、橡胶塞、红墨水、烧杯、实验记录单。蜡烛、纸蛇、支架、塑料袋、小风扇、风的形成实验箱、香、火柴、视频资料（热气球、孔明灯、自然界风）。
学生准备（每组）：烧瓶、气球、玻璃管、橡胶塞、红墨水、烧杯、热水、冷水、记号笔、实验记录单。
导学活动过程 设计意图
一、情境导入，提出问题 1. 教师出示一个瘪了的乒乓球。
师：同学们，老师不小心把乒乓球踩瘪了，谁能帮老师想办法让它恢复成球形？
生：放在热水里泡一泡！
2. 教师演示：将瘪乒乓球放入热水中，乒乓球慢慢鼓起来，恢复成球形。
3. 师生互动：
师：为什么瘪乒乓球放入热水能恢复球形？是什么受热膨胀了？是乒乓球外壳，还是球内的空气？
生1：是乒乓球外壳受热膨胀。
生2：不对，乒乓球外壳是塑料，应该像固体那样热胀冷缩。但我觉得可能是里面的空气受热膨胀把外壳顶起来的。
4. 师引导：上两节课我们学习了液体和固体都有热胀冷缩的性质。空气也是我们身边常见的物质，空气也会热胀冷缩吗？ 今天我们就一起来探究——14.空气的热胀冷缩（第一课时）。
5. 板书课题：14.空气的热胀冷缩 二、探究实践，验证假设 1. 讨论设计：如何"看见"空气的变化？
师：空气是看不见、摸不着的，如果空气受热后体积膨胀了，我们怎么才能"看见"它的变化呢？
（学生小组讨论，提出想法）
生1：可以把空气"装"起来，就像液体那样。
生2：可以用气球套在瓶口，空气膨胀会把气球吹起来。
生3：可以用水滴封住玻璃管里的空气，看水滴移动。
师：同学们的想法真好！教材P69给我们介绍了几种"装"空气的方法，我们一起来看看。
（教师引导学生阅读教材P69，了解多种实验方法：气球套瓶、空瓶倒扣水中、水滴封管等） 2. 活动一：气球套瓶实验
（1）教师演示或指导学生分组实验：
- 将气球套在空烧瓶瓶口（注意排空气球内的空气）；
- 将烧瓶放入热水中，观察气球变化；
- 再将烧瓶放入冷水中，观察气球变化。
（2）学生记录现象，完成实验记录表。
（3）小组汇报：放入热水时，气球鼓起来了；放入冷水时，气球又瘪下去了。
（4）师生分析：气球鼓起来说明瓶内空气受热体积______（膨胀/缩小）；气球瘪下去说明空气遇冷体积______（膨胀/缩小）。 活动二：水滴封气实验 （1）教师出示实验装置：在玻璃管中滴入一小段红墨水（或水滴），将玻璃管一端塞入胶塞，插入烧瓶，使水滴封住管内的空气。
（2）提问：怎样给空气加热和冷却？如果空气受热膨胀，我们会看到什么现象？
（3）分组实验：
- 用热水和冷水分别加热/冷却烧瓶；
- 观察玻璃管中水滴的移动方向。
（4）学生记录现象，完成教材P71的表格。 （5）小组汇报交流。 4. 活动三：瓶盖跳动实验（教材P71）
（1）教师演示：在瓶口盖上一个瓶盖（不拧紧），用热水加热瓶身，观察现象。
（2）学生观察：瓶盖跳动起来了！
（3）提问：瓶盖为什么会跳动？说明了什么？
（4）引导学生解释：瓶内空气受热膨胀，将瓶盖顶起。
5. 研讨交流，归纳结论
（1）教师组织研讨：根据以上实验现象，我们能得出什么结论？
（2）学生小组讨论，代表发言。
（3）师生共同归纳：
空气受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小——空气也具有热胀冷缩的性质。
（4）教师板书核心结论：空气热胀冷缩 联系生活，拓展应用 1. 教师提问：生活中，有哪些利用空气热胀冷缩的例子？
2. 学生交流分享：
- 夏天自行车轮胎不能打太足（防止暴晒后空气膨胀爆胎）；
- 热水瓶塞有时会跳起来（瓶内空气受热膨胀）；
- 瘪乒乓球用热水烫复原。
3. 教师补充：温度计中的液柱升降、篮球/足球充气等。
4. 拓展任务布置：课后观察生活中还有哪些现象与空气热胀冷缩有关，下节课分享。 从生活现象"瘪乒乓球复原"切入，引发认知冲突，自然引出本节课核心探究问题，激发学生探究兴趣。 三个活动层层递进：从"如何看见空气"的设计讨论，到多种实验方法的验证，让学生在动手操作中建构科学概念。活动设计体现"方法多样性"，培养学生的创新思维和实验设计能力。 将所学知识迁移到生活实际，培养学生学以致用的能力，为下节课热空气上升的学习做铺垫。
板书设计： 4.空气的热胀冷缩 实验方法受热现象遇冷现象结论气球套瓶气球鼓起气球瘪下体积膨胀水滴封管水滴向外移水滴向内移体积缩小瓶盖跳动瓶盖跳起——空气受热膨胀
结论：空气也具有热胀冷缩的性质
第二课时 一、回顾引入，聚焦新问题 师生回顾：上节课我们学习了什么？
生：空气也有热胀冷缩的性质。
2. 教师出示塑料袋（或保鲜袋），提问：如果给袋内的空气加热，让它膨胀，除了体积变大，还会发生什么现象？
3. 教师演示：打开塑料袋口，在蜡烛火焰上方轻轻一晃（注意安全），迅速扎紧袋口，然后松开手。
4. 学生观察：塑料袋飞起来了！
5. 聚焦问题：热空气为什么会上升？ 生活中哪里应用了热空气上升的原理？今天我们就来探究——14.空气的热胀冷缩（第二课时）：热空气的奥秘。
6. 板书副标题：热空气的奥秘 二、探究实践，揭示奥秘 1. 活动一：热空气上升现象实验
（1）教师出示纸蛇和支架，提问：怎样用这些材料研究热空气的流动方向？
（2）学生讨论设计方案：将纸蛇悬挂在支架上，下方点燃蜡烛，观察纸蛇是否转动。
（3）分组实验：
- 将纸蛇悬挂在支架上，记录初始状态；
- 在纸蛇下方点燃蜡烛，观察现象；
- 将蜡烛移到纸蛇侧面，观察现象。
（4）学生记录现象，小组汇报：
- 蜡烛在下方时，纸蛇转动起来；
- 蜡烛在侧面时，纸蛇不转动或转动不明显。
（5）师生分析：热空气是向上流动的，推动了纸蛇转动。 2. 活动二：让塑料袋飞起来
（1）教师提问：怎样使塑料袋上升下降时能保持平稳？
（2）学生讨论：可以在塑料袋下部增加重物（如夹子、小石子），使其保持平稳。
（3）分组实验：尝试用蜡烛或小风扇的热风让塑料袋飞起来，观察上升和下降的过程。
（4）学生交流体验，分享成功经验。 3. 活动三：风的形成模拟实验
（1）教师出示实验箱（或透明塑料箱），介绍实验装置。
（2）提出问题：
- 点燃实验箱外的香，但不点燃箱内的蜡烛，香产生的烟怎样流动？
- 同时点燃香和蜡烛，香产生的烟又怎样流动？
（3）分组实验或教师演示，引导学生观察烟的流动路径。
（4）学生画出烟的流动路径，尝试解释现象。
（5）师生共同分析：点燃箱内蜡烛后，蜡烛附近的空气被加热上升，箱外冷空气从下方流进来补充，形成了水平方向的空气流动——这就是风！
（6）教师结合图示讲解自然界风的形成原理（教材P73）：
- 地面两地气温不同，温度高的地方空气受热上升，形成低气压； - 温度低的地方空气下沉，形成高气压；
- 空气从高压区流向低压区，就形成了风。 研讨交流，归纳结论
（1）教师组织研讨：通过以上实验，我们知道了什么？
（2）学生归纳：
- 热空气会上升；
- 热空气上升后，冷空气流过来补充，就形成了风。
（3）教师板书核心结论：热空气上升，冷空气补充→形成风 三、联系生活，拓展应用 1. 教师提问：生活中哪里应用了热空气上升的原理？
2. 学生交流分享：
- 热气球（教材P73图片）；
- 孔明灯（相传诸葛亮发明，用来传递信息）；
- 走马灯（可以自己尝试制作）；
- 厨房的抽油烟机安装在炉灶上方。
3. 教师强调安全：孔明灯存在火灾隐患，不能随处燃放！
4. 拓展任务布置：
（1）尝试自制一个走马灯，下节课分享；
（2）观察自然界中的风（海陆风、山谷风），尝试用今天所学原理解释。 通过趣味实验引发认知冲突，激发学生对热空气上升现象的探究兴趣，自然过渡到第二课时的学习内容。 三个活动层层递进：从热空气上升现象，到塑料袋飞行体验，再到风的形成模拟实验，帮助学生逐步理解"热空气上升—冷空气补充—形成风"的完整原理。 将课堂知识延伸至生活实际和科技应用，激发学生继续探究的兴趣，同时渗透安全教育，培养科学素养与社会责任意识。
板书设计：热空气的奥秘 热空气上升：纸蛇转动、塑料袋飞起 风的形成： 热空气↑ → 低气压
冷空气↓ → 高气压 空气从高压区流向低压区 → 风 应用：热气球、孔明灯、走马灯、抽油烟机