一、實驗背景：從生活現(xiàn)象到科學(xué)問題的連接演講人01實驗背景：從生活現(xiàn)象到科學(xué)問題的連接02實驗準備：安全、材料與觀察工具的精細化設(shè)計03實驗操作：從“按步驟做”到“邊做邊思”04現(xiàn)象分析與原理探究：從“看到了什么”到“為什么會這樣”05拓展應(yīng)用：從實驗室到生活的科學(xué)遷移06總結(jié)與升華：從實驗到科學(xué)思維的成長目錄2025小學(xué)四年級科學(xué)下冊熱空氣驅(qū)動小風(fēng)車實驗課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓孩子用雙手觸摸原理，用眼睛發(fā)現(xiàn)規(guī)律，用大腦連接生活。今天要和大家分享的“熱空氣驅(qū)動小風(fēng)車實驗”，正是這樣一節(jié)“可操作、可觀察、可思考”的典型課例。它不僅能幫助四年級學(xué)生理解“熱空氣上升”這一核心概念，更能通過動手實驗培養(yǎng)科學(xué)探究的基本能力。接下來，我將從實驗背景、準備、操作、原理分析到拓展應(yīng)用，逐步展開講解。01實驗背景：從生活現(xiàn)象到科學(xué)問題的連接1生活中的熱空氣現(xiàn)象導(dǎo)入記得去年秋天帶學(xué)生觀察校園里的桂樹時，有個孩子舉著被風(fēng)吹動的紙風(fēng)車問我：“老師，風(fēng)是怎么來的？”另一個孩子指著食堂煙囪飄起的白煙接話：“我奶奶說，煙往天上跑是因為‘熱氣往上躥’?！边@些童言童語里，藏著我們今天實驗的核心——熱空氣的流動。生活中，熱空氣的身影隨處可見：煮餃子時鍋蓋被頂起的“熱氣”、冬季浴室里向上蒸騰的霧氣、節(jié)日里騰空而起的孔明燈……這些現(xiàn)象都指向同一個科學(xué)事實：熱空氣會上升，并且在流動過程中產(chǎn)生推動力。而我們要做的小風(fēng)車實驗，正是通過直觀的“風(fēng)車轉(zhuǎn)動”，將這種看不見的空氣流動轉(zhuǎn)化為可觀察的現(xiàn)象。2課程標準與學(xué)習(xí)目標根據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》四年級“物質(zhì)的變化與運動”主題要求，學(xué)生需“通過觀察、實驗等方法，探究熱傳遞的方式及熱對物質(zhì)狀態(tài)的影響”。本節(jié)課的具體學(xué)習(xí)目標可拆解為：知識目標：理解熱空氣因密度較小會上升，冷空氣會補充形成對流；能力目標：能規(guī)范完成小風(fēng)車實驗，準確記錄現(xiàn)象并分析原因；素養(yǎng)目標：激發(fā)對熱現(xiàn)象的探究興趣，培養(yǎng)“用科學(xué)解釋生活”的思維習(xí)慣。02實驗準備：安全、材料與觀察工具的精細化設(shè)計1安全預(yù)案：實驗的首要前提01小學(xué)實驗課中，安全是教師的“第一根弦”。本次實驗涉及明火（蠟燭），必須提前做好三項準備：環(huán)境檢查：確保實驗桌無易燃物（如紙張、布料），通風(fēng)良好（避免二氧化碳積聚）；操作規(guī)范：提前演示“火柴點燃與熄滅”的正確方法（火柴梗豎直向下點燃，吹滅蠟燭時用手扇動而非直接吹）；020304應(yīng)急措施：每小組配備濕毛巾（用于撲滅意外火苗），教師隨身攜帶滅火毯，強調(diào)“一旦起火，立即喊老師”。2實驗材料：低成本與可操作性的平衡為了讓實驗“人人可做、家家能備”，我們選擇了生活化的材料（見表1），并標注替代方案：2實驗材料：低成本與可操作性的平衡|材料名稱|作用說明|替代方案||----------------|--------------------------|------------------------||紙風(fēng)車（自制）|顯示空氣流動的“指示劑”|塑料小風(fēng)車（玩具店）||蠟燭（細短型）|提供熱源|酒精燈（需教師演示）||玻璃罩（透明）|限制空氣流動范圍，聚焦觀察|透明塑料杯（無蓋）||火柴/打火機|點燃蠟燭|電子點火器（更安全）||鐵架臺（帶夾）|固定風(fēng)車高度|筷子+橡皮泥（自制支架）|注：自制紙風(fēng)車的方法：將正方形彩紙對角剪開至3/4處，依次將四個角向中心折疊并用回形針固定，最后插入吸管作為轉(zhuǎn)軸。3觀察工具：記錄現(xiàn)象的“科學(xué)眼睛”為幫助學(xué)生更細致地觀察，需提前準備觀察記錄表（見表2）和輔助工具：溫度計（量程0-100℃）：測量蠟燭周圍空氣溫度變化；秒表：記錄風(fēng)車從靜止到轉(zhuǎn)動的時間；放大鏡：觀察火焰周圍空氣的“扭曲”（熱空氣導(dǎo)致的光線折射現(xiàn)象）。表2：熱空氣驅(qū)動小風(fēng)車觀察記錄表|觀察階段|觀察內(nèi)容|預(yù)期現(xiàn)象|實際記錄||----------------|---------------------------|------------------------|------------------------||實驗前|風(fēng)車狀態(tài)、環(huán)境溫度|靜止，室溫約25℃||3觀察工具：記錄現(xiàn)象的“科學(xué)眼睛”|點燃蠟燭后2分鐘|轉(zhuǎn)動速度變化、火焰周圍空氣|加速轉(zhuǎn)動，空氣扭曲|||熄滅蠟燭后|風(fēng)車如何停止、溫度變化|逐漸減速至靜止，降溫|||點燃蠟燭后30秒|風(fēng)車是否轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)動方向|開始緩慢轉(zhuǎn)動，順時針||03實驗操作：從“按步驟做”到“邊做邊思”1基礎(chǔ)操作流程（教師演示+學(xué)生分組）組裝實驗裝置將鐵架臺固定在桌面，調(diào)節(jié)夾子高度，使風(fēng)車轉(zhuǎn)軸中心距離蠟燭火焰約10厘米（過高則熱空氣分散，過低易被火焰烤變形）；用橡皮泥將蠟燭底部粘在玻璃罩中央（避免傾倒），確保玻璃罩直徑大于蠟燭高度（防止燃燒不充分）。步驟2：初始狀態(tài)記錄用溫度計測量環(huán)境溫度（如23℃），記錄風(fēng)車靜止狀態(tài)；提問引導(dǎo)：“如果點燃蠟燭，你認為風(fēng)車會動嗎？為什么？”（激活前概念）步驟3：點燃蠟燭與觀察教師示范點燃火柴（劃擦?xí)r遠離身體，點燃后立即移至蠟燭芯），學(xué)生分組操作；要求學(xué)生集中觀察：0-30秒內(nèi)，風(fēng)車是否出現(xiàn)晃動？30秒-2分鐘，轉(zhuǎn)動速度如何變化？火焰上方的空氣是否有“扭曲”（可用放大鏡輔助）？1基礎(chǔ)操作流程（教師演示+學(xué)生分組）組裝實驗裝置步驟4：熄滅蠟燭與后續(xù)觀察觀察風(fēng)車是否繼續(xù)轉(zhuǎn)動（慣性+殘留熱空氣），溫度計示數(shù)是否下降（驗證熱空氣與溫度的關(guān)系）。用濕毛巾輕蓋蠟燭（避免吹滅時火星飛濺），記錄熄滅時間；2關(guān)鍵操作提示（避免實驗失敗的“坑”）在多年教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)以下操作易導(dǎo)致實驗效果不明顯，需重點強調(diào)：風(fēng)車高度：若風(fēng)車離火焰太近（<5厘米），會因局部溫度過高導(dǎo)致紙張變形；太遠（>15厘米）則熱空氣分散，推動力不足；玻璃罩的選擇：必須使用無蓋或頂部有孔的玻璃罩（如去掉杯底的塑料瓶），否則燃燒消耗氧氣會導(dǎo)致火焰熄滅，且無法形成空氣對流；風(fēng)車的輕便性：自制紙風(fēng)車需用薄彩紙（如皺紋紙），若用硬卡紙會因重量過大難以轉(zhuǎn)動。去年有個小組用硬紙板做風(fēng)車，結(jié)果實驗時風(fēng)車紋絲不動，后來換用廣告紙才成功，這正是“變量控制”的鮮活案例。04現(xiàn)象分析與原理探究：從“看到了什么”到“為什么會這樣”1現(xiàn)象總結(jié)：學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的典型特征通過整理多屆學(xué)生的觀察記錄，實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)以下規(guī)律（以室溫25℃為例）：1點燃蠟燭后約20秒，風(fēng)車開始緩慢順時針轉(zhuǎn)動；21分鐘后轉(zhuǎn)動速度加快（每秒2-3圈），火焰上方空氣出現(xiàn)明顯“扭曲”（熱空氣上升導(dǎo)致光線折射）；3熄滅蠟燭后，風(fēng)車繼續(xù)轉(zhuǎn)動約15秒，隨后逐漸停止，溫度計示數(shù)從最高38℃降至27℃。42原理拆解：從“熱脹冷縮”到“對流形成”要解釋這些現(xiàn)象，需分三步理解空氣的“熱運動”：2原理拆解：從“熱脹冷縮”到“對流形成”2.1第一步：空氣受熱膨脹——體積變大，密度變小空氣是由無數(shù)微小粒子（分子）組成的。當蠟燭加熱周圍空氣時，分子獲得能量，運動速度加快，彼此間的距離增大（熱脹冷縮）。例如，1立方米的空氣在25℃時質(zhì)量約1.2千克，加熱到50℃時，體積會膨脹約8%（質(zhì)量不變，體積變大），密度則減小為約1.1千克/立方米。2原理拆解：從“熱脹冷縮”到“對流形成”2.2第二步：熱空氣上升——密度差產(chǎn)生浮力密度較小的熱空氣，就像“輕氣球”一樣，會被周圍密度較大的冷空氣“托”著向上運動。這與“木塊浮在水面”的原理類似——密度小的物體在密度大的介質(zhì)中會上升。2原理拆解：從“熱脹冷縮”到“對流形成”2.3第三步：空氣對流形成——推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動熱空氣上升后，原位置的空氣減少，周圍的冷空氣會迅速流過來補充（就像往杯子里倒水，水滿后會溢出，空了又會被填滿）。這種“熱空氣上升、冷空氣補充”的循環(huán)流動，就是空氣對流。流動的空氣具有動能，當它吹過風(fēng)車葉片時，就會推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動。3學(xué)生常見疑問的解答實驗中，學(xué)生常提出以下問題，需結(jié)合生活實例解答：“為什么風(fēng)車是順時針轉(zhuǎn)，不是逆時針？”：與火焰位置和風(fēng)車葉片角度有關(guān)。若葉片向右傾斜，熱空氣從下往上吹時，會推動葉片右側(cè)先受力，導(dǎo)致順時針轉(zhuǎn)動；若調(diào)整葉片角度，方向也會改變（可讓學(xué)生動手驗證）?！跋缦灎T后，風(fēng)車為什么還會轉(zhuǎn)一會兒？”：熱空氣有“慣性”——蠟燭熄滅后，周圍空氣仍有殘留的熱量，會繼續(xù)上升一段時間，直到溫度與環(huán)境一致，對流停止?！叭绻诿荛]房間里做實驗，風(fēng)車會一直轉(zhuǎn)嗎？”：不會。因為蠟燭燃燒會消耗氧氣，當氧氣不足時火焰熄滅，熱空氣不再產(chǎn)生，對流停止；同時，密閉環(huán)境中二氧化碳增多，空氣密度變化減小，推動力也會減弱。05拓展應(yīng)用：從實驗室到生活的科學(xué)遷移1生活中的“熱空氣驅(qū)動”現(xiàn)象理解了熱空氣對流的原理，我們可以解釋更多生活現(xiàn)象（見表3），并引導(dǎo)學(xué)生用“實驗思維”觀察：1生活中的“熱空氣驅(qū)動”現(xiàn)象|生活場景|科學(xué)原理|觀察建議||------------------------|--------------------------|--------------------------||抽油煙機安裝在爐灶上方|熱空氣上升，油煙隨熱空氣向上，便于排出|觀察做飯時油煙是否先上升再被吸走||暖氣片安裝在窗戶下方|加熱冷空氣，形成對流，使房間均勻升溫|冬季觸摸暖氣片周圍空氣，感受溫度變化||孔明燈升空|燃料加熱燈內(nèi)空氣，密度減小，燈體受到浮力上升|觀察孔明燈點燃后何時開始上升|2創(chuàng)新實驗：讓“熱空氣”玩出花樣為了深化理解，可鼓勵學(xué)生設(shè)計“變式實驗”，例如：“冷熱空氣比賽”：在風(fēng)車兩側(cè)分別放置熱杯（裝熱水）和冷杯（裝冰水），觀察風(fēng)車向哪側(cè)轉(zhuǎn)動（驗證冷空氣下沉、熱空氣上升的方向差異）；“無火風(fēng)車”：用吹風(fēng)機吹熱風(fēng)代替蠟燭，觀察風(fēng)車轉(zhuǎn)動是否更劇烈（對比不同熱源的推動力）；“逆向思考”：將風(fēng)車倒置（轉(zhuǎn)軸向下），觀察熱空氣是否仍能推動其轉(zhuǎn)動（驗證對流是“向上”的）。去年有個學(xué)生用喝完的奶茶杯做了“迷你熱氣球”：在杯口固定小紙風(fēng)車，杯底用蠟燭加熱，結(jié)果風(fēng)車不僅轉(zhuǎn)動，杯子還微微升起——這正是熱空氣對流與浮力的雙重作用，這樣的“意外”發(fā)現(xiàn)，往往是科學(xué)興趣的萌芽。06總結(jié)與升華：從實驗到科學(xué)思維的成長總結(jié)與升華：從實驗到科學(xué)思維的成長回顧整個實驗過程，我們經(jīng)歷了“觀察現(xiàn)象→提出問題→設(shè)計實驗→記錄數(shù)據(jù)→分析原理→聯(lián)系生活”的完整科學(xué)探究流程。這不僅讓我們理解了“熱空氣因密度小而上升，形成對流推動風(fēng)車”的科學(xué)原理，更重要的是，我們學(xué)會了用“動手實驗”驗證猜想，用“觀察記錄