2025 小学四年级科学下册针筒抽水空气占据空间实验课件

一、实验背景：为什么选择针筒抽水实验？演讲人04/实验实施：从操作到思维的深度探究03/实验准备：细节决定探究质量02/教学目标：三维目标下的素养落地01/实验背景：为什么选择针筒抽水实验？06/拓展应用：从课堂到生活的迁移05/现象分析：从观察到结论的逻辑建构目录07/总结提升：科学概念与探究方法的双重收获2025小学四年级科学下册针筒抽水空气占据空间实验课件作为一名从事小学科学教育十余年的教师，我始终相信：最好的科学课，是让孩子用双手触摸知识，用眼睛发现规律，用思维建构概念。今天要分享的“针筒抽水空气占据空间实验”，正是基于四年级学生的认知特点设计的经典探究活动。它不仅能帮助学生从“空气看不见”的误区中走出来，更能让他们在动手操作中深刻理解“空气占据空间”这一核心概念。接下来，我将从实验背景、教学目标、准备与实施、现象分析、拓展应用、总结提升六个维度展开，带大家完整梳理这节课的设计逻辑。01实验背景：为什么选择针筒抽水实验？1基于课标与教材的定位《义务教育科学课程标准（2022年版）》在“物质科学领域”明确要求，四年级学生需“知道空气具有质量并占有一定的空间，空气的空间可以被压缩或扩张”。教科版四年级下册《空气》单元中，“空气占据空间吗”是核心课时，而针筒抽水实验是教材推荐的关键探究活动。选择这一实验，既是落实课标的必然要求，也是衔接教材知识体系的重要环节。2基于学生认知的适配性四年级学生已通过“感受空气流动”“观察风的形成”等活动，对空气的存在有了直观体验，但普遍存在两个认知误区：一是认为“空气没有形状，所以不占空间”；二是混淆“空气能流动”与“空气不占空间”的概念。针筒作为常见的实验工具，透明、易操作，能让学生直观看到“看不见的空气”如何通过活塞的移动“显形”，恰好能突破这两个认知障碍。3基于科学思维的培养价值该实验包含对比实验设计（空气与水的占据空间对比）、变量控制（针筒容量、活塞初始位置）、现象观察（活塞能否推动）、逻辑推理（从“推不动”到“空气占据空间”的因果关联）等要素，能系统培养学生“观察—提问—实验—分析—结论”的科学探究能力，符合“用探究学科学”的课程理念。02教学目标：三维目标下的素养落地1知识目标对比空气与水在“占据空间”特性上的差异（空气易被压缩，水不易被压缩）；能用“空气占据空间”解释生活中“杯子倒扣入水不湿纸”“吸管喝饮料”等现象。明确“空气占据空间”的科学概念，理解“占据空间”指物质对空间的实际占有；2能力目标掌握针筒实验的规范操作（抽拉活塞、密封端口、观察刻度变化）；学会用文字、图画记录实验现象，用“因为…所以…”句式描述现象与结论的关系；初步具备设计简单对比实验的能力（如“针筒内空气多少对活塞推动难度的影响”）。3情感态度目标01激发对“看不见的物质”的探究兴趣，体会“现象背后有规律”的科学魅力；02培养实证意识，形成“用实验数据支持观点”的思维习惯；03感受科学与生活的紧密联系，主动观察生活中的“空气占据空间”现象。03实验准备：细节决定探究质量1材料清单（以4人小组为单位）|物品|规格/说明|数量|设计意图||-----------------|---------------------------|-------|---------------------------||透明针筒|10ml或20ml，带清晰刻度|2个/组|透明材质便于观察活塞移动；刻度辅助量化分析||红色食用色素水|常温，色素浓度适中|50ml/组|与无色空气形成对比，明确“水-空气”界面||橡胶塞/手指|橡胶塞（匹配针筒口径）或干净手指|1个/组|密封针筒端口，防止空气/水泄漏|1材料清单（以4人小组为单位）|实验记录单|含“操作步骤”“现象描述”“我的发现”三栏|1张/组|引导有序记录，避免观察碎片化||安全提示卡|标注“不指向他人”“轻推活塞”|1张/组|强化实验安全意识|2教师预实验要点04030102在正式上课前，我会提前进行3次预实验，重点关注：针筒密封性：用手指堵住针筒口，用力推活塞，松开后活塞应缓慢回弹（若立即弹回，说明漏气，需更换针筒）；染色水浓度：过淡则水与空气界面不清晰，过浓可能遮挡刻度，需调试至“浅红但可见刻度”；学生操作难点预判：推测学生可能出现“抽拉活塞过猛导致针筒脱落”“密封时手指未完全堵住”等问题，需在操作前强调规范。04实验实施：从操作到思维的深度探究1情境导入：制造认知冲突（5分钟）“同学们，老师这里有一个杯子，里面放了一张纸。如果我把杯子倒扣进水里，纸会湿吗？”（演示实验：将纸团塞在杯底，倒扣垂直压入水槽，取出后纸未湿）“为什么水没进到杯子里？难道杯子里有什么东西挡住了水？”通过“不湿的纸”现象引发疑问，学生可能回答“杯子里有空气”，顺势提出核心问题：“空气真的会占据空间吗？我们用针筒来做实验验证！”2实验一：空气与水的占据空间对比（15分钟）操作步骤：（1）取两个针筒，标记为A（空气）、B（水）；（2）A针筒：拉活塞至10ml刻度，用橡胶塞密封端口（确保无漏气）；（3）B针筒：将活塞推到底，插入红色水中，拉活塞至10ml刻度（针筒内全是水），用橡胶塞密封；（4）小组合作：一人固定针筒，一人缓慢推活塞，观察活塞能否推动，记录现象（如表1）。表1空气与水的占据空间对比实验记录|针筒类型|初始体积（ml）|推动活塞时的感觉|最终体积（ml）|我的发现|2实验一：空气与水的占据空间对比（15分钟）|----------|----------------|------------------|----------------|----------||A（空气）|10|有阻力，可推动|约5|||B（水）|10|几乎推不动|10（无变化）||教师引导提问：“A针筒的活塞为什么能推动？推动后体积变小，里面的空气变少了吗？”（引导学生意识到空气被压缩，数量未变，只是占据的空间变小）“B针筒的活塞推不动，说明水占据的空间能被压缩吗？”（对比得出“水不易被压缩，空气易被压缩，但两者都占据空间”）3实验二：针筒内空气与水混合的现象（10分钟）操作步骤：（1）取一个针筒，拉活塞至5ml刻度（吸入空气），再插入水中拉活塞至10ml刻度（此时针筒内有5ml空气+5ml水）；（2）用橡胶塞密封端口，缓慢推活塞，观察活塞移动情况及水、空气的体积变化。现象观察要点：活塞能推动，但阻力比纯空气针筒大；推动后，空气体积减小（如从5ml变为2ml），水体积基本不变（仍为5ml）；松开活塞后，活塞会部分回弹（空气恢复部分体积）。思维进阶提问：3实验二：针筒内空气与水混合的现象（10分钟）“为什么混合针筒的活塞能推动，但比纯空气针筒难？”（水不易压缩，空气易压缩，两者共同占据空间，推动时需压缩空气，而水“顶住”了部分压力）“如果针筒内空气更多（如8ml空气+2ml水），推动活塞会更轻松还是更困难？”（鼓励学生预测并验证，培养变量控制意识）4实验三：空气占据空间的“显性”验证（8分钟）拓展操作：将针筒内吸入10ml空气，密封后，把针筒尖端插入红色水中，缓慢拉活塞（如图1）。预期现象：拉活塞时，针筒内体积变大（如从10ml变为15ml），水中出现气泡（空气被“拉”大，占据更多空间，外部空气无法进入，水被压入针筒填补空间？不，实际是：密封针筒拉活塞，内部空气体积变大，压强减小，外部大气压将水压入针筒。但需简化解释：“拉活塞时，空气占据的空间变大，需要更多空间，所以水被吸进来了。”）设计意图：通过“拉活塞吸水”的逆向操作，进一步验证“空气占据的空间可扩张”，完善“空气占据空间且空间可变化”的认知。05现象分析：从观察到结论的逻辑建构1核心概念的提炼通过三组实验，引导学生用“现象链”推导结论：1现象1：纯空气针筒推活塞时，活塞能移动但有阻力，体积减小→说明空气占据的空间被压缩；2现象2：纯水针筒推活塞时，活塞几乎不动→说明水占据的空间不易被压缩；3现象3：空气与水混合针筒推活塞时，空气体积减小、水体积不变→说明空气和水同时占据空间，各自特性不同；4结论：空气像水一样，会占据空间；空气占据的空间可以被压缩或扩张，水占据的空间不易被压缩。52常见误区的澄清针对学生可能提出的疑问：“针筒里的空气被推动后‘消失’了吗？”→引导观察松开活塞后活塞回弹（空气恢复体积），说明空气并未消失，只是被压缩；“空气看不见，怎么证明它在针筒里？”→对比“针筒推到底（无空气）时活塞能轻松推到底”与“针筒有空气时推活塞有阻力”，用“阻力”作为空气存在的证据；“为什么杯子倒扣入水时纸不湿？”→联系实验结论：杯子里的空气占据空间，阻止水进入，所以纸没湿（可现场再次演示，让学生用“空气占据空间”解释）。06拓展应用：从课堂到生活的迁移1生活中的“空气占据空间”现象吸管喝饮料：吸走吸管内空气，空气占据的空间减小，外部大气压将饮料压入吸管；1打气筒打气：向下压活塞时，打气筒内空气被压缩（占据的空间减小），通过管子进入轮胎，轮胎内空气增多，占据的空间增大；2真空包装：抽出包装袋内空气，空气占据的空间减小，包装袋被压扁，便于储存；3吹气球：向气球内吹气，空气进入后占据空间，气球膨胀。42课后探究任务家庭实验：用透明塑料瓶、吸管、橡皮泥设计“空气占据空间”的小实验（如“会喷水的瓶子”：在瓶中装半瓶水，插入吸管并用橡皮泥密封瓶口，挤压瓶子，观察水从吸管喷出——挤压时瓶内空气被压缩，占据的空间减小，将水挤入吸管）；现象记录：一周内记录3个生活中“空气占据空间”的现象，用图文结合的方式解释原理（如“给钢笔吸墨水”“茶壶盖上的小孔”）。07总结提升：科学概念与探究方法的双重收获总结提升：科学概念与探究方法的双重收获本节课通过“针筒抽水”这一经典实验，我们共同经历了“观察现象—提出问题—设计实验—收集证据—得出结论—联系生活”的完整探究过程。核心收获有两点：1科学概念的建构我们用实验证明了“空气虽然看不见、摸不着，但和水一样会占据空间”，且空气占据的空间可以被压缩或扩张。这一发现打破了“看不见的东西不占空间”的固有认知，让我们对“物质”的理解更全面。2科学方法的习得实验中