“空气占据空间吗”实验创新

“空气占据空间吗”实验创新

雨山铺镇中心小学王双进

一、本实验在教材中所处的地位与作用

本实验是义务教育课程标准实验教科书小学三年级上册《科学》里《水和空气》一章中设定的学生分组实验。在《空气占据空间吗》这一节中，通过系列实验活动，在学生认识了空气确实存在的基础上，认同空气和其他物质一样，能够占据空间。由此逐步认识到空气是一种物质。

由于组成空气的粒子间的空隙较大，可以随着容器容量的大小而变化，所以空气既可以被压缩到一个较小的容器中，也可以膨胀扩张。学生通过实验会发现用同样大的力量分别压缩空气和水，空气可以被压缩，而水占据空间的多少不会发生变化，从而让学生明白空气占据空间的大小是可以发生变化的。同时也有利于培养学生的观察能力、操作能力、创新能力以及与他人合作的良好习惯，形成尊重事实、实事求是的科学态度。

二、实验原型及不足之处

实验一：通过向吸管吹气，将密封瓶中的半瓶水挤出来；

实验二：杯子入水，杯底纸巾不湿。

这是两个空气占据空间的典型实验，无可厚非。但是，空气毕竟是无色、无味、透明、会流动、摸不到的物质，所以学生无论是做起来还是看起来，都觉得好像是在耍魔术，虽然有趣味，但还是感到比较抽象，有点神秘，产生一种可望而不可及之感。

实验三：空气占据空间的变化。

用两只注射器，分别抽进同样多的水和空气，然后用手指堵住管口，用同样大小的力向下压或向上拉活塞，分别能观察到：空气占据的空间可以被压小或拉大，而水的体积不会发生变化。

这也是一个经典的实验，但根据空气的特征，教师演示起来，以及学生在操作过程中，看起来仍然是不那么分明。同样产生一种抽象感，给实验蒙上一层神秘的光环。

三、实验创新与改进之处

1、在完成实验一、实验二后，学生还觉得有点抽象与神秘，便追加一组实验，

在两个同样大的袋子内，一个装上大半袋水，一个装上大半袋空气，让学生能具体形象地对空气占据空间的理解：从外表看，它们确实占据着空间；从内在看，它们均能使水盆中一定标记高度的水位上升。为了显眼，特给盆中水染上色彩。

再创新设计一个实验：将一个注射器的针头取出，抽入10ml有色水后，抽入10ml空气，便推动活塞，这样活塞隔着一段距离也能将注射器内的水喷射出来。可见这段距离正是一股空气，足以说明空气占据空间。

2、在操作实验三空气占据空间的变化时，用一个注射器抽进带有乳白色烟雾的空气，另一个则抽进染上颜色的水。这样，学生就会观察和感觉得更仔细、具体、形象些。

四、实验器材

1个玻璃盆、1个玻璃杯、3个注射器、1个矿泉水瓶、2根吸管、2张纸巾、1块橡皮泥、2个无菌塑料袋、2克高锰酸钾、1支香烟，1个打火机、1个空盐水瓶，3千克自来水，20cm细绳。

五、实验原理及装置说明

1、实验一：空气挤水

原理：将空气吹入一个装置：

密封的瓶里，不能跑出

来，便将水挤出。

2、实验二：杯子入水，杯底纸巾不湿

原理：占据空间即挤占空间，或防止空间被挤占。倒扣的杯中占满了空气，水无法进入。

装置：3、增补实验：空气与水一样，占据空间

原理：大半袋水与大半袋空气，从外表看与摸上去，均占据着空间；分别将其按入玻璃盆水中，均见盆水上升或溢出。显而易见，水与空气均占据空间。同一空间不会被两种物质同时占据。

装置：

4、创新设计实验：活塞隔着空气压出水

原理：①手 活塞 水 空气

②手 活塞 空气 水

装置：

5、实验三：空气占据空间的变化

原理：用外力推或拉注射器的活塞，导致注射器中的空间变化，从而观察水和空气的体积变化情形：水的体积始终不变；空气占据的空间可以被压小或拉大。

装置：

拉 吸 再吸 推 推动 压出

六、实验过程

1、实验一：空气挤水

在一个透明矿泉水瓶里装上一些有色水，插入2个吸管，一根浸入水里，另一根露在水外，瓶口用橡皮泥堵住并密封。用口往露出水外的一根吸管吹气，将空气吹入瓶中，便会将密封瓶中的水从另一根吸管里挤出来。

2、实验二：杯子入水，杯底纸巾不湿

把一团纸巾放在一个杯子的杯底，然后将杯子竖直倒扣入水中。

①预测：纸巾会被水浸湿吗？为什么？

②检验结果：提出杯子，查看结果。解释纸巾不湿的原因。

3、增补实验：空气与水一样，占据空间

用两个同样形状与大小的塑料袋，一个装上大半袋水，另一个装上大半袋空气，分别用绳子扎紧袋口，置于实验桌上。凭视觉，鼓鼓的，凭触觉，软绵绵的，均占据空间。再分别将其按入作有一定水位标记的玻璃盆水中，只见盆中水位上升，进一步证明水与空气均占据空间。

4、创新设计实验：活塞隔着空气压出水

把注射器管口插入有色水中，拉动其活塞，吸入10ml有色水；再提出注射器，在空中吸入10ml空气，然后慢慢地推注射器活塞，只见活塞头隔着空气将水压了出来。可见，其中的空气是占据着空间的。

5、实验三：空气占据空间的变化

用两只注射器，分别抽进同样多的有色水和充满乳白色烟雾的空气，然后用手指堵住管口。

①用同样大小的力向下压注射器活塞：水的体积不变，而空气占据的空间可以被压小。

②用同样大小的力向上拉注射器活塞：水的体积不变，而空气占据的空间可以被拉大。

可见，空气占据空间（体积）的大小是可以变化的。

6、活动四：对空气占据空间变化的解释

a 、画画：

b 、解释：如果空气是由许多微小的粒子组成的活，那么在受到压力或拉力后，它们之间的距离就会变得更小或者更大。

7、活动五：水和空气的比较

8、作业：生活中哪些地方运用了空气可以被压缩的性质？

七、实验效果

1、在实验原型中，在水里添加色彩，在空气中注入烟雾，使实验更加直观、形象、生动、亮丽、有趣。因为八、九岁的孩子毕竟以具体形象思维为主，这正贴近他们的心理，为其所喜闻乐见，继而收到出奇制胜的效果。

2、在一个增补实验中，一袋水与一袋空气分别呈现在我们面前，并且均能使

占据的空间不会变化 占据空间的大小可以发生变化

都能 占据 空间 水 空气 空气