资源简介

1.2 空气能占据空间吗
教科版四年级上册 · 第一单元 · 第2课
课题 1.2 空气能占据空间吗 课型 实验探究型
课时 1课时 教材 教科版四年级上册
年级 四年级 学科 科学
教具 空塑料瓶（剪掉下半部分）、水槽、水、乒乓球、小球、瓶盖、气球、塑料袋 教法 情境导入、实验探究、研讨交流
教学重点 通过实验证明空气占据空间，说出瓶中水位变化的原因 学情分析 四年级学生知道空气存在，但"看不到"与"不存在"容易混淆。学生有倾斜压瓶入水冒气泡的生活经验，但尚未从"空气占据空间"的角度理解这一现象，需要通过动手操作建立概念
二、核心素养目标
素养维度 目标描述
科学观念 能说出空气占据空间，知道水位变化是因为空气占据或离开瓶内空间导致水的进入或被挤出。
科学思维 能基于实验现象分析瓶中水位变化的原因，通过比较不同实验方法归纳空气占据空间的性质。
探究实践 会按照实验步骤操作——拧紧瓶盖压入水中、拧开瓶盖、对着瓶口吹气，观察并记录小球位置和水位变化，会填写实验记录表。
态度责任 如实记录实验现象，用嘴接触瓶口前保证瓶口洁净卫生，对空气的性质保持好奇心，愿意动手实验寻找证据。
三、教学重难点
教学重点 通过三步实验证明空气占据空间，观察并记录水位和小球位置的变化。
教学难点 用实验证据解释瓶中水位变化的原因——空气占据瓶内空间阻止水的进入、空气离开后水进入、向瓶内加入空气水被挤出。
四、教学过程
环节一【聚焦】水能进入瓶内吗（3~5分钟）。导入前言：倾斜压瓶入水冒气泡，聚焦问题。环节二【探索】步骤1 拧紧瓶盖（5~8分钟）。探究：拧紧瓶盖压入水中观察小球位置。进行实验，收集证据，交流评估。环节三【探索】步骤2 拧开瓶盖（5~8分钟）。探究：拧开瓶盖，把空气放出来，观察小球的位置有什么变化并记录。进行实验，收集证据，交流评估。环节四【探索】步骤3 对着瓶口吹气（5~8分钟）。探究：对着瓶口吹气观察水位变化。进行实验，收集证据，交流评估。环节五【研讨】瓶中水位的变化是怎样产生的 （5~8分钟）。巩固：完成学案练习第2题至第10题。总结：用证据说话。环节六【研讨】空气能占据空间吗 还有其他方法可以证明空气的这一性质吗 （3~5分钟）。交流：堵瓶口压瓶子、瓶内套气球、塑料袋兜空气。环节七【拓展】小挑战（3~5分钟）。设计方案：利用空气将水从瓶中挤出来。
环节与教师活动 学生活动 知识点与设计意图
环节一【聚焦】水能进入瓶内吗
把空塑料瓶倾斜压入水中 【关键问题】 为什么竖直向下压入水中时，水不能进入瓶内？把空的塑料瓶倾斜压入水中，瓶口有气泡冒出，水会进入瓶内。这说明什么？ 【教师活动】 教师出示一个空塑料瓶和一个装了水的水槽，演示将空塑料瓶倾斜压入水中。教师提问：瓶口有气泡冒出，水会进入瓶内，这说明什么？接下来教师把空塑料瓶瓶口竖直向下压入水中，追问：水能够进入瓶内吗？然后教师将空塑料瓶剪掉下半部分，竖直压入水中，提问：水会进入瓶子里吗？我们可以用这个实验设计来检验我们的推测。 【学生活动】 生1：倾斜压入水中时瓶口有气泡冒出，水会进入瓶内，说明瓶子里有空气。 生2：竖直向下压入水中时，水可能进不去，因为瓶子里的空气堵住了。教师可用乒乓球放入水槽中观察其位置变化。 预设回答：有的学生可能认为"竖直压下去水也能进入瓶内"，教师追问：想想瓶子里有什么堵住了水的路？ 【知识点】 把空的塑料瓶倾斜压入水中，瓶口有气泡冒出，水会进入瓶内。这说明空气占据空间，倾斜时空气从瓶口跑出来，水就进入了瓶内。瓶口竖直向下压入水中时，水能够进入瓶内吗？这是本节课要探究的核心问题。 【设计意图】 四年级学生有倾斜压瓶入水的生活经验，但不会从"空气占据空间"的角度去想。教师从倾斜压瓶冒气泡入手，制造认知冲突——竖直压下去水能不能进去？激发学生的探究欲望。
环节二【探索】步骤1：拧紧瓶盖，压入水中
教材第5页：探索——竖直压入水中 教材第6页：步骤1拧紧瓶盖、步骤2拧开瓶盖 【关键问题】 什么力量阻止水进入瓶内？拧紧瓶盖后把塑料瓶的上半部分压入水中，小球在哪里？为什么水进不去？ 【教师活动】 教师布置实验任务：为了方便观察瓶内水面的变化，可以放一个小球漂浮在水面上。拧紧瓶盖，慢慢将塑料瓶的上半部分压入水中，观察小球的位置并记录。教师巡视各组，追问：小球在哪里？水进入瓶子了吗？为什么水进不去？ 【学生活动】 操作：各组将塑料瓶剪掉下半部分，在瓶口拧紧瓶盖，慢慢竖直压入水中，观察小球的位置。 生1：小球在瓶子里面，但位置很高，几乎没有下降。 生2：水没有进入瓶子里，因为瓶盖拧紧了，空气跑不出去。 预设回答：有的学生可能认为"瓶子里的空气被压走了"，教师追问：瓶盖拧紧了，空气能从哪里跑出去呢？ 【知识点】 拧紧瓶盖时，空气占据瓶内空间，阻止水的进入。瓶盖拧紧后，瓶内的空气无法逃逸，水不能进入瓶内，小球位置几乎不变。 【设计意图】 这是实验的第一步，学生亲手操作后会看到"水进不去"的现象，直接感受空气占据了瓶内空间。用小球的位置直观显示水位变化，便于四年级学生观察。
环节三【探索】步骤2：拧开瓶盖，观察变化
【关键问题】 为什么拧开瓶盖后水就进入了瓶内？拧开瓶盖，把空气放出来，观察小球的位置有什么变化并记录。空气从哪里离开的？ 【教师活动】 教师引导：接下来我们拧开瓶盖，把空气放出来，观察小球的位置有什么变化并记录。教师追问：小球为什么下降了？空气从哪里离开的？然后教师引导学生完成学案实验记录表"拧开瓶盖"一行，强调：用证据说话。 【学生活动】 操作：拧开瓶盖，观察小球的位置变化和水位的上升情况。 生1：小球随之上浮至水面，因为水进入瓶内了。 生2：瓶盖拧开后，空气从瓶口离开，水迅速进入瓶内。 预设回答：有的学生可能认为"水自己流进来的"，教师追问：为什么拧紧瓶盖时水进不来，拧开后水就进来了？是什么挡住了水？ 【知识点】 瓶盖拧开后，空气从瓶口离开，水迅速进入瓶内，小球随之上浮至水面。这说明空气离开后，原本被空气占据的空间被水占据了。 【设计意图】 与步骤1形成对照——拧紧时水进不去，拧开后水立刻进入。学生在对比中理解"空气占据空间"这一概念：空气在，水进不来；空气走了，水就来了。
环节四【探索】步骤3：对着瓶口吹气
教材第6页：步骤3吹气+安全提醒+资料 【关键问题】 怎样使瓶中的水位下降？对着瓶口吹气，瓶中的水位会发生什么变化？为什么水位会下降？ 【教师活动】 教师引导：然后我们对着瓶口吹气，瓶中的水位会发生什么变化？观察现象并记录。教师强调安全提醒：用嘴接触瓶口前，先用清水冲洗瓶口外壁，不要用力过猛吹气，防止水溅入眼睛。教师巡视各组，追问：水位为什么下降了？吹进去的是什么？水被什么挤出去了？ 【学生活动】 操作：对着瓶口吹气，观察水位的变化并记录。 生1：水位下降了，因为吹进去的空气把水挤出去了。 生2：向瓶内加入空气，水被空气挤出，水位下降。 预设回答：有的学生可能认为"吹气把水压下去了"，教师追问：吹进去的空气去了哪里？水被挤到了哪里？空气和水在抢什么？ 【知识点】 向瓶内加入空气，水被空气挤出，水位下降。对着瓶口吹气，空气进入瓶内占据空间，把水从瓶中挤出，水位因此下降。教师强调：空气能占据空间，既能阻止水的进入，也能把水挤走。 【资料卡】 这里的水位指的是容器中水面距离容器底部的高度。无论装水的容器怎样倾斜，我们看到的水面在水静止不动时总是平直的。我们把这个平直线叫作水平线。 【设计意图】 三步实验层层递进：拧紧→水进不去，拧开→水进来，吹气→水被挤出。学生从"空气阻止水""空气离开水进来""空气挤走水"三个角度理解空气占据空间。水平线资料卡帮助学生准确描述"水位"概念。
环节五【研讨】瓶中水位的变化是怎样产生的
教材第7页：实验记录单 【教师活动】 教师引导研讨：瓶中水位的变化是怎样产生的？教师结合三步实验的记录单追问：拧紧瓶盖时水为什么进不去？拧开瓶盖后水为什么迅速进入？吹气后水位为什么下降？然后请各组汇报，引导学生完成学案练习第2题至第10题，逐一讲评辨析易错点。 第2题、第3题、第4题、第5题、第6题、第7题、第8题、第9题、第10题，教师逐一讲评并辨析。 【学生活动】 生1：拧紧瓶盖时，空气占据瓶内空间，阻止水的进入，所以水进不去。 生2：瓶盖拧开后，空气从瓶口离开，水迅速进入瓶内，小球随之上浮至水面。 生3：吹气后水位下降，因为向瓶内加入空气，水被空气挤出。 预设回答：有的学生可能认为"水位变化是瓶子变形导致的"，教师强调：瓶子没有变形，是空气的进出导致了水位变化。 【知识点】 瓶中水位的变化是这样产生的：拧紧瓶盖时，空气占据瓶内空间，阻止水的进入，水位低；拧开瓶盖后，空气从瓶口离开，水迅速进入瓶内，水位上升；对着瓶口吹气，向瓶内加入空气，水被空气挤出，水位下降。空气能占据空间。 【设计意图】 研讨环节让学生回头看记录单上的三步实验现象，用证据回答"水位变化是怎样产生的"。教师追问引导分析因果链条，帮助学生从现象到原因。学案练习检查学习效果。
环节六【研讨】还有哪些方法可以证明空气占据空间
【关键问题】 空气能占据空间吗？还有其他方法可以证明空气的这一性质吗？ 【教师活动】 教师提问：除了刚才的瓶子实验，空气能占据空间吗？还有其他方法可以证明空气的这一性质吗？教师引导学生交流，追问：每种方法中空气占据了什么空间？怎么证明的？ 【学生活动】 生1：堵住瓶口压瓶子，很难压扁，因为瓶子里的空气占据了空间。 生2：瓶内套气球吹不大，因为瓶内空气已经占据了空间。 生3：塑料袋兜空气会鼓起，因为空气占据了袋子内部的空间。 预设回答：有的学生可能认为"气球吹不大是因为力气不够"，教师追问：为什么同样的力气在瓶子外面能吹大，在瓶子里就吹不大？ 【知识点】 空气能占据空间。堵住瓶口压瓶子很难压扁，瓶内套气球吹不大，塑料袋兜空气会鼓起，都能证明空气占有一定空间。 【设计意图】 从瓶子实验拓展到三种新方法，让学生意识到"空气占据空间"不是只有一种证据，多种方法都能证明同一个科学结论。
环节七【拓展】小挑战：利用空气将水从瓶中挤出来
教材第7页：拓展——小挑战 【教师活动】 教师出示拓展任务：有半瓶水，一块橡皮泥和两根吸管。在不倾斜瓶子的情况下，我们能利用空气将水从瓶中挤出来吗？教师提示做法步骤：第一步，准备材料，取半瓶水、一块橡皮泥和两根吸管；第二步，在瓶盖上打两个孔，分别插入两根吸管，一根插入水面以下，一根在水面以上；第三步，用橡皮泥密封瓶口缝隙，对着水面以上的吸管吹气，水会从另一根吸管中挤出来。注意事项：密封要严实，吹气时不要用力过猛。 【学生活动】 生1：可以往瓶子里吹气，空气进入瓶内占据空间，把水挤出来。 生2：用橡皮泥密封瓶口，一根吸管插到水面以下，另一根在水面以上，吹气后水从吸管中挤出来。 课后任务：回家后按教师提示的步骤做——材料：半瓶水、一块橡皮泥、两根吸管；步骤：瓶盖打两孔插吸管，一根在水面以下一根在水面以上，用橡皮泥密封瓶口缝隙，对着水面以上的吸管吹气，水从另一根吸管挤出；注意事项：密封要严实。 【知识点】 利用空气将水从瓶中挤出来，原理是空气进入瓶内占据空间，把水从另一根吸管挤出。这是"空气占据空间"的逆向应用——不是观察空气阻止水进入，而是主动用空气把水挤走。 【设计意图】 拓展环节让学生运用"空气占据空间"的原理解决实际问题。课后任务已给出材料、步骤和注意事项，学生回家可以自己做。
五、典例精讲
【典例精讲】例1：瓶中水位的变化是怎样产生的？
分析：拧紧瓶盖时，空气占据瓶内空间，阻止水的进入，水位低；拧开瓶盖后，空气从瓶口离开，水迅速进入瓶内，水位上升；对着瓶口吹气，向瓶内加入空气，水被空气挤出，水位下降。
答：瓶中水位的变化是由空气的进出引起的——空气占据空间时水进不去，空气离开后水进入，加入空气后水被挤出。空气能占据空间。
【典例精讲】例2：空气能占据空间吗？还有其他方法可以证明空气的这一性质吗？
分析：堵住瓶口压瓶子，很难压扁，因为瓶内空气占据了空间；瓶内套气球吹不大，因为瓶内空气已经占据了空间；塑料袋兜空气会鼓起，因为空气占据了袋子内部的空间。
答：空气能占据空间。堵住瓶口压瓶子、瓶内套气球吹不大、塑料袋兜空气会鼓起，都能证明空气占有一定空间。
【典例精讲】例3：下列哪种方法不能证明空气占据空间？
A. 堵住瓶口压瓶子，很难压扁 B. 瓶内套气球吹不大 C. 把空瓶子放在桌面上
分析：A和B都能证明空气占据空间。C只是把瓶子放在桌上，没有涉及空气占据空间的实验现象。答：C。
六、板书设计
空气能占据空间吗 三步实验 其他方法
空气能占据空间
水位变化的原因
水平线 拧紧瓶盖→水进不去
拧开瓶盖→水进入
吹气→水被挤出 堵瓶口压瓶子
瓶内套气球
塑料袋兜空气
七、教学反思
学生在"拧紧瓶盖"操作中是否理解水进不去是因为空气占据空间？如果有学生说不清原因，需要追问：瓶子里有什么挡住了水的路？
三步实验的对照是否清晰？学生能否自己归纳出"空气阻止水进入""空气离开水进入""空气挤走水"三个结论？如果学生只能说出现象而说不出原因，需要引导：为什么水进不去？为什么拧开后水进来了？
拓展"小挑战"能否激发学生动手实验的意愿？如果完成率低，下次可改为课堂演示实验，让学生看到吹气后水从吸管中挤出的现象。
AIGC标识: dbe8eb18-3c0e-44c6-b46a-c16ce0e90588

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