一、教材地位

根据 “以提高民族素质和创新能力为重点”，“全面推进素质教育”的主题，结合二期课改的目标和要求，我为此设计了二个单元课的综合学习。课题为：《比空气轻的航空器——热气球》。此课题方案设计，主要力求在培养学生的动手能力和创造性思维能力上有所创新。

课程以学生为活动主体，在老师的指导下，通过动手动脑活动，培养学生学习、探索自然规律的兴趣和能力，培养学生科学精神、科学态度和科学方法，培养学生创新的意识，使学生在愉快的活动中得到教育，增长知识。

本方案的选题和设计，体现以下“三性”：

1、简易性

相对于竞技模型飞机的高投入来讲，热气球模型活动取材方便、价廉、易于操纵，使城市学生免却了寻找活动场地的烦恼，也适合广大农村学生开展活动。

2、生动性

用学生喜闻乐见的物体升空形式寓教于乐，给予知识的灌输。

通过制作、调试热气球：或冉冉升起；或嚯嚯烧毁；或纹丝不动……在快乐的活动中培养学生学习兴趣，有哲人曾经说过：兴趣是最好的老师。让学生在愉快的活动中得到教育、增长知识，因势利导地培养学生科学精神、科学态度和科学方法。

3、科学性

根据教学大纲的要求进行活动，为学生自觉探究自然提供方法和钥匙。遵循教育规律，发挥校外科教活动优势：

（1）结合活动实际，在技能训练同时，引导学生采用探究法扩大知识面、增加信息量。

（2）活动的自主性。有利于培养学生良好的学习方法和学习态度。

（3）活动的充分性。个别化、个性化的活动方式，使每个学生都能从自己的实际出发，在自己知识和智力的基础上学习，有利于发展其智慧与才能，较之同步化、标准化的课堂教学更能体现因材施教原则。

（4）活动的实践性。在活动中，要求学生自己创造条件，自己选择，自己动手，自己调试，自己检验，变信息灌输为信息处理式的教育，实践性强，这对未来人才的培养具有极重要的意义和影响。

二、教材背景

我们时刻接触的空气究竟具有哪些物理特性？飞机是利用机翼上下压强差形成升力升空，而笨拙的热气球依靠什么得以长时间飘留空中？水可以把轮船浮起，远行千里，空气也有浮力，可以把比它更轻的物体送上九霄。空气的密度和体积与浮力有着怎样的关系？我们在征服和利用自然的过程中，可以不断发现和创新，运用空气的性质为人类文明服务。

青少年都乐于接受新鲜的事物。飞上蓝天，几乎是每一个人从小都有的梦想。通过模型热气球飞行，用很少的经费获得航空实验探索的体验，达到航空普及教育的目的。

航空、航海、车辆等模型实践活动，可以弥补传统模式教育过分依赖理论和记忆、忽视操作和实践的缺陷，促进学生和谐全面发展。

三、教学目标

1、让学生知道热气球放飞的成功，不仅需要精巧的制作，还必须掌握科学的理论。懂得在工作中探究、运用事物规律的重要性，在科学指导下的实践，才能取得事半功倍的成效。

2、加深理解有关力学知识，增强对空气性质的了解。

3、激发培养学生探究、学习未知事物的兴趣和能力，提高学生动手能力和创新意识。

4、培养学生观察、记录、交往、合作能力，发现问题、分析问题、解决问题的能力。

四、教学重点和难点

1、本节课的重点是提高学生动手动脑活动能力，培养学生探索学习的兴趣，培养学生科学精神、科学态度和掌握科学方法，加深理解有关力学知识，增强对空气性质的了解。

2、本节课的难点是燃烧室位置高低的调整、酒精团大小的选择，掌握这二者之间的配合关系，有效提高热气球的留空时间。

五、教学器材和场地准备

1、材料： 20公斤装纯水桶的外包装塑料袋若干只（可向纯水供应店索讨。若有破损要用胶带补好），涤纶胶带，漆包线，无水酒精，脱脂棉。

2、工具：剪刀、天平秤、秒表

3、电脑powerpoint的制作，并可对热气球制作、调试、放飞过程拍摄一个短片。结合课堂内容在教学过程中给学生直观提示。

4、场地：在教师监护指导下，为了安全热气球放飞，安排在饭厅或没有易燃物的教室进行活动。

六、教学过程

1、启发谈话：热气球的起源和发展

热气球在中国又称孔明灯。相传三国时期诸葛亮发明了孔明灯，用于传达军事情报。孔明灯的原理与现代的热气球原理相同，是通过加热球内气体而升空。

十八世纪，法国造纸商蒙戈菲尔兄弟因受碎纸屑在火炉中不断升起的启发，用纸袋聚热气作实验，使纸袋能够随着气流不断上升。1783年6月4日，蒙戈菲尔兄弟在里昂安诺内广场做公开表演，一个圆周为110英尺的气球升起，飘然飞行了1.5英里。同年11月21日下午，蒙戈菲尔兄弟又在巴黎穆埃特堡进行了世界上第一次载人空中航行，热气球飞行了二十五分钟，在飞越半个巴黎之后降落在意大利广场附近。这次飞行比莱特兄弟的飞机飞行整整早了120年。

二战以后，高新技术使球皮材料以及致热燃料得到普及，热气球成为不受地点约束、操作简单方便的公众体育项目。八十年代，热气球引入中国。

今天，热气球作为一个体育项目正日趋普及，它曾创造了上升34668米高度的记录。1978年8月11日至17日，“双鹰Ⅲ号”成功飞越了大西洋，1981年“双鹰Ⅴ号”又成功跨越太平洋。现在全世界有20000多个的热气球在飞行。我国目前已有100多个热气球，成功地举办了二届北京国际热气球邀请赛、泰山国际热气球邀请赛等大型比赛活动。

2、设计制作

将学生分为5人左右小组，先观看前面大屏幕操作演示，然后分别进行制作。

1）向塑料袋用劲吹几口气，然后收拢袋口，检查有否漏气，发现口子要用胶带封补。

2）用胶布把直径为0.4毫米的漆包线固定在塑料袋的开口边缘处，为减轻球体重量，可间隔3厘米贴一小块胶带，使漆包线绕塑料袋开口一圈形成圆环。

3）取一根比塑料袋口圆环直径略长的漆包线，两端弯钩，固定在塑料袋开口处的圆环上，在其中点用漆包线固定一根长约10厘米的吊钩，用以安装加热燃料。

4）用脱脂棉球吸取无水酒精，分别制成若干团0.5克、1克、1.5克、2克的酒精棉球，以棉球上酒精不自然流滴为宜，装入塑料小盒内备用。

讨论：

制作热气球的袋子为什么要检查是否漏气？除了少用胶带以外，还有什么办法可以减轻热气球的重量？塑料袋开口除圆形外还可以设计成什么形状？为什么？

3、试飞

活动必须在教师监护下安全进行，防止学生烧伤烫痛，防止易燃物品引发火灾。学生活动可以按燃料0.5克、1克、1.5克、2克（四套方案）分四组同时进行。

1）先观看前面大屏幕操作演示。然后集体协作，提起塑料袋底，使袋口向下。

2）将一个1.5克的脱脂棉团放到热气球下面的漆包线吊钩上（作为热气球燃烧室），并轻轻扣住漆包线，防止棉球着火后中途掉下。

3）点燃棉球。当塑料袋逐渐膨胀时，二位提着袋子的同学同时轻轻松手。热气球会徐徐上升，顶着天花板悬空，待棉球燃烧完毕后又回到地面。

4）一位同学持秒表进行计时。从热气球脱手上升至回到地面为止。

讨论：

节日里放飞氢气球，因为氢气比空气轻，氢气球受到了空气的浮力，所以会升上天空。热气球里装的只是普通的空气，为什么也会升上天花板？热气球中的空气发生了什么变化？什么叫热胀冷缩？空气也有这种反应吗？请大家说说热气球的浮力与气球中空气密度二者之间的相互关系。在日常生活中，哪些地方也在巧妙地应用空气密度变化的特性？

4、调整

1）打开热气球的燃料吊钩（注意在熄火后稍待片刻，勿被烫伤），分别放入0.5克等不同规格的酒精棉球。

2）重复上述“试飞”之3、4步骤。

3）观察热气球的不同变化。若火焰太高烧着塑料袋，应加长吊钩的长度。若火焰太低，则缩短吊钩长度。

4）记录热气球悬空时间。

5）教师指导

空气的浮力与热气球体内空气密度有关系，亦即与热气球的总质量有关系。根据在塑料袋装入热空气会自动浑圆的现象，我们可舍弃袋口的圆环形铜丝，以减小热气球的自重（约减轻1克重量）。把相当于圆环直径的这根铜丝两端各延长3厘米，并折90度，形成 “Z”字型，用胶带直接粘贴固定在塑料袋口。

试试用最佳吊钩长度和燃料重量，该热气球能延长留空多少时间（提示：点火时请同学们协助把袋口扯开，以免被烧变形，直至升空放手）

讨论：

为什么燃料的多少直接影响悬空时间的长短？燃料吊钩加长一点，在保证热气球不被烧毁的前提下增加燃料，为什么还是不能取得最长的悬空时间？缩短吊钩、减少燃料为什么效果也不是最好？找出热气球在目前材料条件下的最佳吊钩长度和燃料重量。

5、小结

热气球的基本原理：球囊里的气体轻于（密度小于）周围大气的气体，从而产生升力。它是通过燃烧器点火、熄火的间隔时间长短调整球囊温度（气体密度），控制热气球的上升和下降，根据不同高度层的风向来控制和调整自己的前进方向，它的漂移速度与风速相同。

浮力与密度有关：物体密度越小，所受浮力越大。

浮力与体积有关：物体体积越大，所受浮力越大。

球内空气密度和温度有关：温度越高，密度越小。

热空气比冷空气轻，冷热空气对流是空气热传递的一种方式。这是冬天取暖器常常安放在脚边而能全身受热的原因。

（对高年级学生可进行拓展性思维指导：根据气体的热对流理论，如果加大冷热气体的对流速度，就能加快传热导。我们在减小热气球自重的同时，以此合理设计气球的形状和结构，如“瓢形热气球”。引导学生运用学到的知识进行拓展性设计，养成理论联系实际的良好学风）。

6、作业

1）我所知道的热气球情况

2）热气球的基本知识（选择正确答案）

3）热气球活动报告单

4）热气球的设计思路（a、b选一，用文字和绘图描述）