第4课《空气有质量吗》教学设计-2026-2027学年科学四年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦“空气有质量”核心知识点，通过篮球打气的生活情境导入，衔接前三课空气存在、占据空间等知识，以简易天平实验和绿豆定量测量为学习支架，帮助学生建立空气具有质量的科学观念。 该资料以核心素养为导向，科学思维上通过天平倾斜现象推理空气有质量，用绿豆等量替代实现定量描述，探究实践中引导学生规范操作实验并记录数据，情境贴近生活激发兴趣，拓展电子秤等工具培养严谨性，助力学生提升科学探究能力，为教师提供清晰教学流程与丰富实践资源。

小学科学四年级上册第一单元第4课《空气有质量吗》教学设计 （2026新教材·四年级） 一、教材分析 本课是《科学》四年级“空气”单元的第4课时。教材在前三课（感受空气、空气能占据空间、空气占据的空间会改变）的基础上，进一步探究空气是否具有质量这一核心问题。教材从生活经验切入：用打气筒给篮球打气，篮球会鼓起来，打气越多篮球弹起越高，由此引发思考——“打入空气后，篮球的质量会变化吗？”接着设计了基于简易天平的对比实验：在调平的天平两端各挂一个装有皮球的小桶，往其中一端皮球内注入空气，观察天平状态变化；再通过添加绿豆使天平恢复平衡，用绿豆粒数表示注入空气的质量。最后通过研讨三个问题引导学生得出结论，并拓展用电子秤、弹簧秤等工具测量空气质量。本课核心概念是“空气有质量”，旨在帮助学生建立“空气是物质、具有质量”的科学观念，为后续学习“物质的质量”奠定基础。 二、学情分析 四年级学生已经知道空气存在、空气能占据空间、空气可以被压缩，但对于“空气是否有质量”缺乏清晰认识。许多学生受生活经验影响，认为空气“轻飘飘的”，可能认为空气没有质量，或者认为空气的质量可以忽略不计。部分学生虽然知道“质量”这一概念（从生活中接触过“重量”），但尚未形成用天平定量测量物质质量的意识。本课需要借助简易天平的直观变化，让学生“看到”空气使天平倾斜的现象，从而建立“空气有质量”的科学观念。同时，学生对于“注入空气的数量”与“质量变化”的关系需要经历从定性到定量的认知过程，教学中应引导学生关注注入空气的筒数与天平倾斜程度、绿豆粒数之间的关系。 三、教学目标（四维·学科核心素养导向） 科学观念 能说出空气有质量，空气和其他物质一样具有质量属性。 能运用“空气有质量”解释篮球充气后变重、打气越多弹起越高等生活现象。 科学思维 能通过简易天平的平衡状态变化，推理出空气有质量的结论。 能运用“添加绿豆使天平恢复平衡”的方法，用绿豆粒数定量描述空气质量的大小。 探究实践 能规范使用简易天平，完成“注入空气前后天平状态变化”的观察实验，并记录实验现象。 能通过往另一端添加绿豆的方法，测量出注入空气的质量相当于多少粒绿豆，并记录数据。 态度责任 在实验中认真观察天平变化，尊重实验事实，敢于修正自己原有的错误认知。 乐于与同伴合作完成测量任务，体会定量实验的严谨性。 四、教学重点与难点 教学重点：通过简易天平实验，发现注入空气后天平发生倾斜，从而证明空气有质量。 教学难点：理解“用绿豆粒数表示空气质量大小”的测量方法，体会“等量替代”的科学思想。四年级学生初次接触用间接测量法测定质量，需要教师引导学生理解“加入的绿豆质量等于注入空气的质量”这一推理过程。 五、教学准备 教具：多媒体课件、演示用简易天平（含两个小桶、两个皮球）、打气筒 学具（每组）：简易天平（含支架、横梁、两个小桶）1套、两个相同皮球（已放气，质量相同）、打气筒（带刻度或计数功能）1个、绿豆（或小石子、回形针等替代物）若干、记录本 拓展材料：电子秤（精度0.1g）、弹簧秤（教师演示用） 教室布置：4人一组，每组实验桌放置简易天平（提前调平）、两个小桶各装一个皮球、打气筒、绿豆盒、抹布。 六、教学过程 1. 情境导入（2分钟） 教师活动：出示篮球，提问：“同学们打过篮球吗？为什么给篮球打气后，篮球会鼓起来？如果想让它弹得更高，就要多打几筒气，这是为什么？”引导学生思考“打入空气后，篮球发生了什么变化？”引出课题。 学生活动：根据生活经验回答（篮球变硬、变重等），产生探究兴趣。 设计意图：（从学生熟悉的运动场景切入，激发探究空气质量问题的兴趣。） 2. 聚焦（2分钟） 教师活动：出示教材“聚焦”板块文字：“打入空气后，篮球的质量会变化吗？”板书课题《空气有质量吗》。 提问：“你认为空气有质量吗？为什么？”记录学生前概念（大部分可能认为没有质量或质量很小），带着问题进入实验。 学生活动：表达自己的猜想（有/没有），说明理由（如“空气轻飘飘的，应该没有重量”）。 设计意图：（聚焦核心问题，引出学生前概念，为后续实验验证做好铺垫。） 3. 探索（共22分钟） 活动一：用简易天平检验空气是否有质量（10分钟） 教师活动： 出示简易天平，讲解使用方法： ①两端小桶各装一个皮球（皮球大小、质量相同），调节天平平衡； ②保持桶的位置不变，往其中一个皮球内注入空气（用打气筒打气，建议10筒左右）； ③观察并记录天平的状态有什么改变。强调：注入空气时要缓慢，防止皮球弹起影响天平；观察天平横梁是否倾斜，向哪一端倾斜。指导学生填写教材中的记录单（注入0筒、10筒、30筒时的平衡情况，可用画图表示）。 学生活动： 分组实验：调平天平→向一端皮球注入10筒空气→观察天平向注入空气的一端倾斜→记录现象。讨论：天平倾斜说明了什么？ 设计意图：（通过直观的天平倾斜现象，让学生“看到”空气使皮球变重，初步建立“空气有质量”的观念。） 活动二：测量空气的质量（用绿豆替代）（12分钟） 教师活动：提出问题：“注入的空气到底有多重？我们怎样测量它的大小？”引导学生思考用绿豆作为“质量砝码”。 指导方法：往没有打气的一端的桶里，慢慢加入一些绿豆，直到简易天平重新恢复平衡。提问：“这时，加入的绿豆质量与什么相等？” 引导学生理解“加入绿豆的质量等于注入空气的质量”。然后数一数加入的绿豆有多少粒，记录在记录单中。 追问：“如果注入更多的空气（如30筒），需要加更多绿豆还是更少绿豆？为什么？”可让学生继续实验（如果时间允许）或进行推理。 学生活动： 分组操作：向未打气一端小桶中逐粒加入绿豆，边加边观察天平，直到平衡；数出绿豆粒数，记录数据；讨论注入空气的多少与所需绿豆粒数的关系。 设计意图：（引导学生用“等量替代”的方法定量测量空气质量，培养定量实验意识。） 4. 研讨（8分钟） 教师活动：组织全班讨论教材研讨的三个问题： ①根据实验结果判断，空气有质量吗？与我们的猜测一样吗？ ②在皮球和绿豆实验中，怎样描述空气质量的大小？ ③实验中的两个桶的大小可以不同吗？（引导回答：两个桶必须相同，否则无法控制变量）汇总学生发现：空气有质量；空气质量的大小可以用绿豆粒数来表示，注入空气越多，质量越大。 学生活动：结合实验现象和数据，逐一讨论三个问题。修正自己最初的前概念（从“空气没有质量”到“空气有质量”）。 设计意图：（从实验现象上升到科学结论，引导学生反思自己的认知变化，同时渗透控制变量思想。） 5. 拓展（3分钟） 教师活动：出示教材拓展板块： “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。”演示：将皮球放在电子秤上称出质量，打气后再称一次，两次的差值就是注入空气的质量（可提前准备）。 提问：“用绿豆法和电子秤法，哪个更精确？为什么？”跨学科融合：数学中的“等量代换”思想在这里的应用。 学生活动：观看演示，理解不同测量方法的优劣。思考生活中还有哪些测量质量的工具。 设计意图：（拓展学生的测量视野，体会科学测量方法的多样性，同时融入数学等量代换思想。） 6. 课堂总结（2分钟） 教师活动：结合板书总结： ①空气有质量； ②通过简易天平实验（注入空气后天平倾斜）证明了这一点； ③可以用绿豆粒数来定量描述空气质量的大小； ④注入空气越多，质量越大。 学生活动：回顾本课核心概念，齐读“空气有质量”。 设计意图：（强化核心概念，形成知识结构。） 7. 布置作业（以探究为主）（1分钟） 教师活动： 必做探究作业： ①回家用简易天平（或自制天平）重复本课实验，尝试向皮球中注入不同筒数的空气，记录每次需要的绿豆粒数，看看注入空气越多，绿豆粒数有什么变化规律。②观察生活中哪些物品是利用“空气有质量”这一原理设计的（如充气广告模型、气球等）。 选做探究作业：用电子秤测量一个充满气的气球和一个放完气的气球的质量差，记录数据并写出你的发现。 学生活动：记录作业要求。 设计意图：（将课堂探究延伸到课外，鼓励学生用不同方法验证同一科学结论。） 七、板书设计（结构化主板书） 1.4空气有质量吗 核心问题：打入空气后，篮球的质量会变化吗？ 实验探究 步骤：调平天平（两端皮球相等）→ 向一端注入空气 → 观察天平倾斜 现象：注入空气的一端下沉，另一端上翘 结论：空气有质量（因为空气使皮球变重了） 定量测量 方法：向未打气一端加绿豆，直到天平恢复平衡 原理：加入绿豆的质量 ＝ 注入空气的质量 结果：注入10筒空气 ＝ （ ）粒绿豆 研讨结论 • 空气有质量 • 注入空气越多，质量越大 • 实验中两个桶的大小必须相同（控制变量） ◈ 拓展：电子秤、弹簧秤也可测量空气质量 八、巩固练习（附答案） （一）填空题 1、用简易天平做实验时，向一端皮球内注入空气后，天平会向________（填“注入空气”或“未注入空气”）的一端倾斜，这说明空气有________。 2、实验中，加入的绿豆质量________（填“大于”“等于”或“小于”）注入空气的质量。 3、除了简易天平，还可以用________或________称出打入皮球的空气质量。 （二）选择题 1、在皮球和绿豆实验中，我们用绿豆来（ ） A. 增加皮球的弹性 B. 替代空气质量，方便测量 C. 清洁实验器材 D. 让天平更平衡 2、实验中的两个桶的大小必须相同，这是因为（ ） A. 美观需要 B. 方便记录 C. 控制变量，保证实验公平 D. 防止绿豆掉出来 （三）判断题（正确打“√”，错误打“×”） 1、空气没有质量，所以打气后的篮球不会变重。（ ） 2、往天平一端皮球注入10筒空气和注入30筒空气，天平倾斜的程度是一样的。（ ） 3、用绿豆测量空气质量时，加入的绿豆越多，说明注入空气的质量越大。（ ） 4、可以用电子秤测量皮球打气前后的质量差，来证明空气有质量。（ ） （四）实验探究题 题目：小明在“空气有质量吗”实验中，记录了如下数据： 注入空气数量（筒） 天平状态 恢复平衡所需绿豆粒数 0 平衡 0 10 向打气端倾斜 8粒 20 向打气端倾斜 16粒 30 向打气端倾斜 24粒 1、根据表中数据，注入10筒空气后，天平向哪一端倾斜？这说明了什么？ 2、注入20筒空气时，需要加16粒绿豆才能恢复平衡。如果注入40筒空气，你推测大约需要加多少粒绿豆？为什么？ 3、从小明的实验数据中，你能得出什么结论？ 参考答案 （一）填空题 1、注入空气；质量2、等于3、电子秤；弹簧秤（答案不唯一，合理即可） （二）选择题 1、B2、C （三）判断题 1、×2、×3、√4、√ （四）实验探究题 1、天平向打气端倾斜。这说明注入的空气有质量，使打气端的皮球变重了。 2、推测大约需要加32粒绿豆。因为从数据看，注入空气的筒数与所需绿豆粒数成正比（10筒对应8粒，20筒对应16粒，30筒对应24粒），所以40筒对应32粒。 3、结论：空气有质量；注入空气越多，空气质量越大（或空气质量与注入空气的数量成正比）。 学科网（北京）股份有限公司 $