资源简介

1.3《空气占据的空间会改变吗》教学设计
一、教材分析
本课是空气单元第 3 课时，在前两课学生认识 “空气会占据空间” 基础上，进一步探究空气可被压缩、水不易被压缩的核心特性。教材通过塑料瓶压水、挤压水瓶、注射器对比三组递进实验，从直观现象到定量观察，再用示意图建模解释，最后研讨生活实例、拓展小游戏，完整构建 “提出问题 — 动手探究 — 分析证据 — 应用解释” 的科学探究链条，区分气体与液体占据空间的不同特点，为后续学习空气压强、弹性等知识铺垫基础。
二、学情分析
四年级学生已经知道空气看不见、会占据空间，能完成简单的空气占据空间小实验；具备基础动手操作能力，对挤压瓶子、注射器等生活化实验充满兴趣。
认知局限：学生默认 “占据空间就不能改变”，无法理解空气能被压缩，很难区分气体、液体可压缩性差异；抽象建模能力薄弱，难以用示意图解释微粒变化，需要具象实验、直观图示辅助理解。
三、核心素养分析
科学观念
知道空气占据的空间可以被压缩，水占据的空间很难被压缩；压缩后的空气具有弹性，能运用该知识解释生活现象。
科学思维
通过对比空气、水的挤压实验，对比刻度变化证据，归纳气体和液体占据空间的不同特点；建立空气微粒模型，用模型解释压缩现象，发展证据推理、模型建构思维。
探究实践
能规范完成压瓶入水、挤压塑料瓶、注射器定量对比三组实验，准确记录实验刻度；能根据实验现象提出猜想、收集数据、交流实验发现，完整经历科学探究流程。
态度责任
实验中细心操作、如实记录数据，养成严谨实证习惯；了解压缩空气在生活中的应用，体会科学与生活紧密联系；做拓展小游戏时树立安全实验意识。
四、教学重点
通过对比实验，得出空气容易被压缩，水很难被压缩的科学结论。
五、教学难点
用空气微粒示意图解释空气可被压缩的本质；利用压缩空气知识解释生活中的各类现象。
六、教具准备
教师教具
透明塑料瓶、水槽、清水、注射器、橙子皮、多媒体课件、实验操作示范视频、空气微粒动画视频
学生分组器材
空塑料瓶、装满水塑料瓶、水槽、2 支相同注射器、清水、实验记录单、铅笔
七、教学过程
（一）导入新课（5 分钟）
播放短视频：皮球打气视频，提问：皮球已经鼓起来了，为什么还能继续打气？引发学生猜想，引出本课课题《空气占据的空间会改变吗》。
1. 教师活动：播放皮球充气短视频，抛出疑问，板书课题。
2. 学生活动：观看视频，自由发言猜想，思考空气占据空间能否变化。
3. 设计意图：利用生活熟悉场景设疑，激发探究兴趣，直指本课核心问题。
（二）讲授新课
（一）聚焦板块（7 分钟）
1. 教师活动：演示实验 —— 空塑料瓶瓶口朝下竖直压入水中，学生观察无大量气泡、少量水进入瓶内；出示聚焦问题：瓶子装满空气，为什么还有少量水能进去？组织小组交流想法，同步播放本实验操作短视频。
2. 学生活动：观察实验现象，小组讨论猜想，分享自己的观点，初步猜测空气空间变小。
3. 设计意图：直观实验制造认知冲突，抛出核心探究问题，自然引出本课探究方向。
（二）探索板块（18 分钟）
探索 1：挤压装满空气、水的塑料瓶
教师活动：分发两种塑料瓶，布置操作任务，巡视指导，提醒学生感受挤压手感、观察瓶身形变；教师挤压水瓶示范，引导学生对比两种瓶子挤压后的不同变化。
学生活动：分组动手挤压瓶子，感受手感差异，记录现象：装空气瓶子易压扁，装水瓶几乎不变形；小组交流两种瓶内占据空间是否改变。
设计意图：生活化简易实验，让学生直观感知空气可压缩、水难压缩，积累感性经验。
探索 2：注射器定量对比空气和水
教师活动：讲解注射器实验步骤，分发记录单，播放注射器规范操作视频；强调堵住管口、匀速压活塞、记录刻度；巡回指导，提醒重复实验保证数据准确。
学生活动：分组抽取等量空气、水，按压活塞，记录初始刻度、压缩后刻度，填写记录单；对比两组刻度差，组内总结实验发现。
设计意图：定量实验提供客观数据，用证据支撑猜想，从定性观察过渡到定量分析，培养实证意识。
探索 3：绘制微粒示意图
教师活动：出示注射器空气微粒示意图，讲解压缩时空气微粒间距变小；引导学生画出水压缩前后示意图，对比两者区别；播放空气微粒压缩动画视频。
学生活动：独立绘制空气、水压缩示意图，小组互相点评，理解空气微粒间有间隙，水微粒几乎无间隙。
设计意图：建立模型，把看不见的空气可视化，突破本课难点，发展模型建构思维。
（三）研讨板块（8 分钟）
教师活动：出示 3 个研讨问题，组织全班交流，结合注射器实验数据引导学生说理，梳理总结核心知识点。
研讨问题 1：挤压装空气塑料瓶，空气被压缩，说法对吗？结合注射器刻度数据说明理由。
研讨问题 2：空瓶倒扣水中，少量水进入瓶内的原因。
研讨问题 3：鼓起来的皮球还能继续充气的原理。
学生活动：结合实验记录、示意图完整表达观点，互相补充修正，总结空气可压缩、水不易压缩。
设计意图：依托实验证据解释现象，实现知识迁移，锻炼科学说理能力。
（四）拓展板块（4 分钟）
教师活动：演示空气压缩枪小游戏，出示安全提醒，播放小游戏操作视频；讲解压缩空气在生活中的应用：打气筒、气垫、水枪等。
学生活动：观看演示，了解游戏原理，举例生活中压缩空气的运用。
设计意图：趣味拓展巩固知识点，联系生活，体会科学实用价值，强化安全实验习惯。
三、课堂练习
选择题
1. 用注射器抽空气，堵住管口按压活塞，注射器刻度会（）
A. 变大 B. 变小 C. 不变
答案：B
2. 分别挤压装满水、装满空气的塑料瓶，更容易压扁的是（）
A. 装空气的瓶子 B. 装水的瓶子 C. 两个一样
答案：A
3. 皮球打满气还能继续充气，是因为（）
A. 皮球材质变大 B. 空气可以被压缩 C. 空气会消失
答案：B
判断题
1. 水和空气一样，都可以轻松被压缩。（×）
2. 塑料瓶压入水中有水进入，因为空气占据的空间变小了。（√）
3. 压缩空气枪实验，注射器管口可以对准同学。（×）
情境题
1. 妈妈用打气筒给自行车轮胎打气，越打越鼓，请用本节课知识解释原因。
答案：空气可以被压缩，不断打入空气，轮胎内压缩空气变多，轮胎就鼓起来。
2. 装满水的矿泉水瓶，用力挤压很难变形，这是为什么？
答案：水很难被压缩，占据的空间几乎不会变小，所以瓶子不容易变形。
3. 注射器抽 10 毫升水，堵住管口用力压活塞，刻度几乎不变，说明什么？
答案：水无法被压缩，占据的空间不能改变。
四、课堂小结
今天我们通过三组有趣实验，弄懂了空气和水的小秘密。空气占据的空间可以改变，很容易被压缩，因为空气微粒之间有很大空隙；水很难被压缩，微粒几乎紧紧靠在一起，空间不会变化。把空瓶子压进水里有水进入、皮球能反复打气，都是空气可压缩的特点。我们还学会用画图的方式，画出空气微粒变化解释实验现象。生活里打气筒、空气压缩枪都利用了压缩空气。做科学实验要认真记录数据，用证据说话，同时牢记实验安全规范。
五、板书设计
3. 空气占据的空间会改变吗
1. 对比实验
空气：易压缩 → 空间变小（微粒间隙大）
水：难压缩 → 空间不变（微粒间隙小）
2. 现象解释
瓶压入水、皮球充气 → 空气可被压缩
3. 应用：打气筒、空气压缩枪
六、教学反思
成功之处
1. 实验设计层层递进，从简易塑料瓶到定量注射器，由浅入深，贴合四年级学生认知；动画、示范视频降低操作难度，学生参与度高。
2. 微粒示意图建模环节，把看不见的空气可视化，有效突破 “空气压缩本质” 难点，学生能自主结合数据说理。
3. 生活情境导入、拓展小游戏结合生活实例，学生能快速将课堂知识迁移到生活，落实科学观念。
不足之处
1. 分组实验耗时较长，部分小组注射器操作不规范，刻度记录出现误差，课堂研讨时间被压缩。
2. 少数学生无法区分气体、液体微粒模型差异，自主画图时理解模糊，个体指导不足。
3. 课堂练习时间紧张，情境题仅少数学生发言，没有充分全员交流。
教学建议
1. 课前提前播放注射器操作微视频预习，分组时搭配动手能力强弱学生，实验前统一示范规范操作，节约课堂时间。
2. 准备微粒磁吸教具，课堂直观演示空气、水压缩前后微粒变化，针对理解薄弱学生单独辅导画图。
3. 精简实验环节时长，预留充足课堂练习时间，采用小组互说、全班分享结合的方式，让每位学生表达观点。(共21张PPT)
1.2《空气能占据空间吗》
2026年秋期教科版（新教材）四年级上册科学
皮球已经鼓起来了，为什么还能继续打气？
导入新课
皮球鼓起来只是内部气压比外界高，并未达到球体承受的最大气压。球皮有弹性，还能向外扩张，内部仍有容纳空气的空间。继续打气会不断增加内部空气分子，气压持续升高，皮球会变得更硬，直到球皮拉伸到极限，再打气就容易胀破。
把空塑料瓶瓶口朝下竖直压入水中，没有气泡产生，但还是有少量的水进入瓶子里。
既然空气占满了瓶子的空间，为什么还是有少量的水可以进人呢？
不能。瓶内充满空气，空气占据瓶内空间，阻挡水流进入。只有倾斜瓶口放走空气，水才能流入瓶中。
讲授新课
1.说一说我们的想法。
皮球鼓起来只是内部气压比外界高，并未达到球体承受的最大气压。球皮有弹性，还能向外扩张，内部仍有容纳空气的空间。继续打气会不断增加内部空气分子，气压持续升高，皮球会变得更硬，直到球皮拉伸到极限，再打气就容易胀破。
探索1：挤压装满空气、水的塑料瓶
2.用手分别挤压装满空气和水的塑料瓶，说一说感觉有什么不同。瓶中的空气和水占据的空间发生变化了吗？
挤压装满空气的瓶子，轻松捏扁，空气占据空间变小；挤压装满水的瓶子，很难捏动，水占据的空间几乎不变。说明空气容易被压缩，体积能改变；水很难被压缩，占据的空间基本固定。空气分子间隙大，受压能缩小间距，水几乎没有可压缩的空隙。
◎用两个相同的注射器分别抽进同样多的空气和水，记录注射器的初始刻度。
◎用手堵住注射器管口，慢慢用力压活塞，直到压不动为止，观察并记录此时的刻度。
◎重复上面的实验。
3.用注射器研究空气和水占据的空间。
探索 2：注射器定量对比空气和水
4.用示意图解释注射器内空气和水占据空间的变化。
探索 3：绘制微粒示意图
小游戏：制作空气压缩枪
用注射器吸人些空气，将橙子皮堵在注射器管口。用力活塞，管口处的橙子皮会像子弹一样发射出去。
课堂练习
1. 用注射器抽空气，堵住管口按压活塞，注射器刻度会（ ）
A. 变大 B. 变小 C. 不变
2. 分别挤压装满水、装满空气的塑料瓶，更容易压扁的是（ ）
A. 装空气的瓶子 B. 装水的瓶子 C. 两个一样
3. 皮球打满气还能继续充气，是因为（ ）
A. 皮球材质变大 B. 空气可以被压缩 C. 空气会消失
B
一、选择题
A
B
1. 水和空气一样，都可以轻松被压缩。（ ）
2. 塑料瓶压入水中有水进入，因为空气占据的空间变小了。（ ）
3. 压缩空气枪实验，注射器管口可以对准同学。（ ）
×
√
二、判断题
√
1.妈妈用打气筒给自行车轮胎打气，越打越鼓，请用本节课知识解释原因。
答案：空气可以被压缩，不断打入空气，轮胎内压缩空气变多，轮胎就鼓起来。
三、情境题
2.装满水的矿泉水瓶，用力挤压很难变形，这是为什么？
答案：水很难被压缩，占据的空间几乎不会变小，所以瓶子不容易变形。
三、情境题
3.注射器抽 10 毫升水，堵住管口用力压活塞，刻度几乎不变，说明什么？
答案：水无法被压缩，占据的空间不能改变。
三、情境题
今天我们通过三组有趣实验，弄懂了空气和水的小秘密。空气占据的空间可以改变，很容易被压缩，因为空气微粒之间有很大空隙；水很难被压缩，微粒几乎紧紧靠在一起，空间不会变化。把空瓶子压进水里有水进入、皮球能反复打气，都是空气可压缩的特点。我们还学会用画图的方式，画出空气微粒变化解释实验现象。生活里打气筒、空气压缩枪都利用了压缩空气。做科学实验要认真记录数据，用证据说话，同时牢记实验安全规范。
课堂总结
1.3 空气占据的空间会改变吗
1. 对比实验
空气：易压缩 → 空间变小（微粒间隙大）
水：难压缩 → 空间不变（微粒间隙小）
2. 现象解释
瓶压入水、皮球充气 → 空气可被压缩
3. 应用：打气筒、空气压缩枪
板书设计1.3《空气占据的空间会改变吗》导学案
班级：________ 姓名：________ 小组：________ 课时：1课时
学习目标
1. 科学观念：通过对比实验知道空气容易被压缩，水很难被压缩；压缩后的空气有弹性，能解释生活相关现象。
2. 科学思维：观察、记录实验刻度数据，对比归纳气体、液体占据空间的不同；能用微粒示意图建模解释空气可压缩的本质。
3. 探究实践：规范完成压瓶入水、挤压塑料瓶、注射器对比三组实验，如实记录实验现象与数据，完整参与科学探究。
4. 态度责任：实验细心操作、如实记录，树立严谨实证意识；了解压缩空气的生活用途，遵守实验安全规则。
学习重难点
重点：通过对比实验得出空气易压缩、水难压缩的结论。
难点：用空气微粒模型解释压缩原理，运用知识解释生活实例。
实验准备
每组器材：空塑料瓶、装满水塑料瓶、水槽、2支相同注射器、清水、铅笔、实验记录单
教师教具：皮球充气视频、空气微粒动画、空气压缩枪
一、课前预习·激趣导入（5分钟）
1. 观看皮球打气短视频思考：皮球已经鼓起来，为什么还能继续打入空气？
我的猜想：________________________________________________
2. 回顾旧知：上节课我们知道空气会________空间，今天探究空气占据的空间能不能改变。
3. 本课课题：《空气占据的空间会改变吗》
二、课堂探究
板块1：聚焦问题——制造认知冲突（7分钟）
教师演示：空塑料瓶瓶口朝下竖直压入水中。
1. 观察现象：瓶子里原本装满空气，压入水中后，有少量水进入瓶内，没有大量气泡冒出。
2. 小组讨论：为什么装满空气的瓶子，还能进去少量水？
小组猜想：________________________________________________
板块2：探索实验·分组动手操作（18分钟）
探索1：挤压装空气、装满水的塑料瓶
操作要求：双手用力挤压两个瓶子，感受手感、观察瓶身变化，填写下表
瓶子类型 挤压手感 瓶身是否容易变形 占据的空间是否变化
装满空气的塑料瓶
装满水的塑料瓶
小组小结：装______的瓶子更容易压扁，说明它占据的空间可以变小。
探索2：注射器定量对比空气和水（核心定量实验）
实验步骤：
① 取两支相同注射器，一支抽取10mL空气，一支抽取10mL清水；
② 手指紧紧堵住注射器管口，匀速向内按压活塞；
③ 观察、记录压缩后的刻度，重复2次实验减少误差。
实验记录：
物质 初始刻度 按压后刻度1 按压后刻度2 刻度变化（有无缩小）
空气 10mL
水 10mL
我的实验发现：____________________________________________
探索3：绘制微粒示意图，理解压缩本质
1. 观看空气微粒动画：空气微粒之间有很大空隙，水微粒紧紧挨在一起，空隙极小。
2. 画图任务：分别画出空气、水压缩前后的微粒分布
空气压缩前：　　　　　空气压缩后：
水压缩前：　　　　　　水压缩后：
画图结论：空气能被压缩是因为________________；水很难被压缩是因为________________。
板块3：研讨交流·证据说理（8分钟）
结合实验数据、示意图，小组讨论以下问题，全班分享
1. 挤压装满空气的塑料瓶，空气被压缩，这个说法对吗？请用注射器刻度数据说明理由。
________________________________________________________
2. 空塑料瓶倒扣水中，会有少量水进入瓶内，是什么原因？
________________________________________________________
3. 皮球鼓起来后还能继续充气，运用本节课知识解释原理。
________________________________________________________
板块4：拓展应用·联系生活（4分钟）
1. 教师演示空气压缩枪，牢记安全要求：注射器管口不能对准人。
2. 生活中利用压缩空气的物品：打气筒、气垫、水枪、充气轮胎等
3. 我还能举出的例子：____________________________________
三、课堂巩固练习
一、选择题
1. 注射器抽空气，堵住管口按压活塞，刻度会（ ）
A.变大 B.变小 C.不变
2. 分别挤压装满水、装满空气的塑料瓶，更容易压扁的是（ ）
A.装空气的瓶子 B.装水的瓶子 C.一样
3. 皮球打满气还能继续充气，是因为（ ）
A.皮球材质变大 B.空气可以被压缩 C.空气会消失
二、判断题（对打√，错打×）
1. 水和空气一样，都可以轻松被压缩。（ ）
2. 塑料瓶压入水中有水进入，是因为空气占据的空间变小了。（ ）
3. 做空气压缩枪实验，注射器管口可以对准同学玩耍。（ ）
三、情境简答题
1. 给自行车轮胎打气，轮胎越打越鼓，请用本节课知识解释。
________________________________________________________
2. 装满水的矿泉水瓶用力挤压很难变形，原因是什么？
________________________________________________________
3. 注射器抽取10毫升水，堵住管口用力压活塞，刻度几乎不变，说明了什么？
________________________________________________________
四、课堂小结
1. 对比实验结论：空气______被压缩，占据空间可改变；水______被压缩，占据空间基本不变。
2. 微观原因：空气微粒间隙大，压缩时间隙变小；水微粒间隙极小。
3. 生活应用：打气筒、充气皮球、空气压缩枪等都利用了压缩空气。
4. 实验要求：做实验要如实记录数据，用证据得出结论，注意实验安全。
五、课后思考
1. 松开按压空气注射器的手，活塞会自动弹回，这说明压缩空气具有什么特点？
2. 对比石头、水、空气，哪一种物质占据的空间最容易改变？为什么？
《空气占据的空间会改变吗》导学案完整参考答案
一、课前预习
1. 皮球已经鼓起来，为什么还能继续打入空气？
我的猜想：空气可以被压缩，皮球里面还有空隙能装入更多空气。
2. 回顾旧知：上节课我们知道空气会占据空间。
板块1 聚焦问题猜想
小组猜想：瓶内空气被挤压，空气占据的空间变小，所以少量水能进入瓶子。
板块2 探索实验填空参考
探索1 挤压塑料瓶
瓶子类型 挤压手感 瓶身是否容易变形 占据的空间是否变化
装满空气的塑料瓶 轻松按压，阻力小 容易压扁 空间变小
装满水的塑料瓶 很硬，很难按压 几乎不变形 空间几乎不变
小组小结：装空气的瓶子更容易压扁，说明它占据的空间可以变小。
探索2 注射器定量实验（标准现象）
物质 初始刻度 按压后刻度1 按压后刻度2 刻度变化（有无缩小）
空气 10mL 4mL 左右 4mL 左右 刻度明显缩小
水 10mL 10mL 10mL 刻度几乎无变化
我的实验发现：空气容易被压缩，按压后体积变小；水很难被压缩，体积基本不变。
探索3 微粒画图结论
画图结论：空气能被压缩是因为空气微粒之间空隙很大，受压后空隙变小；
水很难被压缩是因为水微粒之间空隙极小，很难再缩小。
板块3 研讨交流参考答案
1. 挤压装满空气的塑料瓶，空气被压缩，这个说法对吗？请用注射器刻度数据说明理由。
答：说法正确。注射器抽取10毫升空气，堵住管口按压活塞，刻度明显变小，证明空气占据的空间可以缩小，空气能被压缩。
2. 空塑料瓶倒扣水中，会有少量水进入瓶内，是什么原因？
答：瓶子里的空气受到水的挤压，空气被压缩，占据的空间变小，因此少量水可以进入瓶中。
3. 皮球鼓起来后还能继续充气，运用本节课知识解释原理。
答：空气容易被压缩，皮球内部空气微粒间有空隙，继续打气可以把更多压缩空气充进球内，所以皮球鼓起来后仍能打气。
板块4 拓展应用
3. 我还能举出的例子：充气沙发、气垫船、喷雾瓶、充气拱门等。
三、课堂巩固练习答案
一、选择题
1. B
2. A
3. B
二、判断题
1. ×
2. √
3. ×
三、情境简答题
1. 给自行车轮胎打气，轮胎越打越鼓，请用本节课知识解释。
答：空气可以被压缩，不断打入轮胎的空气被压缩，轮胎内空气越来越多，轮胎就慢慢鼓起来。
2. 装满水的矿泉水瓶用力挤压很难变形，原因是什么？
答：水很难被压缩，水微粒之间几乎没有空隙，占据的空间不能变小，所以瓶子很难挤压变形。
3. 注射器抽取10毫升水，堵住管口用力压活塞，刻度几乎不变，说明了什么？
答：说明水不易被压缩，水占据的空间基本不会发生改变。
四、课堂小结填空
1. 对比实验结论：空气容易被压缩，占据空间可改变；水很难被压缩，占据空间基本不变。
五、课后思考参考答案
1. 松开按压空气注射器的手，活塞会自动弹回，这说明压缩空气具有什么特点？
答：压缩空气具有弹性。
2. 对比石头、水、空气，哪一种物质占据的空间最容易改变？为什么？
答：空气占据的空间最容易改变。因为空气微粒之间空隙大，容易被压缩；石头、液体微粒间隙很小，很难压缩。

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