9《热气球上升的秘密》（教学设计）四年级上册科学青岛版

9《热气球上升的秘密》（教学设计）四年级上册科学青岛版授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：《热气球上升的秘密》

2.教学年级和班级：四年级

3.授课时间：2023年10月26日上午第二节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.科学思维：培养学生观察、分析、推理和实验设计的能力，理解科学探究的过程。

2.科学探究：通过实验操作，让学生体验科学探究的乐趣，学会提出假设、设计实验、收集数据、得出结论。

3.科学态度与责任：激发学生对科学的兴趣，培养实事求是、勇于探索的科学精神，增强保护环境的责任感。重点难点及解决办法重点：

1.热气球上升的原理：理解热气球上升是因为热空气比冷空气轻，从而产生浮力。

2.实验操作与观察：通过实验操作，让学生亲自体验热气球上升的现象。

难点：

1.理解浮力概念：学生对浮力概念的理解可能存在困难。

2.实验误差控制：学生在实验过程中可能遇到温度控制不准确等问题。

解决办法：

1.重点讲解浮力的基本概念，结合生活实例帮助学生理解。

2.通过小组讨论和示范实验，引导学生正确操作，减少实验误差。

3.设置实验观察记录表，引导学生细致观察实验现象，培养观察能力。

4.课后布置思考题，让学生回顾实验过程，巩固所学知识。教学资源1.软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验器材（热气球模型、温度计、气球、酒精灯等）。

2.课程平台：学校科学课程教学平台，用于展示教学视频和实验步骤。

3.信息化资源：网络科学实验视频、在线科学教育资源库。

4.教学手段：实物演示、小组合作探究、实验报告撰写。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：播放一段关于热气球的视频，询问学生为什么热气球会上升，引发学生对本节课的兴趣。

-回顾旧知：提问学生之前学过的关于空气浮力的知识，引导学生回顾相关概念。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：详细讲解热气球上升的原理，包括浮力的产生、热气球的工作原理等。

-举例说明：通过具体的热气球上升实验案例，让学生理解浮力的实际应用。

-互动探究：将学生分成小组，每组提供一个热气球模型，让学生讨论并尝试设计实验，观察热气球在不同条件下的上升情况。

3.实验操作（约30分钟）

-学生活动：学生按照小组讨论的结果，进行热气球上升实验，记录实验现象和数据。

-教师指导：观察学生实验过程，解答学生在实验中遇到的问题，指导学生正确操作。

4.数据分析（约10分钟）

-学生活动：学生根据实验数据，分析热气球上升的影响因素，如温度、压力等。

-教师指导：引导学生进行数据整理和分析，提出合理的结论。

5.总结提升（约10分钟）

-学生活动：学生分享实验心得，总结本节课所学到的知识点。

-教师总结：对学生的实验成果进行点评，强调热气球上升的原理和实际应用。

6.巩固练习（约15分钟）

-学生活动：学生独立完成课后练习题，巩固所学知识。

-教师指导：巡视学生练习情况，解答学生在练习中遇到的问题。

7.课堂小结（约5分钟）

-学生活动：学生总结本节课所学到的知识点，提出自己的疑问。

-教师总结：对本节课的教学内容进行回顾，解答学生的疑问，强调重点和难点。

8.布置作业（约5分钟）

-学生活动：学生阅读课本相关内容，思考课后问题，准备下节课的讨论。

-教师布置：布置与热气球上升相关的家庭作业，要求学生收集有关热气球的资料，准备下节课的分享。

9.教学反思（课后）

-教师反思：对本节课的教学过程进行反思，分析教学效果，总结经验教训，为今后的教学提供借鉴。学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握：

-学生能够理解热气球上升的基本原理，包括浮力、空气密度和温度对浮力的影响。

-学生能够识别和解释热气球上升过程中的物理现象，如热空气的膨胀和冷却。

-学生能够运用所学知识解释其他日常生活中的浮力现象，如热气球、气球等。

2.能力提升：

-学生通过实验操作，提高了动手能力和实验技能，学会了如何设计和进行科学实验。

-学生在小组合作中提升了沟通协作能力，学会了如何与他人共同完成任务。

-学生通过分析实验数据，培养了数据分析能力和科学推理能力。

3.思维发展：

-学生在探究热气球上升的秘密时，培养了观察力和分析问题的能力。

-学生通过思考浮力在不同情境下的应用，发展了创新思维和解决问题的能力。

-学生在讨论和分享实验结果时，提高了批判性思维能力。

4.科学态度：

-学生通过亲身体验科学探究的过程，增强了好奇心和求知欲。

-学生在实验中遇到困难时，学会了坚持和耐心，培养了科学探究的精神。

-学生通过理解浮力的应用，增强了环保意识，认识到科学知识对生活的重要性。

5.情感态度：

-学生对科学实验产生了浓厚的兴趣，激发了他们对科学的热爱。

-学生在实验成功时体验到了成就感和快乐，增强了自信心。

-学生在合作学习中学会了尊重他人，培养了团队精神。板书设计①知识点：

-热气球上升原理

-浮力的概念

-空气密度与温度的关系

-热气球工作原理

②关键词：

-浮力

-热空气

-密度

-温度

-热气球

-气球膨胀

③句子：

-热气球上升是因为热空气的密度小于冷空气，产生了向上的浮力。

-浮力的大小与排开的空气体积和空气密度有关。

-热气球通过加热空气使其膨胀，从而产生足够的浮力上升。典型例题讲解1.例题：

一只热气球体积为500立方米，当气球内的空气温度升高10℃时，气球上升了2米。假设空气密度为1.29千克/立方米，求气球内空气温度升高前后的密度变化。

解答：

-首先计算气球内空气体积变化：由于气球是可膨胀的，体积变化与温度变化成正比。设温度变化为ΔT，体积变化为ΔV，则有ΔV/V=ΔT/T。

-根据题意，ΔT=10℃，T=273+10=283K（假设室温为20℃，则绝对温度为20+273=293K）。

-计算体积变化：ΔV/V=10/293，ΔV=500*(10/293)≈17.13立方米。

-计算温度升高后的空气密度：ρ'=(m+Δm)/(V+ΔV)，其中m为气球内空气质量，Δm为质量变化，V为原始体积，ΔV为体积变化。

-假设气球内空气质量不变，即Δm=0，则有ρ'=m/V。

-由于空气密度随温度升高而减小，根据理想气体状态方程PV=nRT，温度升高时，体积增大，密度减小。

-计算密度变化：ρ'=1.29千克/立方米/(1+17.13/500)≈1.28千克/立方米。

-密度变化量：Δρ=ρ-ρ'≈1.29千克/立方米-1.28千克/立方米=0.01千克/立方米。

2.例题：

一个热气球从地面上升到200米高空，此时空气密度为0.8千克/立方米。如果热气球体积为100立方米，求热气球所受的浮力。

解答：

-浮力计算公式：F=ρVg，其中ρ为空气密度，V为热气球体积，g为重力加速度。

-将已知数值代入公式：F=0.8千克/立方米*100立方米*9.8米/秒²≈784牛顿。

3.例题：

一个热气球从地面上升到1000米高空，此时空气密度为0.5千克/立方米。如果热气球体积为150立方米，求热气球上升前后的浮力变化。

解答：

-上升前的浮力：F1=ρ1Vg，其中ρ1为地面空气密度，V为热气球体积，g为重力加速度。

-假设地面空气密度为1.29千克/立方米，则F1=1.29千克/立方米*150立方米*9.8米/秒²≈1903.5牛顿。

-上升后的浮力：F2=ρ2Vg，其中ρ2为高空空气密度，V为热气球体积，g为重力加速度。

-计算浮力变化：ΔF=F2-F1=ρ2Vg-ρ1Vg=(ρ2-ρ1)Vg。

-代入数值计算：ΔF=(0.5千克/立方米-1.29千克/立方米)*150立方米*9.8米/秒²≈-2312.5牛顿。

4.例题：

一个热气球体积为300立方米，当气球内的空气温度升高5℃时，气球上升了3米。求气球内空气温度升高前后的浮力变化。

解答：

-浮力变化计算公式：ΔF=ρVΔg，其中ρ为空气密度，V为热气球体积，Δg为重力加速度的变化。

-温度升高时，空气密度减小，重力加速度变化Δg可以用Δρ/ρ表示，其中Δρ为密度变化量。

-计算密度变化量：Δρ=(T2-T1)/T1*ρ，其中T2为温度升高后的温度，T1为温度升高前的温度，ρ为初始密度。

-假设初始温度为20℃，则T1=273+20=293K，T2=273+25=298K，ρ=1.29千克/立方米。

-计算密度变化量：Δρ=(298K-293K)/293K*1.29千克/立方米≈0.013千克/立方米。

-计算浮力变化：ΔF=ρVΔg=ρV*Δρ/ρ=V*Δρ。

-代入数值计算：ΔF=300立方米*0.013千克/立方米≈3.9牛顿。

5.例题：

一个热气球从地面上升到300米高空，此时空气密度为0.7千克/立方米。如果热气球体积为200立方米，求热气球上升前后的浮力变化。

解答：

-上升前的浮力：F1=ρ1Vg，其中ρ1为地面空气密度，V为热气球体积，g为重力加速度。

-假设地面空气密度为1.29千克/立方米，则F1=1.29千克/立方米*200立方米*9.8米/秒²≈2510.4牛顿。

-上升后的浮力：F2=ρ2Vg，其中ρ2为高空空气密度，V为热气球体积，g为重力加速度。

-计算浮力变化：ΔF=F2-F1=ρ2Vg-ρ1Vg=(ρ2-ρ1)Vg。

-代入数值计算：ΔF=(0.7千克/立方米-1.29千克/立方米)*200立方米*9.8米/秒²≈-1956.4牛顿。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验教学：在课堂上，我尝试将理论知识与实际操作相结合，通过实验让学生亲身体验科学探究的过程，这样的教学方式激发了学生的学习兴趣，也提高了他们的动手能力。

2.小组合作：我鼓励学生分组进行实验和讨论，这种合作学习的方式不仅培养了学生的团队协作精神，还让他们在交流中学会了如何表达自己的观点和倾听他人的意见。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.教学深度：在讲解浮力概念时，我发现部分学生理解不够深入，对于一些复杂的物理现象，他们的认知还停留在表面。

2.学生参与度：虽然小组合作的方式增加了学生的参与度，但仍有部分学生表现较为被动，缺乏主动思考和提问的意识。

3.评价方式：目前的评价方式主要依赖于学生的实验报告和课堂表现，缺乏对学生实际操作能力的全面评估。

反思改进措施（三）改进措施

1.深化教学内容：针对学生理解不够深入的问题，我计划在讲解浮力概念时，增加一些实际案例和动画演示，帮助学生更好地理解抽象的物理概念。

2.提高学生参与度：为了提高学生的参与度，我将在课堂上设置更多的互动环节，如提问、抢答等，鼓励学生主动参与讨论，并提出自己的疑问。

3.丰富评价方式：为了全面评估学生的实际操作能力，我计划引入更多的评价方式，如实验报告、课堂表现、小组合作评价等，同时也会关注学生在实验过程中的创新思维和解决问题的能力。通过这些改进措施，我相信能够更好地提升学生的科学素养和实践能力。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了热气球上升的秘密，主要内容包括：

1.热气球上升的原理：热气球上升是因为热空气的密度小于冷空气，从而产生向上的浮力。

2.浮力的概念：浮力是物体在流体中受到的向上的力，其大小等于物体排开的流体重量。

3.空气密度与温度的关系：空气密度随温度升高而减小，随温度降低而增大。

4.热气球的工作原理：热气球通过加热空气使其膨胀，从而产生足够的浮力上升。

当堂检测：

1.热气球上升的主要原因是什么？

-A.热气球内的空气比外部空气轻

-B.热气球内的空气比外部空气重

-C.热气球内的空气温度比外部空气低

-D.热气球内的空气温度比外部空气高

2.浮力的大小与以下哪个因素无关？

-A.物体的体积

-B.物体的质量

-C.物体排开的流体重量

-D.物体所在流体的密度

3.空气密度随温度升高而如何变化？

-A.增大

-B.减小

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