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1.4 空气有质量吗
教科版四年级上册 · 第一单元 · 第4课
课题 1.4 空气有质量吗 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 简易天平、两个小桶、两个皮球、打气筒、绿豆、电子秤、弹簧秤 教法 情境导入、实验探究、研讨交流
教学重点 通过简易天平实验，知道空气有质量，能用相当于多少粒绿豆来描述空气质量的大小 学情分析 四年级学生已经知道空气占据空间、空气可以被压缩，但对空气有没有质量看法不一。学生给球打过气，注意过球变鼓变硬，却很少想过打入的空气有没有质量，需要用简易天平实验收集证据，建立空气有质量的概念
二、核心素养目标
素养维度 目标描述
科学观念 知道空气有一定的质量，知道简易天平可以用来比较空气质量的大小，能用相当于多少粒绿豆来描述空气质量的大小。
科学思维 能根据天平倾斜的实验现象进行比较、推理，用绿豆做参照物换一种方式描述空气质量的大小，能辨析两个桶的大小是否影响实验结果。
探究实践 会用简易天平做实验：在两端挂上小桶各装一个皮球并调节平衡，往其中一个皮球内注入空气并观察记录天平状态，再加绿豆使天平重新平衡。
态度责任 实验前先猜测并说一说理由，如实记录天平的平衡情况，愿意用实验证据表达自己的观点，使用打气筒时管口不对着人，有安全意识。
三、教学重难点
教学重点 通过简易天平实验，根据注入空气后天平倾斜的现象，得出空气有质量的结论。
教学难点 怎样描述空气质量的大小——用绿豆做参照物，加绿豆使天平重新平衡，用相当于多少粒绿豆来描述空气质量的大小。
四、教学过程
导入前言（第1~3页）环节一【聚焦】打入空气后，篮球的质量会变化吗（3~5分钟）。说一说我们的猜测和理由。探索1检验我们的猜测（第4~6页）环节二【探索】注入空气，观察天平（8~10分钟）。怎样给桶中的皮球打气操作更方便呢。进行实验，收集证据，交流评估。安全提醒：使用打气筒时管口和皮球不能对着人。探索2测量空气的质量（第7页）环节三【探索】加入绿豆，重新平衡（5~8分钟）。30筒空气相当于多少粒绿豆的质量。进行实验，收集证据，交流评估。环节四【研讨】空气有质量吗（8~10分钟）。研讨：根据实验结果判断，空气有质量吗？与我们的猜测一样吗；在皮球和绿豆实验中，怎样描述空气质量的大小；实验中的两个桶的大小可以不同吗。巩固：完成学案练习第1题至第8题。总结：注入空气后，天平倾斜，证明空气有质量。环节五【拓展】用生活工具称空气质量（3~5分钟）。生活中还有哪些现象能说明空气有质量。有的学生可能认为空气没有质量，所以我们没有头顶的空气压扁，教师强调我们周围的空气很多，总质量是很大的。追问：一筒空气的质量和一个苹果的质量差不多吗？强调一筒空气的质量很小，只有一个苹果的很小一部分。
环节与教师活动 学生活动 知识点与设计意图
环节一【聚焦】打入空气后，篮球的质量会变化吗
【关键问题】 用打气筒给篮球打气，篮球就会鼓起来。如果想让篮球弹起得更高，就多打几筒气。打入空气后，篮球的质量会变化吗？ 【教师活动】 教师演示：用打气筒给篮球打气，请学生观察篮球的变化。教师提问：篮球鼓起来了，打入空气后，篮球的质量会变化吗？请学生先猜一猜，并说出自己的理由。 【学生活动】 生1：我觉得质量会变大，因为篮球里多打进去了空气。 生2：我觉得不会变，因为空气很轻，看不见也摸不着。 预设回答：有的学生可能认为空气没有质量，教师追问：空气很轻就没有质量吗？怎样才能检验我们的猜测？ 【知识点】 篮球鼓起来，是因为里面打入了空气。打入空气后，篮球的质量会变化吗？这是本节课要研究的核心问题，需要通过实验来检验我们的猜测。 【设计意图】 从学生熟悉的打气情境引入，引出质量是否变化的疑问，先猜测再实验，激发探究兴趣。
环节二【探索1】检验我们的猜测：注入空气，观察天平
教材第11页：简易天平两端挂上小桶，各装一个皮球 往皮球内注入空气 天平注气实验 【关键问题】 怎样让简易天平保持平衡？注入空气后，天平的状态会发生什么改变？怎样给桶中的皮球打气操作更方便呢？ 【教师活动】 教师讲解实验步骤：第一步，在简易天平的两端挂上两个小桶，各装一个皮球，调节简易天平，使天平保持平衡；第二步，保持桶的位置不变，用打气筒往其中一个皮球内注入空气，观察并记录天平的状态有什么改变。教师演示取球打气的操作，引导学生比较：把皮球拿出桶来打气，打完再放回去，这样操作更方便。教师巡视指导，提醒安全：使用打气筒时，管口和皮球不能对着人。 【学生活动】 操作：在简易天平两端挂上小桶，各装一个皮球，调节天平使它平衡。 生1：0筒时天平保持平衡，两边的质量相等。 操作：拿出皮球用打气筒打气，打完放回小桶，观察天平。 生2：打入10筒空气后，天平向注入空气的一端倾斜了！ 生3：打入30筒空气后，倾斜得更明显了。 预设回答：有的学生可能认为天平坏了才倾斜，教师追问：换一组器材再试一次，天平还是向同一端倾斜吗？ 【知识点】 在简易天平的两端挂上两个小桶，各装一个皮球，调节简易天平，使天平保持平衡。保持桶的位置不变，往其中一个皮球内注入空气，观察并记录天平的状态有什么改变。注入空气后，天平向注入空气的一端倾斜，证明空气有质量。注入的空气越多，天平倾斜越明显。简易天平可以用来比较空气质量的大小。记录单：注入的空气数量0筒、10筒、30筒时的简易天平状态，用画图方式如实记录。 【设计意图】 先调平再做注气实验，控制变量，让天平倾斜的现象只与注入的空气有关，用画图方式如实记录，培养用证据说话的意识。
环节三【探索2】测量空气的质量：加入绿豆，重新平衡
加入绿豆直到天平重新平衡 【关键问题】 30筒空气相当于多少粒绿豆的质量？加绿豆到天平重新平衡，说明了什么？ 【教师活动】 教师引导：往没有打气的一端的桶里，慢慢加入一些绿豆，直到简易天平重新平衡。教师提问：这时绿豆的质量和什么相等？数一数绿豆的粒数，30筒空气相当于多少粒绿豆的质量？教师小结：绿豆是用来比较空气质量大小的参照物，加入绿豆直到天平重新平衡，说明绿豆的质量和注入的空气质量相等。 【学生活动】 操作：往没有打气的一端的桶里加入绿豆，一粒一粒慢慢加，边加边观察天平，直到天平重新平衡。 生1：天平又平衡了！这些绿豆的质量和30筒空气的质量相等。 生2：数出来了，30筒空气相当于27粒绿豆的质量。 预设回答：有的学生加绿豆太快，天平晃个不停，教师追问：为什么要慢慢加？加多了再取出来方便吗？ 【知识点】 往没有打气的一端的桶里，慢慢加入一些绿豆，直到简易天平重新平衡。30筒空气相当于多少粒绿豆的质量？加入绿豆直到天平重新平衡，说明绿豆的质量和注入的空气质量相等。30筒空气的质量相当于一小把绿豆的质量，空气质量的大小可以用相当于多少粒绿豆来描述。绿豆是用来比较空气质量大小的参照物。 【设计意图】 用绿豆把看不见的质量变成看得见、数得出的小物体，让学生学会用参照物描述空气质量的大小，突破教学难点。
环节四【研讨】空气有质量吗
【关键问题】 根据实验结果判断，空气有质量吗？与我们的猜测一样吗？在皮球和绿豆实验中，怎样描述空气质量的大小？实验中的两个桶的大小可以不同吗？ 【教师活动】 教师引导学生围绕三个问题展开研讨，结合实验记录说理：天平为什么倾斜？绿豆和空气质量相等说明什么？两个桶的大小可以不同吗？教师逐一讲评学案第1题至第8题，辨析易错点：空气很轻，但不是没有质量；两个桶的大小不同会影响实验结果，实验要用两个相同的小桶。 第1题、第2题、第3题、第4题、第5题、第6题、第7题、第8题，教师逐一讲评并辨析易错点。 【学生活动】 生1：空气有质量。注入空气后，天平向注入空气的一端倾斜，说明这一端变重了，和我们的猜测不一样。 生2：往没有打气的一端的桶里加绿豆，直到天平重新平衡，空气质量的大小可以用相当于多少粒绿豆来描述。 生3：两个桶的大小不可以不同，两个桶的大小不同会影响实验结果，天平就没有办法比较出空气质量的大小。 预设回答：有的学生可能认为空气很轻所以没有质量，教师强调：空气有一定的质量，只是比较小，需要用简易天平才能比较出来。 【知识点】 根据实验结果判断，空气有质量吗？与我们的猜测一样吗——空气有质量，与部分同学的猜测不一样。在皮球和绿豆实验中，怎样描述空气质量的大小——用相当于多少粒绿豆来描述。实验中的两个桶的大小可以不同吗——不可以，两个桶的大小不同会影响实验结果。注入空气后，天平倾斜，证明空气有质量。 【设计意图】 围绕三个问题研讨，检验学生能否用实验证据说理。讲评学案练习，巩固空气有质量、参照物描述质量等核心认识。
环节五【拓展】用生活工具称空气质量
电子秤 【关键问题】 用电子秤怎样称出打进皮球的空气质量？生活中还有哪些现象能说明空气有质量？ 【教师活动】 教师介绍：试一试，用生活中的工具称出打进皮球的空气质量，比如电子秤、弹簧秤。教师讲解方法：先称出瘪皮球的质量，再称出打入30筒空气后皮球的质量，两次结果相减，就是打进皮球的空气质量。教师提问：生活中还有哪些现象能说明空气有质量？引导学生举例：风吹动树叶、风筝飞上天。课后任务：回家后用家用电子秤称一称带气的皮球，把发现写下来。 【学生活动】 生1：电子秤可以称出空气质量的大小，先用电子秤称瘪皮球，再称充满气的皮球，相减就得到空气质量。 生2：风吹动树叶，是空气在推树叶；放气的气球会飞走，都是空气有质量的例子。 预设回答：有的学生可能说一筒空气的质量和一个苹果的质量差不多，教师纠正：一筒空气的质量很小，只有一个苹果的很小一部分。 【知识点】 试一试，用生活中的工具称出打进皮球的空气质量，比如电子秤、弹簧秤。电子秤可以称出空气质量的大小。生活中还有哪些现象能说明空气有质量——风推动树叶、风筝飞上天、放气的气球飞走等。 【设计意图】 把简易天平的测量延伸到生活工具，体会测空气质量的多种方法，并在生活中寻找更多空气有质量的证据。
五、典例精讲
【典例精讲】例1：检验我们的猜测时，在简易天平的两端挂上两个小桶，各装一个皮球，先要做什么？
分析：比较两端轻重之前，天平要先处于平衡状态。只有先调节简易天平，使天平保持平衡，后面注入空气后，天平的倾斜才能说明是注入的空气让这一端变重了。
答：要先调节简易天平，使天平保持平衡，这样0筒空气时两端质量相等，注气后才能比较出质量的变化。
【典例精讲】例2：往皮球内打入空气，注入30筒后，天平会发生什么变化？这个现象说明了什么？
分析：保持桶的位置不变，往其中一个皮球内注入空气，天平向注入空气的一端倾斜，注入的筒数越多，倾斜越明显。天平倾斜说明这一端的质量变大了，增加的就是注入空气的质量。
答：天平向注入空气的一端倾斜，注入空气后，天平倾斜，证明空气有质量。
【典例精讲】例3：测量空气的质量时，为什么往桶里加绿豆，30筒空气的质量可以用什么来描述？
分析：往没有打气的一端的桶里，慢慢加入一些绿豆，直到简易天平重新平衡，这时绿豆的质量和注入的空气质量相等。数出绿豆的粒数，空气质量的大小就变得可以描述了，30筒空气相当于27粒绿豆的质量。
答：绿豆是用来比较空气质量大小的参照物，30筒空气的质量相当于一小把绿豆的质量，空气质量的大小可以用相当于多少粒绿豆来描述。
【典例精讲】例4：根据实验结果判断，空气有质量吗？与我们的猜测一样吗？
分析：在皮球和绿豆实验中，往其中一个皮球内注入空气，天平向注入空气的一端倾斜，说明这一端变重了；往没有打气的一端的桶里加入绿豆，直到天平重新平衡，绿豆的质量就和注入的空气质量相等。实验中的两个桶的大小可以不同吗？不可以，两个桶的大小不同会影响实验结果，实验要用两个相同的小桶。生活中还有哪些现象能说明空气有质量？比如风推动树叶、放气的气球会飞走。
答：空气有质量，与我们的猜测不一样，空气质量的大小可以用相当于多少粒绿豆来描述，30筒空气大约相当于27粒绿豆的质量。
六、板书设计
空气有质量吗 实验探究 描述质量的大小
注入空气后，天平倾斜
证明空气有质量
空气有一定的质量 调平→注气→观察
加绿豆→重新平衡
30筒≈27粒绿豆 用相当于多少粒绿豆
来描述空气质量
生活工具：电子秤、弹簧秤
七、教学反思
学生能否根据天平倾斜的现象说明空气有质量？如果学生仍认为空气很轻就没有质量，需要追问：天平为什么倾斜？倾斜说明两端的轻重发生了什么变化？
简易天平的操作是否规范？调平是否仔细？加绿豆是否慢慢加？如果有的组天平晃动厉害，引导学生检查放置是否平稳，重复实验。是否做到如实记录天平的平衡情况？
研讨三个问题学生能否用实验证据说理？如果只能说出现象说不出原因，需要追问：绿豆的质量和什么相等？两个桶的大小不同会影响实验结果吗？生活工具称质量的方法是否理解？

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