1.2空气能占据空间吗 教学设计-2026-2027学年四年级上册科学教科版

该小学科学教学设计聚焦“空气能占据空间”核心知识点，通过回顾旧知“斜按塑料瓶冒气泡”提出冲突问题“竖直密封压入水中水能否进入”，引导学生猜想并记录理由，搭建新旧知识联系的学习支架，自然引出探究主题。 该资料以三组对比实验（密封压入、开盖释气、打气注气）结合思维导图梳理变量与现象，培养科学思维的推理论证能力，学生自主设计“橡皮泥+吸管挤水”拓展实验提升探究实践能力。实验示范视频与生活实例结合，激发兴趣，助力教师高效教学，学生养成规范操作与实证习惯。

新教材教科版四年级科学教案 课题 空气能占据空间吗 教学 目标 科学观念目标 1 1.能对比三组实验的不同现象，梳理水位、浮球位置变化的内在逻辑，推理得出空气占据空间的结论。 2.能区分 “空气排出、水进入”“空气注入、水挤出” 两种空间替换现象，建立空间置换思维。 科学思维目标 1.能对比三组实验的不同现象，梳理水位、浮球位置变化的内在逻辑，推理得出空气占据空间的结论。 2.能区分 “空气排出、水进入”“空气注入、水挤出” 两种空间替换现象，建立空间置换思维。 探究实践目标 1.能规范完成三组对比实验，准确观察浮球位置、瓶内水位变化，如实填写实验记录 2.能利用橡皮泥、吸管、水瓶等材料完成拓展挑战实验，自主设计方案用空气挤出瓶中水。 态度责任目标 1.对看不见的空气产生探究兴趣，乐于动手操作对比实验，感受实证科学的乐趣。 2.养成规范操作、细致观察、如实记录的实验习惯，愿意课后自主拓展科学小实验。 教学重点 通过三组对比实验，证实空气可以占据空间。 教学难点 理解空间置换原理：空气占据容器空间时水无法进入；空气流出后空间空置，水才能流入；通入空气会挤压水让出空间 教学准备 教师：裁剪塑料瓶、透明水槽、清水、彩色漂浮小球、打气筒、课件、板书思维导图、实验示范视频 学生：分组实验套装（半截塑料瓶、水槽、浮球、记录单）；拓展材料（带盖水瓶、橡皮泥、两根长短吸管 教 学 过 程 一、聚焦导入 情境激趣 回顾旧知提问：上节课我们把塑料瓶斜着按进水里，会看到瓶口冒出大量气泡，水跑进瓶子内部。 抛出冲突问题：如果把瓶口竖直朝下、完全密封，用力压进水槽，水能进到瓶子里面吗？ 组织学生自由猜想，在预习单写下猜想结果：能 / 不能，并简单说说猜想理由。 揭示课题：今天我们通过动手实验探究 ——空气能占据空间吗，板书课题。 设计亮点：利用学生已有生活实验经验制造认知冲突，快速激发好奇心，自然引出探究主题。 二、探索活动 活动 1：梳理猜想，搭建实验认知思维导图 出示空白思维导图，小组合作梳理猜想、实验变量、预期现象。 中心主题：空气；分支：空气特点、实验变量、实验现象、生活证据 参考范例： 1. 空气特点：无色、无味、看不见、会流动、能占据空间 2. 实验变量：瓶盖密封 / 开盖、打气筒通入空气 3. 预期现象：密封时水进不去；开盖冒气泡、水位上升；打气后水位下降 4. 生活证据：充气塑料袋鼓胀、倒扣水杯纸巾不湿、气球充气变大 小组上台分享，教师补充修正，明确：我们肉眼看不到空气，但可以通过水、小球的变化间接证明空气存在并占据空间。 活动 2：三组对比实验，验证空气占据空间 实验统一器材：半截塑料瓶、水槽、清水、红色漂浮小球（放入瓶内便于观察水位） 实验 1：拧紧瓶盖，竖直压入水中 1. 操作步骤：瓶盖完全拧紧密封，将瓶子垂直向下完全压入水槽水中，保持不动。 2. 小组观察记录：红色小球停留在瓶子偏下位置，几乎没有水进入瓶内。 3. 小组研讨：瓶子内部装满空气，空气牢牢占住瓶内全部空间，水没有地方可以进入。 实验 2：保持浸水，拧开瓶盖释放空气 1. 操作步骤：瓶子全程浸在水中，缓慢拧开瓶盖，静置观察。 2. 观察现象：瓶口持续冒出一串串气泡（瓶内空气向外流出），瓶内水面慢慢升高，红色小球随水位向上浮起。 3. 引导小结：瓶盖打开后，瓶里的空气跑出去，让出了瓶子内部的空间，水槽里的水才能进入瓶中。 实验 3：瓶盖加装打气筒，向瓶内注入空气 1. 操作步骤：拧紧带打气筒接口的瓶盖，缓慢向瓶内打入空气，持续观察水位。 2. 观察现象：瓶内水位不断下降，红色小球跟着向下移动，部分水被空气从瓶口挤压到水槽里。 3. 填写班级实验记录单，小组总结发现：空气不断进入瓶中，重新占据瓶内空间，把原本瓶里的水挤了出去。 活动 3：多角度拓展验证，寻找更多证据 出示生活物品：塑料袋、玻璃杯、纸巾、水盆，引导学生思考其他证明空气占据空间的方法。 分类梳理验证方法： 1. 密封类：塑料袋充气后鼓起，内部空气占据袋子空间，按压会有阻力。 2. 浸水类：干纸巾塞杯底，杯子竖直倒扣水中，纸巾不会浸湿，空气占据杯内空间隔绝水。 3. 置换类：吸管、水瓶拓展实验，利用空气挤压水体。 小组讨论：用不同材料重复实验，进一步确认空气确实能占据空间。 三、研讨交流 1. 三组实验中，瓶内水位、浮球位置分别发生了怎样的变化？变化产生的原因是什么？ 小结： ① 拧紧瓶盖密封：空气无法流出，占据瓶内全部空间，水无法进入，水位很低； ② 拧开瓶盖：空气向外流出，空间空置，水流入瓶内，水位上升、小球上浮； ③ 打入空气：瓶内空气变多，挤压水体，水被挤出瓶子，水位下降、小球下沉。 2. 空气能占据空间吗？你还能举出哪些生活例子证明这个结论？ 小结：空气可以实实在在占据空间。 实例：充气气球、游泳圈、倒扣水杯纸巾不湿、打气后的皮球。 补充小知识点：静止水面平整的分界线叫做水平线，可用来对比水位高低。 3. 利用空气挤占空间的原理，怎样不用倾斜瓶子，把瓶里的水挤出来？ 梳理思路：用橡皮泥完全封住瓶口，一根长吸管插到水下，一根短吸管留在水面上方；向短吸管吹气，空气进入瓶内占据空间，挤压水从长吸管流出。 总结：看不见的空气拥有占据空间的能力；空气和水不能同时占据同一处空间，一方让出位置，另一方才能进入。 四、拓展延伸 1. 生活应用拓展：充气玩具、救生圈、气垫床都是利用空气占据空间的特点；水管、输水管道要排空空气，才能顺畅流水。 2. 课后挑战小实验：自备半瓶清水、橡皮泥、两根吸管，在家完成 “空气挤水” 实验，记录操作步骤与实验成败原因。 科学倡议：生活中多观察空气相关现象，主动动手做小实验，用实验验证猜想，做爱观察、爱动手的科学小达人。 五、板书设计 空气能占据空间吗 1. 拧紧瓶盖密封 → 空气留在瓶内占满空间 → 水进不来 2. 拧开瓶盖透气 → 空气流出让出空间 → 水流入瓶内 3. 打气筒通入空气 → 空气增多挤占空间 → 水被挤出瓶外 核心结论：空气可以占据空间，空气与水会互相挤占空间 六、同步练习 （一）填空题 1. 空气看不见摸不着，但它能够占据一定的________。 2. 瓶子密封压入水中时，________占据瓶内空间，水无法进入；打开瓶盖，________流出，水才能进入瓶子。 3. 向装有水的密封瓶内打入空气，空气会挤压瓶内的________，使水位________。 4. 空气和水________（能 / 不能）同时占据同一个空间。 （二）选择题 1. 将塞有干纸巾的玻璃杯竖直倒扣水中，纸巾不会湿，原因是（） A. 水太少 B. 空气占据杯内空间 C. 纸巾防水 2. 往密封水瓶里吹气，水会从吸管流出来，是因为（） A. 空气挤压水 B. 吸管吸水 C. 瓶子变形 3. 下列不能证明空气占据空间的是（） A. 充气气球鼓起来 B. 石头沉入水底 C. 塑料袋充气鼓起 4. 关于空气占据空间说法错误的是（） A. 空气流出，水才能进入容器 B. 空气进入水中会形成气泡 C. 空气不会挤压水，二者互不影响 （三）分类 / 实操填空题 给下列现象分类，填序号： ①充气游泳圈鼓起 ②倒扣水杯纸巾不湿 ③打开瓶盖水流入瓶内 ④打气挤出瓶中水 1. 空气占据空间，隔绝水体：________ 2. 空气流出，水体进入：________ 3. 空气挤压水体，水被排出：________ （四）简答题 1. 把装满空气的塑料瓶拧紧盖子压进水里，水很难进入瓶内，请说一说其中的科学道理。 2. 在家如何利用水瓶、橡皮泥、两根吸管，借助空气把瓶里的水挤出来？简单写出操作步骤。 参考答案 （一）填空题 1. 空间 2. 空气；空气 3. 水；下降 4. 不能 （二）选择题 1.B 2.A 3.B 4.C （三）分类填空题 1. ①② 2. ③ 3. ④ （四）简答题 1. 塑料瓶拧紧瓶盖后，瓶内装满空气，空气占据了瓶子内部全部空间，水没有多余空间可以进入，所以很难进水。 2. ①用橡皮泥把瓶口完全密封；②一根长吸管插入瓶内水下，一根短吸管留在水面上方；③对着短吸管持续吹气，空气进入瓶内占据空间，挤压瓶里的水，水就会从长吸管流出来。| 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $