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苏教版小学科学三年级上册第四单元《空气的性质》
第15课《热气球》详细教学设计
一、活动主题
空气探秘局·挑战三：热力飞行家
二、课标依据
本课教学严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》的要求。
1.核心概念：3. 物质的运动与相互作用。
2.学习内容：3.2 空气与水是重要的物质；3.3 热传递。
3.内容要求：3.2.④ 知道空气受热后会上升。（3~4年级）
4.学业要求：能基于观察到的现象，提出可探究的科学问题；能通过观察、实验等方式获取信息；能运用分析、比较、推理等方法得出结论，并尝试用所学知识解释生活中的现象。
5.教学提示：创设真实情境，引导学生通过观察、实验等方法探究物质的性质；鼓励学生设计简单的对比实验，培养探究能力。
三、教材分析
本课是苏教版小学科学三年级上册第四单元《空气的性质》的第三课。在前两课，学生已经探究了“空气占据空间”和“空气有质量”两个核心性质。本课旨在引导学生探究“空气受热后会上升”这一重要性质，并理解其背后的科学原理——热空气比冷空气轻（密度小）。教材通过观察热气球升空的现象，引导学生提出问题，并通过模拟实验（如塑料袋受热膨胀上升）来探究热空气上升的原理。本课的学习，将学生对空气的认知从静态性质（占据空间、有质量）拓展到动态变化（受热上升），是理解风、对流等自然现象的基础，也为后续学习热传递、能量转化等内容埋下伏笔。
四、教学目标
1.科学观念：通过观察和实验，知道空气受热后体积会膨胀，热空气比同体积的冷空气轻，所以会上升。
2.科学思维：能基于“热气球升空”的现象，提出“热空气为什么会上升”的猜想；能通过对比观察（冷、热空气下塑料袋的状态），分析现象，推理出热空气上升的原因。
3.探究实践：能在教师指导下，合作完成模拟“热气球”上升的实验，并如实记录实验现象；能尝试设计简单的对比实验，验证猜想。
4.态度责任：在探究活动中体验科学发现的乐趣，养成乐于合作、尊重证据的科学态度；了解热空气上升原理在生活中的应用（如孔明灯、抽油烟机），感受科学与技术的紧密联系。
五、教学重难点
1.教学重点：通过实验，知道空气受热后会上升。
2.教学难点：理解“热空气比冷空气轻（密度小）”是导致其上升的原因。
六、教学准备
1.教师材料：PPT课件（含“空气探秘局”情境图、热气球、孔明灯视频或图片）、大号透明塑料袋、酒精灯（或暖风机）、安全打火机、细绳。
2.小组材料（4人一组）：
实验1（定性观察）：薄而大的塑料袋（如垃圾袋）、细绳、安全蜡烛（或小功率暖风机）、护目镜。
实验2（对比探究）：两个相同的小塑料袋、细线、一杯热水、一杯冰水（或常温冷水）。
《学习任务单》（每人一份）。
3.安全准备：灭火器、湿抹布，强调用火安全，实验必须在教师监督下进行。
七、教学过程
（一）情境导入，激发疑问
教师活动（创设情境）：
“各位‘空间侦探’们，欢迎回到空气探秘局！经过前两关的挑战，我们已经证明了空气这位‘隐身朋友’会占据空间，也有质量。今天，我们将迎来第三项充满奇幻色彩的任务——‘热力飞行家’！” （播放热气球或孔明灯缓缓升空的美丽视频） “看，巨大的热气球能够带着人们飞上蓝天，古老的孔明灯也能寄托愿望冉冉升起。它们都没有翅膀，为什么能飞起来呢？难道空气还有会‘飞’的本领吗？” “今天，我们的挑战就是：揭开热气球升空的秘密！请大家化身‘热力飞行家’，用你们的智慧和双手，让塑料袋也‘飞’起来！”
学生活动：
观看视频，被神奇的现象吸引，产生强烈的好奇心和探究欲望。
设计理念：延续单元大情境，利用震撼的视觉画面制造认知冲突，激发学生探究“热空气上升”这一现象的兴趣。将抽象的科学原理与美丽的现实应用结合，增强学习动机。
（二）聚焦现象，大胆猜想
教师活动（提问与引导）：
“请大家仔细观察热气球的结构（展示图片）。它有一个巨大的气囊，下面有一个燃烧器。燃烧器是干什么用的？（加热）加热了什么？（气囊里的空气）” “那么，请各位小科学家大胆猜想：空气被加热后，发生了什么变化，才导致热气球上升呢？ 请将你的猜想写在《学习任务单》上。” （鼓励学生自由发言，可能的猜想：空气变轻了、空气变多了（体积膨胀）、空气想往上跑……） “大家的猜想都很有价值！科学探究就是从猜想开始的。但猜想需要证据来验证。我们怎样才能在教室里，用简单的材料来模拟和研究这个现象呢？”
学生活动：
（1）观察热气球结构，思考加热的作用。
（2）独立思考并记录自己的初步猜想。
（3）小组内交流猜想，并思考验证方法。
教师活动（介绍实验）：
“探秘局为我们准备了一个‘迷你热气球’——塑料袋。如果我们像加热热气球气囊里的空气一样，去加热塑料袋里的空气，会发生什么？让我们一起来试试看！” （安全强调）：“本次实验会用到火，安全第一！请大家务必佩戴好护目镜，听从指挥，远离明火，实验后及时熄灭蜡烛。”
设计理念：引导学生观察现象核心（加热空气），鼓励基于经验的合理猜想，培养问题意识。强调实验安全，是科学探究的重要前提。
（三）实验探究一：让“热气球”飞起来（定性观察）
教师活动（演示与布置任务）：
“首先，请各小组领取材料：一个塑料袋、一根细绳、一支安全蜡烛。我们的任务是：合作让这个塑料袋像热气球一样升起来！” “操作步骤请看《学习任务单》和我的示范：（1）将塑料袋开口向下，用细绳轻轻扎住袋口（不要完全密封，留出进气口）。（2）一位同学双手张开袋口，罩在点燃的蜡烛上方（保持一定安全距离）。（3）其他同学观察塑料袋的变化，并记录现象。” “关键问题：塑料袋发生了什么变化？它是怎么动的？当你松开手后，它怎么样了？”
学生活动（合作探究）：
（1）小组分工：操作员（负责罩袋和加热）、安全员（监督用火安全）、观察员（专注观察现象）、记录员（填写任务单）。
（2）严格按照步骤操作，小心加热塑料袋内的空气约20-30秒。
（3）仔细观察塑料袋逐渐鼓胀、变轻、最终上升的过程。
（4）记录员在《学习任务单》上画出或描述观察到的现象。
教师活动（巡视与引导）：
巡回指导，帮助学生解决操作中的问题，如塑料袋距离火焰太近或太远。引导学生关注关键现象：“看，袋子鼓起来了！里面的空气怎么了？（受热膨胀）袋子变得轻飘飘的，要往上走了！”
学生活动（汇报与初步推理）：
小组汇报：“我们发现，塑料袋罩在蜡烛上后，慢慢鼓了起来，然后松开手，它就飘起来了，甚至能飞到天花板。”
教师活动（引导分析）：
“太棒了！我们成功让塑料袋飞起来了！这和我们看到的热气球升空现象是一样的。现在，请大家结合刚才的观察和你的猜想，思考并讨论：空气被加热后，到底是哪里发生了变化，让它能够上升？” （引导学生关注“鼓起来”——体积膨胀；“变轻了”——感觉上浮。） “有同学说‘变轻了’，这是一个非常重要的感觉。但科学不能只靠感觉，我们需要更严谨的对比。怎样才能证明‘热空气比冷空气轻’呢？”
设计理念：通过动手实践，让学生获得最直观的感性认识。小组合作培养协作能力。从现象出发，引导学生进行初步推理，为下一步的对比实验做铺垫。
（四）实验探究二：冷热空气的“较量”（对比验证）
教师活动（提出新任务）：
“为了更清楚地看到冷空气和热空气的‘轻重’差别，我们来做一个更精细的对比实验。请看材料：两个一模一样的小塑料袋、一杯热水、一杯冰水。” “请大家猜想一下，如果把这两个袋子分别罩在热水杯和冰水杯上，它们鼓起来的程度会一样吗？哪个会鼓得更大、更‘轻’？” “现在，请各小组同时将两个袋子分别罩在热水杯和冰水杯上，用手轻轻扶住，观察并比较它们的变化。在《学习任务单》上记录你的发现。”
学生活动（合作探究）：
（1）小组同时进行对比实验。
（2）观察并比较：罩在热水杯上的塑料袋是否更快、更明显地鼓起来？两个袋子鼓胀的程度有何不同？
（3）记录对比现象。
教师活动（引导总结原理）：
“大家发现了什么？是的，罩在热水杯上的塑料袋鼓得更快、更饱满！这说明什么？” “热水使杯子周围的空气变热，热空气膨胀，体积变大，但它的质量并没有增加（还是原来那些空气分子）。体积变大，质量不变，那么单位体积内的空气就变少了，也就是说，热空气比同体积的冷空气‘轻’（密度小）。” “就像棉花和铁块，同样大小的一团，棉花轻，铁块重。轻的东西在重的东西中间，就会往上浮。所以，热空气比周围的冷空气轻，就会上升，从而带动热气球、我们的塑料袋飞起来！” “恭喜大家，成功破解了‘热力飞行’的奥秘！现在，请大家根据《学习任务单》上的评价表，为小组的探究过程打分。”
设计理念：设计巧妙的对比实验，将抽象的“密度”概念转化为直观的“鼓胀程度”对比，帮助学生建构“热空气比冷空气轻所以上升”的科学概念。这是从定性观察到定量理解的关键一步。
（五）拓展应用，总结升华
教师活动（联系生活，总结原理）：
“同学们，我们今天发现的这个原理，在生活中有着广泛的应用。除了热气球和孔明灯，你们还能想到哪些例子？” （引导学生思考并回答：抽油烟机安装在灶台上方、空调出风口朝上制冷、暖气片安装在房间下方……） “是的，利用热空气上升、冷空气下沉的原理，我们可以让生活更便利、更安全。这体现了科学知识对技术的巨大推动作用。”
教师活动（情感升华）：
“回顾我们的探索之旅：从证明空气占据空间、有质量，到今天发现热空气上升，我们一步步揭开了这位‘隐身朋友’的神秘面纱。科学探索就是这样，从一个个‘为什么’开始，通过大胆猜想、严谨实验，最终找到答案。” “你知道吗？我们中国人很早就运用了这个原理。三国时期的诸葛亮发明的‘孔明灯’，就是最早的热气球雏形，用于军事通讯。这展现了我们祖先非凡的智慧。而今天，我们的科学家和工程师们，利用更先进的科学知识，制造出了能载人环球飞行的现代热气球，甚至正在研究更强大的飞行器。” “科学探索永无止境。也许未来的某一天，在座的某位同学，就能设计出利用新型能源、飞得更远、更环保的飞行器！期待大家在‘空气探秘局’的下一项挑战中，有更精彩的表现！”
学生活动：
聆听总结，联系生活实际，感受科学原理的应用价值。了解科学史，激发民族自豪感和未来投身科学的志向。
设计理念：将课堂结论与生活实际紧密联系，体现科学来源于生活、服务于生活的理念。通过介绍孔明灯等中国古代科技成就，自然融入爱国主义教育和科学精神熏陶，激励学生树立远大理想。
八、作业设计
（一）分层作业
1.基础作业（必做）：完成《学习任务单》上的“原理揭秘”部分，向家人解释“热气球为什么能升空”，并画出示意图。
2.提升作业（选做）：观察家里的空调或暖气，根据今天所学知识，分析其安装位置的科学道理，并记录在你的科学日记本上。
3.拓展作业（挑战）：查阅资料，了解现代热气球的结构（如燃烧器、气囊材料）与古代孔明灯有何不同，写一份简单的对比报告。
（二）评价标准（以提升作业为例）
★ 能正确指出空调（制冷）出风口向上，暖气片在下方。
★★ 能用“热空气上升，冷空气下沉”的原理解释上述安装位置的原因。
★★★ 能进一步解释这样做如何促进整个房间空气循环，达到快速调温的目的。
九、教学反思
1.成功之处：以“空气探秘局”情境贯穿，探究线索清晰；实验设计从定性到对比，符合认知规律，有效突破了“密度”这一难点；安全教育和合作学习要求明确；结尾联系古代科技与现代应用，情感升华自然。
2.待改进之处：模拟“热气球”实验受室内气流影响较大，需选择无风环境并指导学生耐心操作；对比实验中，热水与冰水的温差要足够明显；对“密度”概念的表述需用学生能理解的语言（如“同样大小，热空气更轻”）。
3.创新点：将冷热空气对比实验巧妙融入，使抽象原理可视化；作业设计注重与家庭生活结合，促进知识迁移。
附：《学习任务单》
空气探秘局·挑战三：热力飞行家
班级：________ 姓名：________ 探秘编号：________
一、我的猜想
观看热气球视频后，我认为热气球能升空，是因为空气被加热后：________________________________________________________________。 我的理由是：________________________________________________________。
二、实验寻证
实验1：放飞“迷你热气球”
实验步骤：将塑料袋开口向下，罩在点燃的蜡烛上方（保持安全距离），加热一段时间后松开手。
我观察到的现象（画图或文字描述）： ![实验现象示意图位置] （加热前：袋子瘪的；加热中：袋子鼓起来；加热后：袋子上升） 文字描述：塑料袋罩在蜡烛上后，慢慢变得 ______，松开手后，它 ______。
我的思考：塑料袋鼓起来，说明里面的空气 ______ 了。它能上升，让我感觉热空气好像比周围的冷空气 ______。
实验2：冷热空气大比拼
实验步骤：将两个相同的塑料袋，同时分别罩在热水杯和冰水杯上，观察比较。
我的记录：
袋子A 热水杯 ______ ______
袋子B 冰水杯 ______ ______
我的发现：______ 杯上的塑料袋鼓得更快、更大。这说明 ______ 空气膨胀得更厉害，在同样的空间里，它比 ______ 空气更“轻”。
三、探秘结论
通过今天的探究，我用证据证明了：空气受热后，体积会 ______，变得比同体积的冷空气 ______，所以会 ______。这就是热气球、孔明灯能升空的科学原理！
四、原理应用（课后完成）
请举出2个生活中应用“热空气上升”原理的例子：
1.______，因为 ______。
2.______，因为 ______。
五、挑战评价
请根据你今天在探秘活动中的表现，为自己和小组点亮星星吧！
猜想 与提问 能说出自己的猜想 能提出有依据的猜想 能对猜想设计验证思路
实验 与操作 在帮助下完成实验 能安全、规范地完成两个实验 能精准操作并获取有效现象
分析 与推理 能描述实验现象 能比较冷热空气实验的不同 能清晰解释热空气上升的原因
合作 与分享 能参与小组活动 积极完成分配的任务 主动协调，分享发现与思考
我的总评 我获得了 ______ 颗星！ 我们小组获得了 ______ 颗星！
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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