3．热空气和冷空气

【教材分析】

《热空气和冷空气》是苏教版小学科学三年级上册第一单元《认识空气》第3课的内容。《认识空气》单元的内容是根据小学科学课标“物质科学”领域的重要概念3“空气是一种常见而重要的混合物质”来建构的。在一年级的学习中，学生认识了空气在颜色、状态、气味等方面的特征，本课是在学生认识了空气具有流动性的基础上的一个延伸，从空气的流动性引入空气受热和受冷时会怎样流动为话题，指导学生用实验、观察等方法，认识到同体积的热空气比冷空气轻，热空气会上升、冷空气会下沉，进而认识地球各个地方冷热不同，造成空气冷热不均，导致了冷暖空气的循环流动而形成风。

教材安排了四个方面的教学内容供学生探究，第一，认识热空气是怎样流动；第二，观察冷热空气的对流，研究热空气上升的原因；第三，制作观察空气流动的简易装置；第四，解释现象，推想风的成因，列举生活中常见的形成风的方法。

【学情分析】

学生是科学学习和发展的主体，必须依据学生身心发展和学习的特点，充分激发学生的主动意识和进取精神，把学生原有的生活经验提升到应用科学的方法认识物质性质的层面上来。通过二年的学习，三年级学生已经有了学习科学课的基础，也具备了一定的科学学习方法。但对于“热空气比冷空气轻，会上升”的性质学生难以通过感官直接感知，所以本课的教学设计要围绕学生的认知规律来进行，在教师的引导下，通过实验和分析进行认知。

【教学目标】

科学知识：

1．知道热空气比冷空气轻，会上升。

2．知道当温度有冷热差别时，空气就会流动。

科学探究：

学会做热空气上升的实验。

科学态度：

1．对于温度带给空气的变化具有好奇心和探究欲，主动参与探究. 积极分享成果。

2．能够细致地观察，如实地记录和描述，理性地分析实验现象。

科学、技术、社会与环境( STSE )：

了解“热空气上升” 原理在实际生活中的用途，感受科学和技术对人类生活的影响。

【教学重点】

知道热空气上升，冷空气下沉。热空气上升是因为同体积的热空气比冷空气轻。

【教学难点】

通过实验认识冷热空气的流动规律。

【教学准备】

教师材料：教学课件，视频（冷热空气对流、风的形成），集气瓶，毛玻璃片，热水、冷水等。

学生材料：蜡烛、火柴、纸蛇、热气球袋（点热气球用两根蜡烛效果好）、纸筒、线香、风的形成材料。

【教学时间】

2课时

【教学过程设计】

第一课时

一、导入新课

1．师：通过上两课的学习，我们了解了空气的性质，空气除了能占据空间，有质量，还具有什么性质呢？

生：会流动。

2．师：点燃酒精灯观察的四周有什么？（生：空气）

3．点燃酒精灯后，酒精灯周围的空气有什么变化？（生：变热了）

4．师：酒精灯周围的空气被加热了就变成了热空气，热空气会怎样流动呢？这就是我们今天要共同探究的内容《热空气和冷空气》（板书课题）。

［设计意图：通过复习，为实验中判断热空气的运动方向奠定基础。］

二、提出问题，合理猜测，实验探究

1．师：酒精灯周围的空气被加热变成了热空气后会怎样流动呢？大家来猜一猜。

生：向上、向……

2．师：要怎样用实验证明我们的猜测呢？请阅读课本P₇页，小组讨论，比一比哪个小组想到的方法又好有多。

学生小组讨论，汇报讨论结果。

生1：我们小组的想法是：点燃酒精灯，在酒精灯的火焰上方撤一些很轻的碎屑状的东西，观察它们是怎样运动的。

生2：我们小组的想法是：点燃酒精灯，在酒精灯的火焰上方放一个会很轻的会转动的物体。

生3：我们小组的想法是：点燃酒精灯，在酒精灯的火焰上方放一个很轻的塑料，看塑料袋会不会“飞起来”。

3．师：大家的想法都不错，老师这也有一个想法：点燃一支酒精灯，然后把手放在酒精灯火焰周围的不同方位，感受热风往哪个方向流动。

4．师：下面，我们就通过实验来验证我们的想法，每个小组选择一种方案进行实验。实验时请注意：①不点燃酒精灯前，现将实验物品放到酒精灯上方，观察现象，并进行记录；②组员做好分工，密切合作；③认真观察，用自己喜欢或擅长的方式如实记录实验现象；④注意安全，准备一块湿毛巾，发生意外时迅速将湿毛巾盖在火焰上或将燃烧物丢在地上，然后远离燃烧物，不要伤到自己或引燃其他物品。

5．学生进行实验：纸蛇转动的实验、感受热风流动的实验。教师参与到学生的实验中进行指导。

6．教师演示：模拟热气球上升的实验。

［设计意图：纸蛇转动的实验、感受热风流动的实验较为简单，在教师指导下，学生能顺利完成实验并进行记录，而模拟热气球上升的实验对于三年级的学生来说难度较多，有一定危险性，通过教师的演示可以提高实验的成功率。］

7．师：通过刚才的实验你们发现什么？（学生汇报）

生1：我们发现不点燃酒精灯时，纸蛇不会转，点燃酒精灯后，纸蛇就转动起来了，说明热空气往上流动。

生2：我们发现不点燃酒精灯时，塑料袋是瘪的，点燃酒精灯后塑料袋慢慢鼓起来，然后就飞起来了，说明热空气往上流动。

生3：我们发现不点燃酒精灯时，将手放在酒精灯周围，没有什么感觉，点燃酒精灯后，我们在火焰上方感受到了热风吹到手上的感觉，说明热空气往上流动。

［设计意图：这个环节使学生经历了一个从提出问题，进行猜测，到实验验证了自己的猜想探究过程。通过探究学生既观察到了空气受热后会上升的现象，又提高了探究能力。］

8．师：刚才我们通过观察纸蛇和塑料袋的运动，推测出了空气受热后会上升，我们能用眼睛看到热空气向上流动吗？（生：不能）为什么？（生：因为空气是透明的）

9．分组实验：将点燃的酒精灯放在屏幕前，用强光电筒照射火焰，这时，就会看到火焰上方空气的影子在不停的向上运动，这进一步说明了空气受热后会向上升。

［设计意图：通过观察，让学生直观感知，在脑海中根深蒂固的建构起热空气会上升的概念。］三、探究热空气轻上升

1．师：老师这有二个杯子，是空杯子吗？（里面有空气）这是二个大小相同并装满空气的杯子，这二杯空气一样多吗？（一样多）对，它们的体积相同。（出示PPT）等会儿请同学们用手调节木棒中间的线，让实验装置平衡，然后用点燃火柴加热一端纸杯内的空气，观察有什么现象发生。

2．学生分组实验。

3．交流汇报。（用加热过的热杯子那端向上翘。）

4．提问：火焰烤过的纸杯向上翘说明了什么？（一样多的空气，热空气比冷空气轻）

5．小结：说的非常正确，在体积相同的情况下，热空气比冷空气轻，所以热空气就会上升，上升的热空气就推着纸杯往上翘了。

［设计意图：当学生发现“热空气会上升” 这一事实后，马上提出了新问题 “热空气为什么会上升？”学生会猜想空气加热后可能变得比原来轻了，所以上升。通过这一环节验证学生的猜想。］

四、观察冷热空气的对流

1．师：同学们，当热空气和冷空气相遇后会怎么样呢？请看课本P8页的实验，思考①将冷瓶倒放在有烟的热瓶上，抽掉玻璃片，烟会怎样流动？这说明了什么？②将冷瓶与热瓶的位置上下对调后又会出现什么现象呢？为什么？

［设计意图：让学生先动脑进行猜测，然后再通过实验进行验证，既有利于知识的掌握，又有利于思维的提升 。］

2．师：我们通过一段录制好的实验视频来观察冷热空气的对流（播放多媒体视频）

3．师：看到了什么现象呢？

生：我们看到热瓶内的烟向上流动，冷瓶内的烟向下降，形成一个循环了。

4．师：观察得很仔细，将热瓶放在冷瓶上面又是怎样的现象呢？

生：热瓶内的烟一动也不动。

5．师：谁来解释为什么呢？

生：因为热空气向上流动，不会向下降。

［设计意图：通过上述环节，让学生经历一个又一个科学探究的过程，认识了空气对流的现象。整个过程环环相套、层层推进，体现了科学发展的规律，从研究方法和科学精神上都会对学生产生比较深刻的影响。］

五、联系生活、学以致用

1．师：通过刚才的学习我们知道了热空气会上升，冷空气会下降，现在杨老师家要安装暖气片，你觉得安装在什么位置合适呢？为什么？

生：墙的下方，因为热空气向上流动。

2．师：为什么冷藏柜可以不加盖子？

生：因为冷空气向下降。

3．师：刚开始上课时，通过复习我们知道了空气流动就会形成风，请结合第一课空气占据空间的相关知识，根据冷空气和热空气的流动规律，看课本P9页的图说一说大自然中的风是怎么形成的。

生小组讨论，汇报讨论结果。

生（尝试解释）：阳光使地表温度升高，温暖的地面加热它上方的空气，这时热空气就会上升，热空气上升后就会腾出空间，冷空气会补充到热空气上身后留下的空间里，空气的流动就形成了风。

4．体验：设置一个场景，小组的桌子是蜡烛的火焰，组员是空气中的颗粒，加热时，空气颗粒受热离开桌子（火焰周围），这是就腾出了空位，空位周围的其他同学扮演冷空气颗粒，移动至腾出的空位上（代表冷空气的流动），但冷空气颗粒移动至热空气上升后留下的空位时，形成了空气的流动，这样风就形成了。

［设计意图：通过场景体验活动，让学生明白风形成的原理，构建了风形成的概念。］

5．风是我们身边熟悉的自然现象，生活中你还可以用哪些方法制造风？试一试。（生尝试）

6．师总结：同学们，这节课我们学习了什么？你有什么收获？科学无出不在，只要你有一颗好奇心，善于观察，动手动脑你们也能成为科学家。

六、拓展提升

阅读课本P10页，制作观察空气流动的简易装置，想一想实验说明了什么？

［设计意图：通过此环节，能帮助学生感受到科学发现能够推动技术和工程的发展，而技术和工程可以更好地改善人类生活，从而促进社会文明的发展和进步。这对于培养学生的核心素养具有重要意义。］

七、课后评价

1．（ ）比同体积的冷空气（ ）。热空气会（ ），冷空气会（ ）。

2．（ ） 、（ ）是利用热空气上升的原理制成的。

3．制冷空调应挂在房间的（ ）；取暖器应放在房间的（ ）。

4．把纸蛇放在蜡烛上方，纸蛇转动，说明热空气会向下运动。（ ）

5．在海边，白天风从陆地吹向海洋，夜晚风从海洋吹向陆地。（ ）

6．打开冰箱时，“白气”向下运动。（ ）

7．自然界中风是怎样形成的？

3．热空气和冷空气

【教材分析】

《热空气和冷空气》是苏教版小学科学三年级上册第一单元《认识空气》第3课的内容。《认识空气》单元的内容是根据小学科学课标“物质科学”领域的重要概念3“空气是一种常见而重要的混合物质”来建构的。在一年级的学习中，学生认识了空气在颜色、状态、气味等方面的特征，本课是在学生认识了空气具有流动性的基础上的一个延伸，从空气的流动性引入空气受热和受冷时会怎样流动为话题，指导学生用实验、观察等方法，认识到同体积的热空气比冷空气轻，热空气会上升、冷空气会下沉，进而认识地球各个地方冷热不同，造成空气冷热不均，导致了冷暖空气的循环流动而形成风。

教材安排了四个方面的教学内容供学生探究，第一，认识热空气是怎样流动；第二，观察冷热空气的对流，研究热空气上升的原因；第三，制作观察空气流动的简易装置；第四，解释现象，推想风的成因，列举生活中常见的形成风的方法。

【学情分析】

学生是科学学习和发展的主体，必须依据学生身心发展和学习的特点，充分激发学生的主动意识和进取精神，把学生原有的生活经验提升到应用科学的方法认识物质性质的层面上来。通过二年的学习，三年级学生已经有了学习科学课的基础，也具备了一定的科学学习方法。但对于“热空气比冷空气轻，会上升”的性质学生难以通过感官直接感知，所以本课的教学设计要围绕学生的认知规律来进行，在教师的引导下，通过实验和分析进行认知。

【教学目标】

科学知识：

1．知道热空气比冷空气轻，会上升。

2．知道当温度有冷热差别时，空气就会流动。

科学探究：

学会做热空气上升的实验。

科学态度：

1．对于温度带给空气的变化具有好奇心和探究欲，主动参与探究. 积极分享成果。

2．能够细致地观察，如实地记录和描述，理性地分析实验现象。

科学、技术、社会与环境( STSE )：

了解“热空气上升” 原理在实际生活中的用途，感受科学和技术对人类生活的影响。

【教学重点】

知道热空气上升，冷空气下沉。热空气上升是因为同体积的热空气比冷空气轻。

【教学难点】

通过实验认识冷热空气的流动规律。

【教学准备】

教师材料：教学课件，视频（冷热空气对流、风的形成），集气瓶，毛玻璃片，热水、冷水等。

学生材料：蜡烛、火柴、纸蛇、热气球袋（点热气球用两根蜡烛效果好）、纸筒、线香、风的形成材料。

【教学时间】

2课时

【教学过程设计】

第一课时

一、导入新课

1．师：通过上两课的学习，我们了解了空气的性质，空气除了能占据空间，有质量，还具有什么性质呢？

生：会流动。

2．师：点燃酒精灯观察的四周有什么？（生：空气）

3．点燃酒精灯后，酒精灯周围的空气有什么变化？（生：变热了）

4．师：酒精灯周围的空气被加热了就变成了热空气，热空气会怎样流动呢？这就是我们今天要共同探究的内容《热空气和冷空气》（板书课题）。

［设计意图：通过复习，为实验中判断热空气的运动方向奠定基础。］

二、提出问题，合理猜测，实验探究

1．师：酒精灯周围的空气被加热变成了热空气后会怎样流动呢？大家来猜一猜。

生：向上、向……

2．师：要怎样用实验证明我们的猜测呢？请阅读课本P₇页，小组讨论，比一比哪个小组想到的方法又好有多。

学生小组讨论，汇报讨论结果。

生1：我们小组的想法是：点燃酒精灯，在酒精灯的火焰上方撤一些很轻的碎屑状的东西，观察它们是怎样运动的。

生2：我们小组的想法是：点燃酒精灯，在酒精灯的火焰上方放一个会很轻的会转动的物体。

生3：我们小组的想法是：点燃酒精灯，在酒精灯的火焰上方放一个很轻的塑料，看塑料袋会不会“飞起来”。

3．师：大家的想法都不错，老师这也有一个想法：点燃一支酒精灯，然后把手放在酒精灯火焰周围的不同方位，感受热风往哪个方向流动。

4．师：下面，我们就通过实验来验证我们的想法，每个小组选择一种方案进行实验。实验时请注意：①不点燃酒精灯前，现将实验物品放到酒精灯上方，观察现象，并进行记录；②组员做好分工，密切合作；③认真观察，用自己喜欢或擅长的方式如实记录实验现象；④注意安全，准备一块湿毛巾，发生意外时迅速将湿毛巾盖在火焰上或将燃烧物丢在地上，然后远离燃烧物，不要伤到自己或引燃其他物品。

5．学生进行实验：纸蛇转动的实验、感受热风流动的实验。教师参与到学生的实验中进行指导。

6．教师演示：模拟热气球上升的实验。

［设计意图：纸蛇转动的实验、感受热风流动的实验较为简单，在教师指导下，学生能顺利完成实验并进行记录，而模拟热气球上升的实验对于三年级的学生来说难度较多，有一定危险性，通过教师的演示可以提高实验的成功率。］

7．师：通过刚才的实验你们发现什么？（学生汇报）

生1：我们发现不点燃酒精灯时，纸蛇不会转，点燃酒精灯后，纸蛇就转动起来了，说明热空气往上流动。

生2：我们发现不点燃酒精灯时，塑料袋是瘪的，点燃酒精灯后塑料袋慢慢鼓起来，然后就飞起来了，说明热空气往上流动。

生3：我们发现不点燃酒精灯时，将手放在酒精灯周围，没有什么感觉，点燃酒精灯后，我们在火焰上方感受到了热风吹到手上的感觉，说明热空气往上流动。

［设计意图：这个环节使学生经历了一个从提出问题，进行猜测，到实验验证了自己的猜想探究过程。通过探究学生既观察到了空气受热后会上升的现象，又提高了探究能力。］

8．师：刚才我们通过观察纸蛇和塑料袋的运动，推测出了空气受热后会上升，我们能用眼睛看到热空气向上流动吗？（生：不能）为什么？（生：因为空气是透明的）

9．分组实验：将点燃的酒精灯放在屏幕前，用强光电筒照射火焰，这时，就会看到火焰上方空气的影子在不停的向上运动，这进一步说明了空气受热后会向上升。

［设计意图：通过观察，让学生直观感知，在脑海中根深蒂固的建构起热空气会上升的概念。］三、探究热空气轻上升

1．师：老师这有二个杯子，是空杯子吗？（里面有空气）这是二个大小相同并装满空气的杯子，这二杯空气一样多吗？（一样多）对，它们的体积相同。（出示PPT）等会儿请同学们用手调节木棒中间的线，让实验装置平衡，然后用点燃火柴加热一端纸杯内的空气，观察有什么现象发生。

2．学生分组实验。

3．交流汇报。（用加热过的热杯子那端向上翘。）

4．提问：火焰烤过的纸杯向上翘说明了什么？（一样多的空气，热空气比冷空气轻）

5．小结：说的非常正确，在体积相同的情况下，热空气比冷空气轻，所以热空气就会上升，上升的热空气就推着纸杯往上翘了。

［设计意图：当学生发现“热空气会上升” 这一事实后，马上提出了新问题 “热空气为什么会上升？”学生会猜想空气加热后可能变得比原来轻了，所以上升。通过这一环节验证学生的猜想。］

四、观察冷热空气的对流

1．师：同学们，当热空气和冷空气相遇后会怎么样呢？请看课本P8页的实验，思考①将冷瓶倒放在有烟的热瓶上，抽掉玻璃片，烟会怎样流动？这说明了什么？②将冷瓶与热瓶的位置上下对调后又会出现什么现象呢？为什么？

［设计意图：让学生先动脑进行猜测，然后再通过实验进行验证，既有利于知识的掌握，又有利于思维的提升 。］

2．师：我们通过一段录制好的实验视频来观察冷热空气的对流（播放多媒体视频）

3．师：看到了什么现象呢？

生：我们看到热瓶内的烟向上流动，冷瓶内的烟向下降，形成一个循环了。

4．师：观察得很仔细，将热瓶放在冷瓶上面又是怎样的现象呢？

生：热瓶内的烟一动也不动。

5．师：谁来解释为什么呢？

生：因为热空气向上流动，不会向下降。

［设计意图：通过上述环节，让学生经历一个又一个科学探究的过程，认识了空气对流的现象。整个过程环环相套、层层推进，体现了科学发展的规律，从研究方法和科学精神上都会对学生产生比较深刻的影响。］

五、联系生活、学以致用

1．师：通过刚才的学习我们知道了热空气会上升，冷空气会下降，现在杨老师家要安装暖气片，你觉得安装在什么位置合适呢？为什么？

生：墙的下方，因为热空气向上流动。

2．师：为什么冷藏柜可以不加盖子？

生：因为冷空气向下降。

3．师：刚开始上课时，通过复习我们知道了空气流动就会形成风，请结合第一课空气占据空间的相关知识，根据冷空气和热空气的流动规律，看课本P9页的图说一说大自然中的风是怎么形成的。

生小组讨论，汇报讨论结果。

生（尝试解释）：阳光使地表温度升高，温暖的地面加热它上方的空气，这时热空气就会上升，热空气上升后就会腾出空间，冷空气会补充到热空气上身后留下的空间里，空气的流动就形成了风。

4．体验：设置一个场景，小组的桌子是蜡烛的火焰，组员是空气中的颗粒，加热时，空气颗粒受热离开桌子（火焰周围），这是就腾出了空位，空位周围的其他同学扮演冷空气颗粒，移动至腾出的空位上（代表冷空气的流动），但冷空气颗粒移动至热空气上升后留下的空位时，形成了空气的流动，这样风就形成了。

［设计意图：通过场景体验活动，让学生明白风形成的原理，构建了风形成的概念。］

5．风是我们身边熟悉的自然现象，生活中你还可以用哪些方法制造风？试一试。（生尝试）

6．师总结：同学们，这节课我们学习了什么？你有什么收获？科学无出不在，只要你有一颗好奇心，善于观察，动手动脑你们也能成为科学家。

六、拓展提升

阅读课本P10页，制作观察空气流动的简易装置，想一想实验说明了什么？

［设计意图：通过此环节，能帮助学生感受到科学发现能够推动技术和工程的发展，而技术和工程可以更好地改善人类生活，从而促进社会文明的发展和进步。这对于培养学生的核心素养具有重要意义。］

七、课后评价

1．（ ）比同体积的冷空气（ ）。热空气会（ ），冷空气会（ ）。

2．（ ） 、（ ）是利用热空气上升的原理制成的。

3．制冷空调应挂在房间的（ ）；取暖器应放在房间的（ ）。

4．把纸蛇放在蜡烛上方，纸蛇转动，说明热空气会向下运动。（ ）

5．在海边，白天风从陆地吹向海洋，夜晚风从海洋吹向陆地。（ ）

6．打开冰箱时，“白气”向下运动。（ ）

7．自然界中风是怎样形成的？