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新青岛版三上科学第三单元第14课《热气球上升的秘密》教学设计
（对应大单元活动5：征服天空的终极挑战）
一、活动主题
解锁升空密码——校园热能工程师挑战赛（终级任务）
二、课程标准依据
核心概念 3.物质的运动与相互作用（热空气上升）
学习内容 3.3 热空气比冷空气轻
学段目标 ①解释热气球上升原理；②设计模拟实验验证猜想（3~4年级）
三、教材分析
1.核心内容：通过热气球升空现象，探究热空气性质及其在航空中的应用。
2.实验重点：对比冷/热空气的浮力差异，理解“密度变化→浮力产生”的简化模型。
3.跨学科融合：物理（浮力）、历史（中国古代孔明灯）、工程学（载人热气球设计）。
四、教学目标
科学观念 理解热空气密度小于冷空气是热气球上升的原理
科学思维 通过类比推理建立“温度-密度-浮力”的逻辑链
探究实践 制作简易热气球并测试升空条件
态度责任 培养航空探索精神；感悟中国航天科技崛起
五、教学重难点
1.重点：热空气上升现象的观察与原理描述。
2.难点：理解“密度差产生浮力”的抽象概念
六、教学准备
1.材料包：
（1）薄塑料袋（40×60cm）、酒精棉球、铁丝架
（2）电子秤、透明水槽、冷/热水
（3）蜡烛、秒表、温度计
2.教具：
（1）热气球结构剖面图
（2）中国首艘飞艇“上海号”历史照片
（3）神舟飞船返回舱降落视频
3.安全：防火毯、护目镜、通风环境
七、教学过程
（一）导入：天空的召唤
教师活动：
“热能工程师们！终极挑战来临——学校科技节要举办‘热气球嘉年华’，但试飞时气球总趴在地上！谁能破解升空密码？”
提问： “为什么烤火时，纸屑会在火焰上方跳舞上升？”
学生活动：
分组点燃蜡烛，撒纸屑观察上升气流
记录现象：“纸屑被热气顶上天！”
设计理念：
用校园科技节真实任务驱动，生活现象切入降低认知门槛。
（二）新授：热空气的魔力
任务1：空气轻重大比拼
实验：
1.透明水槽注入冷水，放入装满空气的扎口塑料袋 → 沉底
2.水槽换热水，同一塑料袋放入 → 浮起
关键发现：空气受热变“轻”，冷水里变“重”！
任务2：迷你热气球挑战
合作制作：
1.铁丝架固定酒精棉球，套薄塑料袋
2.点燃棉球加热20秒后放手
3.记录升空高度和留空时间
数据擂台：
1组 65℃ 210 8.2
2组 80℃ 320 12.5
工程师结论：
“温度越高，空气越‘轻’，浮力越强！——这就是热气球的飞天秘钥！”
（三）深度探究：从孔明灯到空间站
教师提问：
“三国时期诸葛亮用孔明灯传递军情，现代中国航天如何利用热空气？”（播放神舟返回舱着陆视频）
学生发现：
1.返回舱穿越大气层时摩擦生热，底部隔热层像“超级热气球”抵挡高温
2.降落伞打开前，反推火箭喷火形成热气缓冲垫
民族自豪感升华：
“从诸葛亮的智慧到神舟飞船的科技，中国人用2000年把‘热空气’从战场信使变成护国重器！未来，你们会让它在火星升起五星红旗！”
（四）总结迁移：工程师的星空
教师总结：
“真正的工程师，既要懂原理（热空气上升），更要敢创造（征服深空）。现在请提交终极方案——”
迁移任务：
1.设计“火星热气球”：火星大气稀薄，如何改进热源和气囊？
2.竞赛规则：最可行方案将获“未来航天工程师”认证
金句升华：
“地球是人类的摇篮，但人不能永远待在摇篮里——中国航天人正把热空气的古老智慧，铸成探索宇宙的新钥匙！”
八、分层作业设计
基础作业 解释3个热空气应用（如烟囱排烟、抽油烟机） ★：描述现象
★★：标注气流方向图
★★★：分析安装高度的科学依据
提升作业 测试不同形状/材质气囊的升空效果 ★：定性描述（如“塑料袋比纸袋飞得高”）
★★：测量高度数据
★★★：建立“表面积/重量比”与升力关系
拓展作业 设计“金星探测热气球”（地表温度465℃） ★：草图标注耐热层
★★：说明气体选择（如氦气混合）
★★★：引用中国“祝融号”火星车技术
九、教学反思预设
1.成功点：水槽沉浮实验直观呈现密度差异；神舟案例实现情感升华。
2.改进点：部分小组热气球点火失败，下次改用更安全的固体酒精块。
3.跨学科延伸：结合数学“数据记录与分析”培养实证思维。
《学习任务单》
班级：_____________ 姓名：_____________
任务1：空气沉浮实验室
冷水 ______ 密度______
热水 ______ 密度______
任务2：热气球性能擂台
成功升空条件：
1.气囊足够______（轻/重）
2.空气足够______（热/冷）
失败原因分析：________________________
任务3：航天工程师笔记
神舟飞船返回舱利用热空气：
□ 当隔热盾 □ 做缓冲垫 □ 其他_________
我的火星热气球创新点：__________________
工程师宣言：
我要让热气球在________（星球名）升起，因为那里________（科学价值）！
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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