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3.9《空氣的熱脹冷縮》教案設計
課題 空氣的熱脹冷縮 單元 第三單元 學科 科學 年級 四年級
核心 素養 目標 科學觀念： （1）認識氣體一般具有熱脹冷縮的性質。 （2）知道空氣的流動形成風。 科學思維：運用分析、比較、推理與概括等方法，歸納出空氣有熱脹冷縮性質。 科學實踐： （1）設計實驗，研究空氣受熱遇冷變化。 （2）能作風的形成模擬實驗，觀察并描述實驗現象。 責任態度：體會科學探究樂趣。
重點 （1）認識氣體一般有熱脹冷縮的性質。 （2）能描述熱空氣上升的現象，知道空氣的流動是風形成的原因。
難點 （1）設計實驗，研究空氣受熱遇冷變化。 （2）能作風的形成模擬實驗，觀察并描述實驗現象。
教學準備
一、引入聚焦
上節回顧
熱脹冷縮是指物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮的特性。
銅球加熱會變大，冷卻后又變回原來的體積。
思考：打乒乓球時，球癟了但并沒有破，怎樣能讓球鼓起來？
科學實踐
（一）研究空氣受熱遇冷的變化
觀察空氣是否熱脹冷縮
假設：空氣具有熱脹冷縮的性質。
如果瓶內的空氣體積膨脹，瓶內的空氣就會往外擠。只要想辦法觀察到瓶內的空氣往外跑，我們就知道瓶里的空氣在膨脹了。
討論：空氣是看不見的，我們怎么知道空氣具有熱脹冷縮的性質呢？
常見的方法：
通過容器的鼓凹來發現。空氣總是充滿容器的空間，當容器凹下去時，說明體積變小；當容器鼓起來時，說明體積變大。
借助其他能鼓凹的物體來發現，可以在燒瓶口上套小氣球。
用紅墨水封口的液體熱脹冷縮裝置，觀察移動情況。
探究實驗
注意事項：
氣球皮不要漏氣；
注意安全，小心熱水；
注意觀察，做好記錄。
觀看視頻
實驗結果：當空氣受熱時，氣球會膨脹，說明空氣體積增大了；當空氣受冷時，氣球會縮小，說明空氣體積減小了。
與水相比，空氣的熱脹冷縮有什么特別的地方？
與水相比，空氣變化得更快，體積變化比水更明顯。
怎樣解釋熱脹冷縮現象
常見的物體都是由微粒組成的，而微粒總在那里不斷地運動著。
游戲：請一部分同學扮作空氣微粒，站在中間，另一部分同學則手拉手繞著“微粒”圍成一圈，作為“氣球”。當“空氣微粒”安靜地挨個站在中間時，拉手的同學需要圍成多大的圈？然后請“空氣微粒”們手舞足蹈或作劇烈運動，拉手的同學需要圍成多大的圈？
小結：物體的熱脹冷縮和微粒運動有關：當物體吸熱升溫以后，微粒加快了運動，微粒之間的距離增大，物體就膨脹了；當物體受冷后，微粒的運動減慢，微粒之間的距離縮小，物體就收縮了。
空氣的熱脹冷縮微粒運動
實驗結論
空氣的熱脹冷縮和微粒運動有關，氣體受熱，微粒運動加快，微粒間距離增大，氣體體積膨脹；氣體受冷，微粒運動減慢，微粒間距離縮小，氣體體積收縮。
（二）風是怎樣形成的
二、風是怎樣形成的
實驗材料：鐵架臺、紙條、紙蛇、蠟燭、酒精燈、火柴等。
實驗方法：點燃紙條和紙蛇下面的蠟燭和酒精燈，分別觀察到什么現象？
明確：紙條四處飄動，紙蛇會扭動。
思考：紙條和紙蛇為什么會動？
做個小實驗。
將手放到蠟燭火焰側面和上方不灼手的位置，有什么感覺？
根據實驗現象與觀察發現，嘗試解釋孔明燈和熱氣球為什么能在空氣中上升。
提示：
相傳，孔明燈是諸葛亮發明的，用來傳遞作戰信息。不能隨處燃放孔明燈，以防發生火災。
思考：紙條和紙蛇會動，是因為下方的熱空氣在上升。想一想，蠟燭或酒精燈上方的冷空氣哪去了？
做風的形成模擬實驗
實驗材料：風的成因實驗器(觀煙箱)、火柴、蠟燭、一截檀香
實驗步驟
點燃實驗箱外的香，但不點燃箱內的蠟燭，觀察現象。
同時點燃香和蠟燭，觀察現象。
注意：香的高度不超過小孔高度！
實驗演示：播放視頻
動手實驗，觀察實驗中香產生的煙是怎樣流動的。注意用火安全。
明確：點燃蠟燭前，香的煙向上升起；點燃蠟燭后，香的煙橫著流入觀煙箱。
（5）根據實驗現象，我們能解釋風是怎樣形成的嗎？
明確：點燃實驗箱內的蠟燭后，蠟燭附近的空氣被加熱會上升，這時實驗箱外的冷空氣就 流進來，補充熱空氣上升留下的空間。于是，空氣在水平方向流動起來，就形成了風。
三、拓展與應用：氣溫與風向
據觀測，在海濱地區，白天陸地上的氣溫比海面上的高；而到夜晚，海面上的氣溫比陸地上的高。據此，我們能推測海濱地區白天與夜晚的風向嗎
四、課堂練習
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共36張PPT)
三、加熱與冷卻
3.9 空氣的熱脹冷縮
核心素養目標
科學觀念：
（1）認識氣體一般具有熱脹冷縮的性質。
（2）知道空氣的流動形成風。
科學思維：運用分析、比較、推理與概括等方法，歸納出空氣有熱脹冷縮性質。
科學實踐：
（1）設計實驗，研究空氣受熱遇冷變化。
（2）能作風的形成模擬實驗，觀察并描述實驗現象。
責任態度：體會科學探究樂趣。
熱脹冷縮是指物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮的特性。銅球加熱會變大，冷卻后又變回原來的體積。上節回顧聚焦導入聚焦導入打乒乓球時，球癟了但并沒有破，怎樣能讓球鼓起來？觀察空氣是否熱脹冷縮
假設：空氣具有熱脹冷縮的性質。
如果瓶內的空氣體積膨脹，瓶內的空氣就會往外擠。只要想辦法觀察到瓶內的空氣往外跑，我們就知道瓶里的空氣在膨脹了。
科學實踐
一、研究空氣受熱遇冷的變化
討論：
空氣是看不見的，我們怎么知道空氣具有熱脹冷縮的性質呢？
科學實踐
常見的方法：
1.通過容器的鼓凹來發現。空氣總是充滿容器的空間，當容器凹下去時，說明體積變小；當容器鼓起來時，說明體積變大。
2.借助其他能鼓凹的物體來發現，可以在燒瓶口上套小氣球。
3.用紅墨水封口的液體熱脹冷縮裝置，觀察移動情況。
科學實踐
探究實驗
實驗器材
實驗步驟
空氣會熱脹冷縮嗎
燒瓶、水、氣球、錐形瓶
把氣球皮套在錐形瓶的瓶口處，把裝有空氣的錐形瓶分別放在裝有熱水、常溫下的水、冰水里2-5分鐘，觀察氣球皮的變化。
科學實踐
注意事項：
1.氣球皮不要漏氣；
2.注意安全，小心熱水；
3.注意觀察，做好記錄。
科學實踐
科學實踐
氣球
熱 水
空氣
觀
察
常 溫
冰 水
熱 水
常 溫
冰 水
科學實踐
實驗結果：
當空氣受熱時，氣球會膨脹，說明空氣體積增大了；當空氣受冷時，氣球會縮小，說明空氣體積減小了。
科學實踐
與水相比，空氣的熱脹冷縮有什么特別的地方？
與水相比，空氣變化得更快，體積變化比水更明顯。
科學實踐
怎樣解釋熱脹冷縮現象
常見的物體都是由微粒組成的，而微粒總在那里不斷地運動著。
科學實踐
游戲：
請一部分同學扮作空氣微粒，站在中間，另一部分同學則手拉手繞著“微粒”圍成一圈，作為“氣球”。當“空氣微粒”安靜地挨個站在中間時，拉手的同學需要圍成多大的圈？然后請“空氣微粒”們手舞足蹈或作劇烈運動，拉手的同學需要圍成多大的圈？
科學實踐
安靜時
運動時
科學實踐
物體的熱脹冷縮和微粒運動有關：當物體吸熱升溫以后，微粒加快了運動，微粒之間的距離增大，物體就膨脹了；當物體受冷后，微粒的運動減慢，微粒之間的距離縮小，物體就收縮了。
科學實踐
受冷時
受熱時
空氣的熱脹冷縮微粒運動
科學實踐
實驗結論
空氣的熱脹冷縮和微粒運動有關，氣體受熱，微粒運動加快，微粒間距離增大，氣體體積膨脹；氣體受冷，微粒運動減慢，微粒間距離縮小，氣體體積收縮。
科學實踐
風是怎樣形成的
鐵架臺
紙條
紙蛇
蠟燭
酒精燈
認識實驗材料
科學實踐
實驗方法
點燃紙條和紙蛇下面的蠟燭和酒精燈，分別觀察到什么現象？
紙條四處飄動
紙條會扭動
科學實踐
紙條和紙蛇為什么會動？
將手放到蠟燭火焰側面和上方不灼手的位置，有什么感覺？
做小實驗
感覺到蠟燭上的熱氣往上升！
科學實踐
根據實驗現象與觀察發現，嘗試解釋孔明燈和熱氣球為什么能在空氣中上升。
孔明燈和熱氣球上升，是利用了熱空氣上升的原理。
相傳，孔明燈是諸葛亮發明的，用來傳遞作戰信息。
不能隨處燃放孔明燈，以防發生火災。
科學實踐
紙條和紙蛇會動，是因為下方的熱空氣在上升。想一想，蠟燭或酒精燈上方的冷空氣哪去了？
我想熱空氣上升，冷空氣下降。
科學實踐
做風的形成模擬實驗
實驗材料：風的成因實驗器(觀煙箱)、火柴、蠟燭、一截檀香
實驗步驟：
點燃實驗箱外的香，但不點燃箱內的蠟燭，觀察現象。
同時點燃香和蠟燭，觀察現象。
香的高度不超過小孔高度！
科學實踐
實驗演示
科學實踐
動手實驗，觀察實驗中香產生的煙是怎樣流動的。
香的煙向上升起
香的煙橫著流入觀煙箱
科學實踐
根據實驗現象，我們能解釋風是怎樣形成的嗎？
點燃實驗箱內的蠟燭后，蠟燭附近的空氣被加熱會上升，這時實驗箱外的冷空氣就流進來，補充熱空氣上升留下的空間。于是，空氣在水平方向流動起來，就形成了風。
科學實踐
拓展應用一、知識廣場1.相傳孔明燈是諸葛亮發明的,他根據_________的現象,在點燃蠟燭上加一個罩，就使整個裝置在空中飄起來,用于___________。2.在實驗箱中模擬風的形成。點燃蠟燭后，蠟燭附近的空氣被加熱并______,這時實驗箱外的______就流進來,補充______上升留下的空間，于是空氣在水平方向流動起來,形成了風。課堂練習熱空氣上升傳遞作戰信息上升冷空氣熱空氣二、判斷大廳1.在點燃的酒精燈上方懸掛--條紙蛇,紙蛇會轉動起來。( )2.熱空氣會下降。( )3.熱氣球應用了冷空氣會上升的原理。( )4.受熱后的空氣比冷空氣輕。( )5.氣溫與風向沒有關系。( )6.放孔明燈很有趣,我們可以隨處燃放孔明燈。( )√課堂練習XX√XX三、選擇樂園1.暖氣片應該安裝在房間的( )。A.低處B.高處C.中間2.風是空氣( )形成的。A.流動B.壓縮C.下降.3.炎熱的夏季，為了使整個房間變得涼爽，應該將空調安裝在房間的( )。A.低處B.高處C.中間課堂練習AAB4.下列選項中,不屬于氣體受熱膨脹現象的是( )。A.氫氣球升到高空后會爆裂B.氣球在太陽暴曬下體積增大C.夏天自行車車胎打氣太足容易爆裂5.把肥皂液抹在燒瓶口，形成肥皂膜。將燒瓶放人熱水中，能觀察到( )。A.肥皂膜向燒瓶內凹陷B.肥皂膜沒有發生變化C.肥皂膜膨脹形成肥皂泡課堂練習AC四、問題城堡1.用冰塊冷卻食物，食物應放在冰塊的上方還是下方 為什么 2.簡單說一說孔明燈能夠升空的原因。3.在海濱地區,白天與夜晚的風向各是怎樣的 課堂練習下方。因為被冰塊冷卻的空氣會下沉，食物放在冰塊的下方才能被下沉的冷空氣包圍，從而達到冷卻的目的。孔明燈的下方有-團火.能夠持續加熱孔明燈內部的熱空氣,空氣受熱后,就會使孔明燈升上天空。在海濱地區,白天陸地的氣溫比較高:而到夜晚，海面的氣溫則比陸地高。氣溫高的地方空氣受熱上升.冷空氣就會從氣溫低的地方流過去補充,從而形成風。所以白天的風是從海面吹向陸地的.夜晚的風是從陸地吹向海面的。五、實驗探究1.風的形成模擬實驗。(1)實驗過程:①用小刀將大可樂瓶的底部裁掉。②用小刀在大可樂瓶底部沿瓶壁向上大約6厘米處,刻一個直徑約2厘米的圓孔。③在瓶口處用膠帶粘上一張折疊的小紙條。④點燃蠟燭.蚊香。⑤用可樂瓶罩住蠟燭,將蚊香冒煙處接近可樂瓶瓶壁的圓孔約1厘米處。課堂練習(2)實驗現象:蚊香的煙_______，瓶口處的紙條在_______。(3)實驗結論:蠟燭點燃后，瓶內的空氣變成_______,熱空氣比冷空氣_______,會順著瓶口________，_______則會由側面的圓孔流進去補充,這樣就形成了風。2.將套有氣球的空錐形瓶分別放人盛有熱水、冰水、常溫水的燒杯中,觀察到產生如圖所示現象,請根據圖示現象在圖下面的橫線上注明水的狀態。(選填“熱水”“冰水”或“常溫水”)課堂練習往瓶子里飄上下晃動熱空氣輕上升冷空氣從左到右依次填：熱水、常溫水、冰水。

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