活动主题：冷与热

面向年龄段：小学3-4年级

教学目标

1、 知道空气温度升高时体积会膨胀，温度降低时体积会缩小。

2、 能设计实验，验证空气的热胀冷缩性质。

探究问题

瘪气球为什么鼓了起来？

学习成果评价

【探究能力】

层次1：能根据实验现象推断空气具有热胀冷缩的性质。

层次2：能理解并完成证明空气具有热胀冷缩性质的实验。

层次3：能在适当的引导下设计和完成实验，证明空气具有热胀冷缩的性质。

教学背景

与液体相似，气体也具有热胀冷缩的性质。不过，值得注意的是，与对液体和固体的影响相比，压强对气体体积的影响明显得多。在中学课程中，学生会学到在压强不变的情况下，一定量气体的体积与温度成正比。但即使压强稍有一些变化（如本活动中气球膨胀的例子），体积也可能随着温度的升高而增大。对这个年龄的学生来说，暂时可以不提压强。

在这个活动中，学生将瘪气球套在烧瓶口上，再将烧瓶放在热水中，根据烧瓶在热水中时气球鼓起，烧瓶离开热水后气球又变瘪，来得到空气热胀冷缩的结论。

教学准备

材料：热水、烧杯（或小塑料盆等容器）、烧瓶、气球

教学过程

【集中话题】

1、 回顾上一个活动，讨论空气温度升高或降低时体积发生的变化。

• 温度发生变化时，水的体积会发生什么变化？

• 空气是不是也具有这样的性质？你是怎么知道的？

【探索与调查】

1、 设计实验。

• 用什么样的实验来验证我们的想法？

• 我们研究水的热胀冷缩的方法给我们什么启示？

• 你打算用什么容器装空气？

• 用什么方法显示空气的体积变化？

• 用什么方法改变这些空气的温度？

• 酒精灯和热水，哪个更好？为什么？

• 在这个过程中，空气的多少有没有变化？

2、 分组实验。学生将瘪气球套在烧瓶口上，再将烧瓶放在热水中，观察气球鼓起；然后将烧瓶从热水中取出，观察气球变瘪。填写小组记录单。

【回顾与解释】

1、 交流实验现象，得出结论。引导学生分析烧瓶里的空气被加热后，体积膨胀，因而进入气球，使气球鼓起来；烧瓶离开热水后，其中的空气温度又下降，体积缩小，因而气球又变瘪。空气具有热胀冷缩的性质。

• 你们发现了什么现象？

• 什么条件的改变使气球发生变化？

• 这一现象说明了什么？

教学建议

1、 在实验中引导学生发现气球的变化并不难，关键是要引导他们把现象和烧瓶中空气的体积联系起来分析。

2、 有些学生可能会受到本模块第二课所学的热对流的影响，认为烧瓶在热水中时其中的热空气上升，把气球顶了起来；将烧瓶取出热水后，气球中的空气变冷，冷空气下降，从气球下降到烧杯中，于是气球就瘪了。遇到这种情况时，教师可以让学生将烧瓶从热水中取出后倒着拿，使烧瓶底朝上、气球朝下。按照“冷空气下降”的理论，气球并不会瘪，而是可能变得更大，但事实并非如此。这样就可以引发学生的认知冲突，从而更容易理解气球的鼓和瘪并不是对流所引起的，而是热胀冷缩的缘故。

教学记录单

小组记录单

公众号：中国科技教育

微信号：cnstedu

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