《15.热气球》教学设计-2026-2027学年科学三年级上册苏教版

西咸新区黄冈泾河学校三年级科学学科教学设计 课 题 《热气球》 课型 新授课 主备人 杨婵 集体备课时间 课时安排 教授人 杨婵 授课班级 授课时间 教学目标 学科知识目标 1.通过模拟热气球升空实验、电子天平对比实验，知道同体积的热空气比冷空气质量轻，热空气上升。 2.通过冷热瓶烟的流动实验，认识冷空气下沉，理解冷热空气对流，知道热气球下降的原理。 3.能用微粒模型简单解释空气受热膨胀、微粒间距变大的特点；能完整解释热气球上升、下降的原理。 学科能力目标 1.能针对热气球升空现象提出猜想，能看懂实验方案，规范完成三组探究实验。 2.小组合作完成模拟热气球升空、同体积冷热空气质量对比、冷热瓶烟对流实验，认真观察、如实记录实验现象。 3.借助类比推理（液体分层）、微粒示意图，归纳冷热空气运动规律，解释热气球升降，提升证据推理能力。 情感与价值目标 1.对热气球、冷热空气对流实验充满探究兴趣，乐于合作完成对比实验。 2.尊重实验数据与现象，能根据实验结果修正猜想，树立实证意识。 3.知道明火实验的安全要求，了解孔明灯的火灾风险，树立消防安全意识。 素养目标 1.科学观念：建构空气受热膨胀、同体积热空气更轻、热升冷降的物质观念，知道空气微粒间距随温度改变。 2.科学思维：经历“现象观察—提出猜想—实验取证—类比推理—模型解释”；纠正“火焰推着热气球飞”的前概念，学会用类比、微粒模型解释现象。 3.探究实践：能按照课本步骤完成三组递进实验，规范使用电子天平、线香、集气瓶等器材，能控制变量开展对比实验，记录、交流现象。 4.态度责任：如实记录实验结果，不篡改数据；重视明火实验安全，主动向家人宣传孔明灯安全隐患。 教学重难点 教学重点： 1.认识同体积热空气比冷空气轻，热空气上升、冷空气下沉； 2.解释热气球上升原理。 教学难点： 1.理解冷热空气对流，解释热气球安全下降的原理； 2.看懂空气微粒模型、类比推理方法。三年级学生很难自主理解“同体积”这个对比前提，借助天平定量实验突破难点。 大情境的创设 大情境：热气球试飞实验室。学生化身热气球试飞工程师。闯关任务：解密热气球怎样升空、怎样平稳下降，完成三组课本探究实验，填写实验记录，完成试飞工程师报告。 要解决的元认知 1.纠正前概念误区：破除“火焰向上吹，所以热气球飞起来”的错误认知，升空原因是内部空气受热变轻。 2.学会反思：实验现象和猜想不一致时，先排查操作（加热时间、装置气密性），再调整自己的猜想。 3.建立思维模型：猜想热气球升空原因→模拟实验观察→定量对比质量→冷热对流实验→微粒模型解释→解释升降。 设计理念与创新点 1.大情境引领：以热气球试飞工程师贯穿整节课，严格贴合教材 3 个探究活动顺序，任务跟随课本实验推进。 2.问题链驱动：设置引导‑推进‑深化‑分析‑评价‑创造层级化问题链，层层递进。 3.任务群推进：递进式三大任务群：模拟热气球升空探究任务、冷热空气质量对比任务、冷热瓶对流与热气球下降探究任务。 4.探究式学习，落实做中学：严格依托教材原版实验：塑料袋热气球、电子天平测集气瓶冷热空气、线香烟对流实验，学生全程动手取证。 5.元认知融入：设置类比迁移、微粒模型思辨环节，反思原有想法，学会用模型、类比两种科学方法解释现象。 教学过程 教学环节 教学活动 二次备课 导入 教师出示热气球图片，谈话导入：欢迎来到热气球试飞实验室！热气球是飞行器，可以用来气象观测、观光。它没有螺旋桨，是怎么飞上天，又怎么安全降落的？请同学们大胆猜想，把猜想写下来。 安全提醒：本节课实验用到蜡烛、线香明火，禁止触碰火焰，实验结束及时熄灭。 教学环节及任务群 情境设置 预设学生探究活动 问题链 环节一： 试飞猜想，模拟热气球升空实验 任务1 试飞第一关：让“热气球”升空 1. 学生阅读课本实验步骤，认识材料：蜡烛、开槽纸筒、轻薄塑料袋。小组猜想：塑料袋为什么会升空？很多学生猜想是火焰向上吹。 2. 分组实验：点燃蜡烛，用纸筒罩住蜡烛，塑料袋撑开倒扣纸筒上方，袋内空气加热，鼓起后松手观察升空。实验结束及时熄灭蜡烛。 3. 交流现象：塑料袋鼓起、向上飞起。记录猜想和实验现象。 1. 引导性问题：塑料袋里的空气被蜡烛加热之后发生了什么变化？ 2. 推进性问题：如果拿走纸筒，塑料袋直接罩火焰可以吗？为什么？ 3. 深化性问题：塑料袋上升，是火焰直接吹上去的吗？ 承转过渡 塑料袋飞起来了，热空气到底发生了什么变化？我们用电子天平精准测一测同体积冷热空气的质量。 环节二： 定量取证，比较同体积冷热空气质量 任务2 试飞第二关：称量对比冷热空气 1. 阅读课本实验：250mL 集气瓶，瓶口朝下，先测瓶+冷空气总质量；再用蜡烛加热瓶内空气 1 分钟，迅速倒置称量瓶+热空气总质量。 2. 小组读取天平数据，对比两次读数。 3. 类比迁移：结合蜂蜜、油、水分层的例子，类比推理：同体积下，质量更轻的物体会上浮。 小结：同体积的热空气比冷空气轻。出示微粒示意图：受热微粒间距变大，空气膨胀。 1. 分析性问题：两次称量，装有热空气的瓶子总质量变轻说明了什么？ 2. 评价性问题：为什么一定要用一样大的集气瓶？（控制体积相同） 3. 创造性问题：油比水轻浮在水面，能不能类比热空气上浮？ 承转过渡 我们知道热空气会上升，那冷空气会怎么运动？热气球又是怎么慢慢降下来的？继续探究冷热空气的流动。 环节三： 对流探究，解密热气球下降 任务3 试飞第三关：冷热瓶烟流动实验 1. 阅读课本实验：两个玻璃瓶，分别放在冷水、热水盆里；热瓶充入烟。 2. 两次操作：热瓶在上、冷瓶在下抽玻璃片；调换位置冷瓶在上热瓶在下抽玻璃片，观察烟流动方向，用箭头标注。 3. 归纳：热空气向上流动，冷空气向下流动，形成对流。 4. 讨论热气球下降：减小火焰，气球内热空气变冷，变成冷空气，变重，热气球下降。 1. 整合性问题：烟往哪个方向流动？说明冷空气向哪里运动？ 2. 反思性问题：想要热气球平稳降落，飞行员要怎么做？原理是什么？ 承转过渡 完成三组试飞实验，我们整合全部证据，完成终极闯关。 环节四： 拓展闯关，综合应用巩固 任务4…… 试飞终极闯关：模型梳理与生活辨析 1. 对照微粒示意图说一说冷热空气微粒的区别。 2. 辨析：孔明灯原理和热气球一样，但属于明火，极易引发火灾，禁止燃放。 3. 小组完整说一说热气球上升、下降整套原理。 1. 整合性问题：用今天学到的知识完整解释热气球升空和下降？ 2. 反思性问题：上完课，你修正了之前哪个错误想法？ 课堂小结 1.模拟实验发现：加热袋内空气，塑料袋热气球升空。 2.天平实验结论：同体积的热空气比冷空气轻，热空气上升； 3.微观解释：空气受热，微粒间距变大，体积膨胀。 4.冷热瓶实验：冷空气下沉；冷热空气相遇形成对流。 5.热气球：点火加热内部空气→上升；减小火焰，空气冷却变重→下降。 明火实验注意安全，禁止燃放孔明灯。 作业布置 实践作业：和家人说一说热气球上升、下降的秘密。 思考分析：厨房抽油烟机为什么装在灶台上方？利用本节课哪个原理？写下理由。 板书设计 热气球 一、热气球上升的原因： 同体积：热空气的质量 < 冷空气的质量； 热空气上升，冷空气下降。 二、微观解释： 空气受热：微粒间距变大； 空气遇冷：微粒间距变小。 安全提示：明火实验注意安全。 教学反思 《热气球》学案设计 班级：________　 姓名：________　 小组：________ 学习目标 1.通过三组实验，知道同体积热空气比冷空气轻，热空气上升、冷空气下降。 2.能观察、记录实验现象，学会用类比、微粒模型解释热气球上升、下降原理。 3.树立实验安全意识，明白孔明灯存在火灾隐患。 课前猜想 想一想：热气球为什么可以飞到空中？写下你的猜想。 我的猜想：________________________________________________ 探究活动一：让“热气球”升空 实验材料：蜡烛、开槽纸筒、轻薄塑料袋 实验步骤： 1.点燃蜡烛，用纸筒罩住蜡烛； 2.塑料袋撑开，倒扣在纸筒上方加热袋内空气； 3.塑料袋鼓起后松手，观察现象。 安全提示：远离火焰，做完及时熄灭蜡烛！ 观察到的现象：____________________________________________ 我的发现：加热塑料袋里的空气之后，塑料袋________（能/不能）升空。 探究活动二：比较同体积热空气和冷空气的质量 实验材料：250mL 集气瓶、电子天平、蜡烛 实验步骤： 1.瓶口朝下，称量集气瓶+瓶内冷空气，记录质量：______g 2.蜡烛加热瓶内空气约 1 分钟，迅速倒置称量集气瓶+热空气，记录质量：_____g 对比数据：装有______空气的瓶子质量更轻。 实验结论：________________________________________________ 类比思考：油浮在水面，是因为同体积油比水轻；热空气上浮的道理一样。 探究活动三：冷热瓶烟流动实验 实验材料：玻璃瓶、线香、玻璃片、冷水、热水盆 实验1：热瓶在上，冷瓶在下，抽掉玻璃片。烟流动方向：____________________________________________ 实验2：冷瓶在上，热瓶在下，抽掉玻璃片。烟流动方向：____________________________________________ 用红色箭头标出热空气流动方向，蓝色箭头标出冷空气流动方向。 实验结论：热空气向______运动，冷空气向______运动。 思考：热气球怎么安全下降？________________________________________________________ 微粒模型读一读 空气微粒看不见：受热之后微粒之间距离变大，空气膨胀；冷却后微粒距离变小。所以同体积热空气更轻。 课堂闯关练习 1.在“热气球”模拟实验中，用蜡烛加热塑料袋内的空气，塑料袋鼓起来后松手，塑料袋会（ ）。这个实验说明（ ）。 A. 下落、冷空气会上升 B. 上升、热空气会上升 C. 保持不动、空气没有变化 D. 左右飘动、空气会流动 2.用电子天平测量同体积热空气和冷空气的质量，发现热空气的质量比冷空气（ ）。这说明（ ）。 A. 大、热空气比冷空气重 B. 小、热空气比冷空气轻 C. 相同、热空气和冷空气一样重 D. 无法比较、实验不准确 3.同体积的油比水轻，所以油会浮在水面。类比这个现象，同体积的热空气比冷空气轻，所以热空气会（ ）。 A. 下沉 B. 上升 C. 静止不动 D. 向四周扩散 4.用微粒模型解释热空气变轻的原因：空气受热后，微粒间的平均距离变大，同样体积内微粒数量（ ），所以热空气（ ）。 A. 不变、重量不变 B. 增多、变重 C. 减少、变轻 D. 无法确定、变化无常 5.将充满烟的热瓶扣在冷瓶上，抽掉玻璃片后，观察到烟（ ），说明（ ）。 A. 冷瓶流向热瓶、冷空气上升 B. 热瓶流向冷瓶、冷空气上升 C. 冷瓶流向热瓶、热空气上升 D. 热瓶流向冷瓶、热空气上升 拓展思考 抽油烟机为什么安装在灶台上方？________________________________________________________ 课后反思 今天学习之后，我改掉了原来的错误想法：________________________________________________________ 学科网（北京）股份有限公司 $