四上1.3《空气占据的空间会改变吗》教学设计

四上《空气》单元教学设计四上《空气》单元教学设计【教材简析】《空气占据的空间会改变吗》是本单元的第三课，指向课标学习内容要求2.3.5：知道有些物体的形状或大小发生了变化，如被切成小块、被挤压、被拉伸等，构成物体的物质没有改变；内容要求1.2.4：说明空气有质量并占有一定的空间，空气会充满各处。本课在学生已了解空气占据空间的基础上，进一步引导学生探究空气占据的空间是否能够改变。在聚焦环节，通过“将空塑料瓶竖直压入水中，仍有少量水进入”的现象，引发学生思考：“既然空气占满了瓶子的空间，为什么还会有水进入？”学生初步推测空气占据的空间可能被压缩，从而使水得以进入。在探索环节，学生通过三个活动逐步深入理解：首先，用手分别挤压装满空气和水的塑料瓶，感受两者在受压时的差异，初步感知空气占据的空间容易发生变化；接着，使用注射器定量研究，通过记录活塞推进前后的刻度变化，比较空气与水在受压时占据空间的不同表现；最后，用图示解释这一变化过程，进一步理解空气容易被压缩，而水很难被压缩的核心概念。在研讨环节，引导学生基于实验现象进行总结，认识到空气占据的空间会因外力作用而改变，并能够运用这一结论来解释挤压塑料瓶、压瓶入水和皮球充气等现象。在拓展环节中，学生通过制作“空气压缩枪”的小游戏，亲身体验压缩空气的应用，理解空气被压缩后能够产生弹力，同时强调实验安全。整节课通过观察、操作、图示和应用四个环节，帮助学生建构起“空气占据的空间会改变”这一科学概念。【学情分析】四年级学生通过前两课的学习，已经建立起“空气真实存在”并“占据空间”的前置概念。在《感受空气》一课中，他们通过压一压装有空气的塑料袋，已获得了空气“可以被压缩”的初步模糊感知，但这种感知更多停留在触觉层面，尚未升华为“空气占据的空间会发生改变”的清晰科学概念。学生往往难以解释其原理，甚至容易将“空间被压缩”与“空气被挤出”这两种现象混淆。【教学目标】1.通过挤压瓶子和注射器实验，知道空气占据的空间可以被压缩，而水占据的空间很难被压缩。2.通过注射器实验和图示解释，比较并解释空气与水被压缩时的差异，发展科学思维与探究能力。3.通过体验空气被压缩，认识到打气筒、气垫船等都是利用空气容易被压缩的原理，感悟科技发展对生活的影响。【教学重难点】教学重点：通过对比实验感知空气是容易被压缩的，且压缩的空气是具有弹性的，而水不容易被压缩。教学难点：解释空气为什么容易被压缩。【教学准备】教师：教学课件、水槽、演示用塑料瓶（2个）、注射器（2个）、烧杯、水、橙子皮等。学生：每组2个塑料瓶（1个装满空气、1个装满水）、2个相同的注射器、烧杯、水、实验记录单、橙子皮（每组1块）。【教学过程】一、聚焦情境，引发猜想（预设5分钟）材料准备：教学课件、空塑料瓶、装有水的水槽1.提问“前面我们知道了空气会占据空间，谁能结合生活中的例子来说一说？”（预设：气球充气会变大、杯子倒扣入水纸不湿。）2.出示空塑料瓶，瓶口朝下竖直压入水中，引导学生观察“无气泡冒出但有少量水进入”的现象，追问“空气明明占满了瓶子空间，为什么水还能进去？”3.学生交流，鼓励学生自由表达猜想。（预设：空气被挤小了、空气跑了一部分。）（板书课题）【设计意图】通过回顾旧知建立信心，利用矛盾现象（空气占满空间却有水进入）制造认知冲突，自然引出本课核心问题。从“已知”走向“未知”，激发探究欲望。二、探究实验，感知差异（预设22分钟）活动1：挤压塑料瓶——初步感知变化（预设5分钟）材料准备：教学课件、装满水和装满空气的塑料瓶1.每组领取装满空气和水的塑料瓶，用手分别挤压，感受手感的差异，观察瓶子的形状变化。2.学生操作，教师巡视指导，强调“用力适度，避免瓶子破损”。3.小组汇报。（预设：装空气的瓶子能捏瘪且松手弹回；装水的瓶子几乎捏不动，无明显变化。）4.小结：引导学生提出“空气占据的空间可能变小了，水占据的空间没变化”的猜想。【设计意图】通过简单易操作的对比实验，让学生直观感知空气与水的差异，降低抽象概念的理解难度。活动注重“动手体验”，符合四年级学生“从具象到抽象”的认知特点，为后续精准实验铺垫感性经验。活动2：注射器实验——定量验证特点（预设10分钟）材料准备：2个相同的注射器、烧杯、水、记录单1.出示两个相同的注射器，提问“怎样用注射器能更准确地观察空间变化？”，引导学生想到“控制变量”（抽入同样多的物质、相同力度挤压）。2.明确步骤：（1）分别抽进20mL空气和20mL水，记录初始刻度。（2）用手堵住管口，将注射器倒置在桌面上，慢慢用力压活塞至压不动，记录最终刻度。（3）为保证数据准确性，重复操作3次，取中间值。3.学生操作，教师重点指导“刻度读取”（视线与刻度线平齐）、“用力均匀”，提醒及时记录数据，对操作困难的小组进行个别帮扶。4.通过实物投影展示3-4组的记录单，引导学生对比数据。（预设：空气占据的空间明显减小，水占据的空间几乎不变。空气容易被压缩，水不容易被压缩。）【设计意图】从“定性感知”过渡到“定量探究”，提升实验的科学性。通过记录数据、汇总分析，培养学生的证据意识和数据分析能力。活动3：图示解释——具象化思维（预设7分钟）材料准备：教学课件、记录单1.用“○”表示空气微粒或者水微粒，出示注射器挤压前空气和水的微粒分布图，引导学生画出挤压后空气和水的微粒分布情况，标注空间大小变化（间距代表空间大小）。2.展示交流，选取2-3幅学生作品，引导学生描述“空气微粒间距变小，空间压缩；水微粒间距不变，空间不变”。3.用简化图示总结，强化“空气容易被压缩，水不容易被压缩”的微观理解。【设计意图】用图示将抽象的“空间变化”可视化，帮助学生梳理思维逻辑。通过学生自主绘画、交流，将内隐的思维外显化，突破“解释现象”的难点，同时培养学生的科学表达能力。三、研讨交流，深化认知（预设8分钟）材料准备：教学课件1.“挤压装空气的塑料瓶时，空气真的被压缩了吗？结合注射器实验数据说明理由。”（预设：注射器中空气刻度变小，说明空间被压缩，塑料瓶瘪了也是因为空气占据空间变小。）2.“装满空气的塑料瓶倒扣入水，为什么会有水进入？”（预设：水的压力让空气压缩，空间变小，水就占据了部分空间。）3.“鼓起来的皮球还能继续充气，这和空气的特性有什么关系？”（预设：空气容易被压缩，能占据更小的空间，所以能继续充入更多空气。）4.梳理结论：空气容易被压缩，所以它占据的空间会改变；而水不容易被压缩，所以它占据的空间几乎不会变。【设计意图】从验证核心概念，到应用概念解决初始问题，最后迁移至解释生活现象。整个过程要求学生调用实验证据（数据、图示）进行说理，体现了科学探究的完整性和思维深度。四、拓展应用，趣味延伸（预设3分钟）材料准备：教学课件、注射器、橙子皮1.出示安全提示卡，强调“注射器管口不能对着人”。教师演示正确操作姿势（管口朝下，远离人群）。2.每组用注射器吸入空气，用橙子皮堵管口，用力压活塞，观察橙子皮“发射”现象。3.提问“生活中还有哪些地方用到了空气容易被压缩的特性？”（预设：打气筒、篮球、气垫船）简要解释原理。【设计意图】通过趣味游戏巩固学生所学知识，使学生在游戏体验中持续保持探究热情。同时，紧密联系生活实际，引导学生将所学的科学知识运用到日常生活场景中，实现从科学知识学习到生活实践应用的转化，进而培养学生的应用意识。五、总结回顾，梳理收获（2分钟）1.提问：“这节课我们通过哪些实验发现了空气的秘密？核心结论是什么？”（预设：挤压塑料瓶、注射器实验；空气占据的空间会改变。）2.任务布置：回家找一找生活中哪些地方利用了“空气容易被压缩”的特性，并记录下“现象”和“你的解释”，下节课分享。【设计意图】通过简短回顾，强化课堂核心认知；课后任务将探究延伸到课外，培养“用科学眼光看生活”的习惯，让科学探究不局限于课堂，同时为下节课的交流互动铺垫素材。六、板书设计3.空气占据的空间会改变吗特征空气容易被压缩，有弹性水不容易被压缩3.空气占据的空间会改变吗特征空气容易被压缩，有弹性水不容易被压缩微粒数量、大小不变，间距变小原因向下压【疑难解答】在运用微粒理论解释空气压缩现象时，怎样帮助学生理解空气微粒的大小和数量恒定不变，仅仅是微粒间距发生了改变？在黑板上以固定大小的圆圈代表空气微粒，能够有效避免学生将注意力集中于因微粒大小变化而引发的占据空间大小的改变，从而引导学生更多地关注微粒的数量、间隙及分布情况，进而趋近于对该现象更为准确的解释。若有学生提出是微粒大小的变化致使空气占据空间大小改变，我们应当给予肯定，因为从学生的视角出发，这种解释具有一定的合理性，毕竟目前尚无直观可见的证据表明是微粒之间的间隙发生了变化。课后检测一、填空题（每空1分，共10分）1.声音是由物体产生的，声音是以形式传播的。2.力的单位是，简称，用符号表示。3.气球里的气体喷出时，会产生一个与喷出气体方向相反的推力，这个力叫做。物体形状被改变时产生的要恢复原来形状的力叫。4.花样游泳选手的头部潜入水中时，仍能跟随音乐起舞，这说明了能传播声音。5.小明早餐吃了一个鸡蛋、两片面包，喝了一杯牛奶，应该记录为种食物。6.在某种食物上滴碘酒后变蓝色，说明该食物中含有。二、选择题（每空1.5分，共45分）7.用敲击后的音叉轻轻触碰水面，我们会观察到的现象是（）。A.水面会下降B.水面平静C.水面会溅起水珠产生波纹，并向外扩散8.自制动力小车在行驶过程中不能走直线，原因可能是（）。A.气嘴孔太小B.车轴不正C.轮子太大9.我们说话的声音主要是靠（）振动产生的。A.舌头B.嘴唇C.声带10.能提高肺活量的做法是（）。A.每天多吃零食B.每天多读书C.每天坚持体育锻炼11.人剧烈运动后，呼吸次数增加是因为运动时需要消耗更多的（）。A.氧气B.氮气C.二氧化碳12.一天中我们吃最多的食物是（）。A.谷薯类B.蔬菜类C.油和盐13.我们吃食物时主要依靠（）来撕碎食物。A.臼齿B.门齿C.犬齿14.下列选项中，（）不是保护呼吸器官的正确做法。A.新冠疫情期间，出门戴口罩B.经常开窗通风C.抽烟15.下列食物中含丰富维生素的是（）。A.牛肉B.胡萝卜C.鸡蛋16.下列车利用人力前进的是（）。A.马车B.轿车C.手推车17.小明用橡皮筋自制了一个小乐器，要让橡皮筋发出更高的声音，他应该（）。A.用力拨动橡皮筋B.把橡皮筋放松一些C.把橡皮筋拉紧一些18.熟透了的橘子离开树枝后，总是落向地面，这是由于橘子受到（）的作用。A.拉力B.重力C.推力19.运动的物体具有能量（动能）。下列物体具有动能的是（）。A.放在桌上的铅笔盒B.地面上的桌子C.正在行驶的轿车20.用气球驱动小车时，小车的运动方向与气流喷出方向（）。A.相同B.相反C.不一定21.下列声音比较悦耳的是（）。A.下课时班级的吵闹声B.睡前的轻音乐C.飞机的轰鸣声22.2020年11月24日凌晨4时30分，长征五号运载火箭在中国文昌航空发射场点火，搭载嫦娥五号探测器顺利发射升空。火箭发射时，是靠（）向前运动的。A.重力B.反冲力C.摩擦力23.宇航员在月球上不能直接交流是因为声音无法在（）传播。A.空气中B.地面上C.真空里24.教室里，老师上课时，大家都能听到他的声音，说明声音的传播方向是（）。A.四面八方B.只向前C.只向后25.在耳朵的各部分结构中，能将声波转化为振动的是（）。A.耳道B.鼓膜C.听觉神经26.物体间产生的摩擦力，往往会（）物体运动。A.加快B.阻碍C.不影响27.猫的耳朵会转动、耳郭大，周围出现声音时，只要转动耳朵就能听到。耳郭的主要作用是（）。A.收集声音B.传播声音C.产生声音28.用相同的力击打右图所示的空心钢管，发出的声音最高的是（）。A.最长的钢管B.最短的钢管C.长度居中的钢管29.在安静状态下，人每分钟呼吸（）次左右。A.5B.20C.6030.在测量肺活量时，下列做法正确的是（）。A.吸气时只吸一小口B.吸气、呼气两次C.呼气时尽量将肺部气体全部呼出31.在一定限度内，橡皮筋拉的越长，产生的弹力（）。A.越大B.不变C.越小32.下列饮食方法科学合理的是（）。A.只吃水果、蔬菜B炒菜时多加油和盐C荤素搭配，让营养均衡33.呼气时，胸腔会（），膈肌会（）。（）A.收缩，上升B.收缩，下降C.扩张，上升34.在一个塑料袋里装上水、切成小块的馒头和煮熟的蔬菜，然后反复揉挤这个袋子。这个实验模拟的是食物在()里的消化过程。A.口腔B.食道C.胃35.下列选项中，()是为了减小摩擦力。A.轮胎上细密的花纹B.浴室脚垫做得凸凹不平C.旅行箱上装有小滚轮36.下列物体中，没有产生弹力的是（）A.压弯的直尺B.保持原状的弹簧C.拉开的弓三、填图题（每空1分，共6分）37.观察右图弹簧测力计，将各部分名称填入括号中。从图中可知，该弹簧测力计的最大测量值是N。四、探究题（每空1.5分，共33分）38.根据研究，人呼吸时吸进去的气体和呼出的气体成分含量会发生一定的变化，如下表所示。氮气氧气二氧化碳其他气体吸进人体的气体78%21%0.03%0.97%呼出体外的气体78%16%4%2%（1）由表中数据可知，我们呼出的气体和吸进的气体相比，含量减少的是，含量增加的是和其他气体，含量不变的是。（2）人的呼吸实际上是在进行气体交换，使（）进入血液，同时排出二氧化碳A.氧气B.氢气C.氮气（3）在人体的器官中，气体交换的场所是（）。A.胃B.肺C.心脏39.小亮同学使用鼓和泡沫小球研究声音，仪器装置如右图所示。请思考并回答下列问题。泡沫小球鼓（1）在鼓面上放泡沫小球，轻轻敲击鼓面泡沫小球鼓A.会跳动B.位置不变C.只会滚动（2）泡沫小球在实验中所起的作用是（）。A.使振动现象更明显B.为了美观C.检测声音的高低（3）用大小不同的力敲击鼓面，可以观察到的现象是（）。A.泡沫小球跳动的幅度不同B.泡沫小球跳动的幅度相同C.泡沫小球不会跳动（4）从实验中发现，越用力敲击鼓，鼓面振动幅度越大，发出的声音就越，敲击鼓面越轻，鼓面振动幅度越小，发出的声音越。40.在模拟搬重物的实验中，小明将装有钩码的长方形纸盒放在木板上，并用弹簧测力计测得向前拉动纸盒时的拉力（如下图）。（1）上图中，弹簧测力记的示数为（）牛。A.0.9B.1.1C.1.2（2）关于“拉力的测量和读数”，下列说法正确的是（）。A.测量前，先检查弹簧测力计的指针是否指在“0”刻度B.测量的拉力可以超过弹簧测力计刻度的最大值C.读数时，视线高于指针（3）实验中，如果给纸盒安装轮子，这时测得向前拉动纸盒的力将（）。A.变大B.变小C.保持不变（4）生活中有许多改变摩擦力大小的做法，下列做法能增大摩擦力的是（）。A.在鞋底刻上花纹B.在车轮和轴之间安装滚珠轴承C.在齿轮之间加润滑油41.铝片琴是一种常见的乐器，它由长短不同的铝片构成（如下图）。（1）用相同大小的力从长到短依次敲击铝片，声音的变化是（）。A.从低到高B.从高到低C.从强到弱（2）小亮用铝片琴演奏了歌曲《小星星》中的一段旋律，其中音高最高的是。（填简谱）1155丨665-丨4433丨221-丨（3）曲子结尾处，小亮停止敲击铝片琴，可琴声还能持续一会儿，主要原因是（）。A.铝片还在振动B.人们还沉浸在音乐中C.空气能传播声音42.让小车从同一个斜面的同一高度处滑下，沿不同材料的平面运动，小车最后停留的位置如右图所示。（1）实验中，让小车从同一个斜面的同一高度处滑下，目的是使小车达到平面时具有相同的（）。A.重力