9《热气球上升的秘密》（教学设计）-青岛版科学四年级上册

9《热气球上升的秘密》（教学设计）-青岛版科学四年级上册学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析《热气球上升的秘密》（教学设计）-青岛版科学四年级上册。本章节围绕热气球上升的原理展开，通过实验和观察，让学生了解热气球上升的物理现象，掌握热胀冷缩的原理，培养学生科学探究精神和动手操作能力。教学内容与课本紧密相连，贴近学生生活实际，有助于提高学生的科学素养。核心素养目标分析二、核心素养目标分析。培养学生对科学的兴趣和好奇心，提高观察、实验、分析问题的能力。通过探究热气球上升的秘密，让学生体验科学探究过程，发展科学思维，增强创新意识和实践能力。同时，培养学生合作学习、交流分享的能力，树立节约能源、保护环境的意识。学习者分析三、学习者分析。1.学生已经掌握了一定的科学知识，如物体的浮沉、空气流动等，但具体到热气球上升的物理原理，学生可能了解较少。2.四年级学生对新奇事物充满好奇，学习兴趣浓厚，具备一定的动手操作能力。他们的学习风格多以直观体验和动手实践为主。3.学生在学习过程中可能遇到的困难包括理解热胀冷缩原理、实验操作中的细节处理以及如何将理论知识与实际现象相结合。此外，学生可能对实验中的安全问题有所顾虑，需要教师耐心引导和示范。教学资源-硬件资源：热气球模型、气球、蜡烛、酒精灯、温度计、塑料袋、剪刀、细线、计时器、实验桌、黑板或白板。

-软件资源：热气球上升原理的相关图片、视频资料、实验步骤说明。

-课程平台：多媒体教学设备（如投影仪、电脑）。

-信息化资源：科学教育软件、在线实验平台。

-教学手段：实物演示、小组合作、讨论交流、实验操作。教学过程设计一、导入环节（5分钟）

1.播放一段热气球升空的视频，引导学生观察并提问：“同学们，你们知道热气球是如何升空的吗？”

2.学生自由讨论，教师总结并引出课题：“今天，我们就来探究热气球上升的秘密。”

二、讲授新课（20分钟）

1.讲解热气球上升的原理，重点讲解热胀冷缩的物理现象。

2.通过实验演示，展示热气球上升的过程，让学生直观感受。

3.分组讨论：如何利用热气球上升的原理制作一个简易的热气球模型。

4.学生动手操作，教师巡回指导，纠正错误操作。

三、巩固练习（10分钟）

1.学生展示自己的热气球模型，并说明其上升的原理。

2.教师点评，总结上升过程中需要注意的要点。

四、课堂提问（5分钟）

1.提问：“同学们，热气球上升的过程中，温度是如何变化的？”

2.学生回答，教师点评并补充。

五、师生互动环节（5分钟）

1.教师提问：“如果我们要使热气球上升得更高，应该怎么做？”

2.学生分组讨论，教师引导学生总结出提高热气球上升高度的方法。

3.学生展示讨论成果，教师点评并总结。

六、解决问题及核心素养能力的拓展要求（5分钟）

1.教师提出问题：“在生活中，还有哪些现象可以用热胀冷缩的原理来解释？”

2.学生举例说明，教师点评并总结。

七、课堂小结（5分钟）

1.教师总结本节课所学内容，强调热胀冷缩的物理现象在生活中的应用。

2.学生分享学习心得，教师点评。

八、课后作业（5分钟）

1.让学生回家后，利用所学知识，观察并记录生活中热胀冷缩的现象。

2.教师布置作业，并提醒学生注意安全。

总用时：45分钟知识点梳理1.热气球上升的原理：

-热气球上升是由于热空气的密度小于冷空气，从而产生浮力。

-热气球内的加热系统使空气温度升高，密度降低，产生向上的浮力。

-当浮力大于气球及载重物的总重力时，热气球开始上升。

2.热胀冷缩原理：

-物体在受热时会膨胀，受冷时会收缩，这是由于物体分子间的距离变化引起的。

-热胀冷缩是物质的一种基本性质，广泛应用于各种设备和日常生活中。

3.热气球的结构和功能：

-气囊：热气球的主体部分，用于容纳热空气。

-燃烧器：提供热源，加热气囊内的空气。

-系统控制：包括调节热气球上升、下降和停飞的装置。

4.热气球的升空过程：

-加热气囊内的空气，使其密度降低，产生浮力。

-当浮力大于重力时，热气球开始上升。

-通过调节燃烧器的火力，控制热气球的上升速度和高度。

5.热气球的下降过程：

-减少燃烧器的火力，降低气囊内空气的温度，增加密度。

-当气囊内空气的密度大于周围空气的密度时，热气球开始下降。

6.热气球的安全注意事项：

-在起飞前，检查热气球的结构和设备是否完好。

-在飞行过程中，注意观察天气变化，避免恶劣天气飞行。

-乘客应系好安全带，听从驾驶员的指挥。

7.热气球的应用：

-休闲娱乐：热气球作为一种旅游项目，提供空中观光体验。

-科学研究：热气球可用于大气科学、气象观测等领域。

-救援行动：在特定情况下，热气球可用于救援行动。

8.热气球的环保问题：

-热气球使用燃料，会产生一定程度的污染。

-需要合理规划热气球的飞行路线，减少对环境的影响。

9.热气球的历史和发展：

-热气球的发明者是法国人孟格菲兄弟。

-热气球的发展经历了从原始模型到现代热气球的演变过程。

10.热气球的未来发展趋势：

-研发更环保、更高效的燃料。

-提高热气球的性能和安全性。

-拓展热气球的应用领域。典型例题讲解例题1：一个热气球在地面时，气囊内空气的温度为20℃，此时气囊内空气的密度为1.225kg/m³。当气囊内空气温度升高到100℃时，气囊内空气的密度变为多少？

解答步骤：

1.计算空气温度从20℃升高到100℃的温差：ΔT=100℃-20℃=80℃。

2.查找空气在标准大气压下的体积膨胀系数α：α≈1.0×10⁻⁴/℃。

3.根据体积膨胀系数公式，计算空气体积的变化量ΔV：ΔV=V₀×α×ΔT，其中V₀为初始体积。

4.由于密度ρ=m/V，其中m为空气质量，V为空气体积，当温度变化时，空气质量保持不变，所以有ρ₁=ρ₀×(1+α×ΔT)。

5.将已知数据代入公式计算：ρ₁=1.225kg/m³×(1+1.0×10⁻⁴/℃×80℃)≈1.225kg/m³×1.008=1.2446kg/m³。

答案：气囊内空气温度升高到100℃时，密度变为约1.2446kg/m³。

例题2：一个热气球载重物的总重力为1000N，当气囊内空气温度为30℃时，热气球刚好悬浮在空中。若要保持热气球悬浮，气囊内空气的温度应升高多少度？

解答步骤：

1.计算空气温度从30℃升高到100℃的温差：ΔT=100℃-30℃=70℃。

2.查找空气在标准大气压下的体积膨胀系数α：α≈1.0×10⁻⁴/℃。

3.根据体积膨胀系数公式，计算空气体积的变化量ΔV：ΔV=V₀×α×ΔT，其中V₀为初始体积。

4.由于密度ρ=m/V，其中m为空气质量，V为空气体积，当温度变化时，空气质量保持不变，所以有ρ₁=ρ₀×(1+α×ΔT)。

5.计算气囊内空气在30℃时的密度ρ₀：ρ₀=m/V₀，其中m为载重物的总重力，V₀为初始体积。

6.将已知数据代入公式计算：ρ₀=1000N/V₀。

7.根据ρ₁=ρ₀×(1+α×ΔT)计算温度升高值ΔT：ΔT=(ρ₁/ρ₀)-1)/α。

答案：要保持热气球悬浮，气囊内空气的温度应升高约0.013℃。

例题3：一个热气球在空中飞行时，气囊内空气的温度为80℃，此时气囊内空气的密度为0.8kg/m³。若要保持热气球上升，气囊内空气的温度应升高多少度？

解答步骤：

1.计算空气温度从80℃升高到100℃的温差：ΔT=100℃-80℃=20℃。

2.查找空气在标准大气压下的体积膨胀系数α：α≈1.0×10⁻⁴/℃。

3.根据体积膨胀系数公式，计算空气体积的变化量ΔV：ΔV=V₀×α×ΔT，其中V₀为初始体积。

4.由于密度ρ=m/V，其中m为空气质量，V为空气体积，当温度变化时，空气质量保持不变，所以有ρ₁=ρ₀×(1+α×ΔT)。

5.计算气囊内空气在80℃时的密度ρ₀：ρ₀=m/V₀，其中m为载重物的总重力，V₀为初始体积。

6.将已知数据代入公式计算：ρ₀=1000N/V₀。

7.根据ρ₁=ρ₀×(1+α×ΔT)计算温度升高值ΔT：ΔT=(ρ₁/ρ₀)-1)/α。

答案：要保持热气球上升，气囊内空气的温度应升高约0.025℃。

例题4：一个热气球在空中飞行时，气囊内空气的温度为50℃，此时气囊内空气的密度为1.2kg/m³。若要保持热气球下降，气囊内空气的温度应降低多少度？

解答步骤：

1.计算空气温度从50℃降低到30℃的温差：ΔT=50℃-30℃=20℃。

2.查找空气在标准大气压下的体积膨胀系数α：α≈1.0×10⁻⁴/℃。

3.根据体积膨胀系数公式，计算空气体积的变化量ΔV：ΔV=V₀×α×ΔT，其中V₀为初始体积。

4.由于密度ρ=m/V，其中m为空气质量，V为空气体积，当温度变化时，空气质量保持不变，所以有ρ₁=ρ₀×(1-α×ΔT)。

5.计算气囊内空气在50℃时的密度ρ₀：ρ₀=m/V₀，其中m为载重物的总重力，V₀为初始体积。

6.将已知数据代入公式计算：ρ₀=1000N/V₀。

7.根据ρ₁=ρ₀×(1-α×ΔT)计算温度降低值ΔT：ΔT=(ρ₀/ρ₁)-1)/α。

答案：要保持热气球下降，气囊内空气的温度应降低约0.025℃。

例题5：一个热气球在空中飞行时，气囊内空气的温度为70℃，此时气囊内空气的密度为0.9kg/m³。若要保持热气球停止上升或下降，气囊内空气的温度应如何调整？

解答步骤：

1.计算空气温度从70℃升高到80℃的温差：ΔT=80℃-70℃=10℃。

2.查找空气在标准大气压下的体积膨胀系数α：α≈1.0×10⁻⁴/℃。

3.根据体积膨胀系数公式，计算空气体积的变化量ΔV：ΔV=V₀×α×ΔT，其中V₀为初始体积。

4.由于密度ρ=m/V，其中m为空气质量，V为空气体积，当温度变化时，空气质量保持不变，所以有ρ₁=ρ₀×(1+α×ΔT)。

5.计算气囊内空气在70℃时的密度ρ₀：ρ₀=m/V₀，其中m为载重物的总重力，V₀为初始体积。

6.将已知数据代入公式计算：ρ₀=1000N/V₀。

7.根据ρ₁=ρ₀×(1+α×ΔT)计算温度升高值ΔT：ΔT=(ρ₁/ρ₀)-1)/α。

答案：要保持热气球停止上升或下降，气囊内空气的温度应升高约0.013℃。板书设计①热气球上升的秘密

-热气球上升原理

-热胀冷缩

-浮力与重力

-气囊、燃烧器、控制系统

②热气球上升的物理过程

-加热气囊内空气

-空气密度变化

-浮力变化

-热气球上升

③热气球安全注意事项

-结构检查

-天气观察

-安全带使用

-驾驶员指挥

④热气球的实际应用

-休闲娱乐

-科学研究

-救援行动

⑤热气球的环保问题

-燃料污染

-环境影响

-环保措施

⑥热气球的历史与发展

-发明者

-发展历程

-未来趋势教学评价与反馈1.课堂表现：学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，对于热气球上升的原理表现出浓厚的兴趣。大部分学生能够按照实验步骤进行操作，但在细节处理上仍有待提高。课堂表现总体良好。

2.小组讨论成果展示：在小组讨论环节，学生们能够积极发表自己的观点，并与其他成员进行有效的沟通。通过讨论，学生们能够更好地理解热气球上升的原理，并能够将理论知识与实际操作相结合。小组讨论成果展示环节表现出学生的合作能力和创新思维。

3.随堂测试：通过随堂测试，评估学生对热气球上升原理的理解程度。测试内容包括选择题、填空题和简答题。测试结果显示，学生对热气球上升的物理原理和实验操作有一定的掌握，但在计算空气密度变化方面存在一定困难。

4.学生自评与互评：在课程结束后，学生进行自评和互评，反思自己在课堂上的表现和收获。通过自评和互评，学生能够认识到自己的不足，并从中吸取经验教训，为今后的学习打下基础。

5.教师评价与反馈：针对学生在课堂上的表现，教师给予以下评价与反馈：

-针对课堂表现：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高课堂互动性，对于实验操作中的细节问题，教师应耐心指导，确保学生能够正确掌握。

-针对小组讨论成果展示：肯定学生的合作能力和创新思维，同时指出在讨论过程中，部分学生表达不够清晰，需要加强语言表达能力的训练。

-针对随堂测试：针对学生在计算空气密度变化方面的困难，教师应加强相关知识的讲解和练习，帮助学生熟练掌握计算方法。

-针对学生自评与互评：鼓励学生认真对待自评和互评，通过反思和总结，不断提高自己的学习效果。同时，教师应关注学生的心理健康，帮助学生树立自信心。

6.课后作业反馈：教师对学生的课后作业进行批改，针对学生的作业情况，给予以下反馈：

-针对作业完成情况：鼓励学生按时完成作业，提高作业质量，对于作业中的错误，教师应耐心讲解，帮助学生纠正。

-针对作业中的亮点：肯定学生在作业中的创新思维和解决问题的能力，鼓励学生在今后的学习中继续保持。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践操作结合理论讲解：在