教科版小学科学六年级上册教师用书
-
义务教育课程标准实验教材
科学教师教学用书
六年级上册
主编:郁波
本册执笔:常瑞祥
陈维礼
尚秀芬
责任编辑:殷梦昆
目
录
使用说明
教科书整体结构表
本册教科书的教学目标与内容概要
主要材料清单
各单元说明与教学建议
工具和机械
一、单元概述
二、单元教学目标
三、分课时教学建
议(背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议)
第
1
课
使用工具
第
2
课
杠杆的科学
第
3
课
杠杆类工具的研究
第
4
课
轮轴的秘密
第
5
课
定滑轮和动滑轮
第
6
课
滑轮组
第
7
课
斜面的作用
第
8
课
自行车上的简单机械
四、评价建议
五、参考资料
形状与结构
一、单元概述
二、单元教学目标
三、分课时教学建
议(背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议)
第
1
课
抵抗弯曲
第
2
课
形状与抗弯曲能力
第
3
课
拱形的力量
第
4
课
找拱形
第
5
课
做框架
第
6
课
建高塔
第
7
课
桥的形状和结构
第
8
课
用纸造一座“桥”
四、评价建议
五、参考资料
能
量
一、单元概述
二、单元教学目标
三、分课时教学建
议(背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议)
第
1
课
电和磁
第
2
课
电磁铁
第
3
课
电磁铁的磁力(一)
第
4
课
电磁铁的磁力(二)
第
5
课
神奇的小电动机
第
6
课
电能和能量
第
7
课
电能从哪里来
第
8
课
能量与太阳
四、评价建议
五、参考资料
生物的多样性
一、单元概述
二、单元教学目标
三、分课时教学建
议(背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议)
第
1
课
校园生物大搜索
第
2
课
校园生物分布图
第
3
课
多种多样的植物
第
4
课
种类繁多的动物
第
5
课
相貌各异的我们
第
6
课
原来是相互关联的
第
7
课
谁选择了它们
第
8
课
生物多样性的意义
四、评价建议
五、教学案例
六、参考资料
使用说明
与教科版科学教科书配套的
《科学教师教学用书》
是为切合教师教学的实际需要而编写
p>
的,三至六年级共
8
册。
< br>为了能清晰而简明地表达课程设计的意图,同时方便教师备课,我
们设计了一些栏
目和提供了相应的资源。
下面是与使用有关的几点说明。
一、教师用书的体例和作用
本册教科书的教学目标与内容概要
列
写本学期的主要教学内容和在学生科学素养培养方面希望达成的目标。
为教师了解全
p>
学期的教学任务提供完整的框架和概貌。
主要材料清单
列出本学期探究活动涉
及的主要实验和需要的器材与材料,
供教师作计划和提前准备时
使用。
各单元说明与教学建议
p>
用文字形式介绍本单元的主要教学活动和活动间的结构,
说明本单元
的教学在整个教科
书框架体系中的地位和意义。
单元教学目标
根据课程标准从科学概
念、
过程与方法、
情感态度价值观三个方面。
< br>列出本单元要实现
的教学目标,为教师把握单元教学提供方向。
< br>
背景和目标
这是分课时说明
教学内容选择的知识背景和学生的认识背景,
方便教师理解教学活动的
< br>设计意图。所列的教学目标是直接针对该节课的。
教科书说明
用图文对照的形式详细说
明正文、照片、图片、图表、对话框所包含的意义,对教科书
正文中提出的问题给出必要
的答案或说明。
教学建议
有针对性地为教学提供参考性策略,对教学中容易出现的问题给予提示。
评价建议
立足单元教学指出评价的主
要方向、可使用的依据,以及可采用的评价方法。
二、课时安排建议
修订后的教科书每
册均安排了
4
个教学单元。
3
、
4
年级每个单元包含
7
个教学活动,
5
、
< br>6
年级为
8
个教学活动。原则上
每个教学活动的时间为
1
课时,这是根据目前全国绝大部分
p>
地区小学科学课中、
高年级均为每周
2
p>
课时的现状安排的。
在设计时,
我们也考虑
到个别省
份科学课的开设已经实现了课程标准的要求,
因此在活
动内容的安排上保持了弹性。
针对这
样的地区,我们建议在课时
安排上可以采取下面的办法来解决:
(一)
< br>对典型的科学探究活动展开充分的探究,不以
1
课时为限
制。例如“比较水的多
少”
“总结我们的天气观察”等;
(二)
加强单元后的总结性教学,帮助学生
梳理概念、澄清观点,
开展单元性的评价活
动;
(三)
实现教科书中已设计的拓展性活动,
或资料库中的拓展性活动。
这些活动对学生
的发
展是十分有意义的。如“小杆秤的制造”
“设计制作一个强磁力电磁铁”等。为此每个<
/p>
单元安排
3
节左右的机动课时是适宜的,
也是可操作的。
三、教学目标的表述
在这套教师用书中,
我们根据课程标准的要求和新的科学教育研
究成果,
将教学目标分
别从科学概念、
过程与方法和情感态度价值观三个方面来表述。
科学概念的陈述是用一句完
整的话来完成的,它比一个简单的词有了更丰富的内涵,表达的是一个科学的观点或思想。
科学概念也可以划分为不同的层次,
例如核心概念和具体概念。
每一个核心概念是由不同的
具体概念组成的,
而具
体概念是从科学事实中归纳出来的。
以科学概念作为教学目标,
将促
进学生对事实的理解,
有助于他们形成重要的科学观念和思
想,
体现了科学教育改革的新方
向。
四、概念图和图表的使用
修订后的教
科书引入了多种形式的概念图和图表,因为它们是学生学习科学的有用工
具。运用这些工
具,学生可以记录和加工整理信息,同时用来描述概念。教师也可以
借此了解学生的初始想法,为教学确定起点。
维恩图
是一种选择、分类和比较信息的非常有用
的工具
。可以帮助学生记录下他们的观察结果。两个
圆可以呈现不同的信息,比如只属于陆生植
物的特征
和只属于水生植物的特征应分别记在一个圆里,而它
们
的共同特征则应记入两个圆的交叉部分。
< br>网状图
是概念图中的一种,
它的作用是用图解的
形式记录与中心词有关的观点和内容,
呈现中心词和
与之相关内容之间的关系。
使用网状图可以帮助学生围绕
中心词作尽可能
多的联想,
由此教师可以了解到哪些知识是学生
已经
知道的。
气泡图
是
一种简单的网状图,它可以帮助学生对中心
词(主题)作出联想,记录下他们已经观察和
了解到的内
容。
p>
柱状图
(条形图)是在坐标图上用填充的方式,
完成的数据表达,表现为条形图,一般由两组数据组
成例如时间和影长、时间和温度
等。柱状图可以直观
地表现数据之间的差异。
p>
记录不仅仅可以用文字,
科学图画
也是适合
小学生记录观察和
与人分享信息的一种十分有效的方法。
它比普
通的图画倾注更多的
精力在细节上。
为了真实地记录,
学生必须仔细地观察,
记下每个
小的特点和线条
。使用这种记录方法可以提高每个学生的观察能
力,教师也可以从中评价他们的观察、表
达和理解的能力。
教科书整体结构表
修订后的教科书共
32
个单元,更好地体现了课程标准的要求。覆盖了生命科学、物质
科学和地球与
宇宙科学三大领域标准所规定的相关内容。
教科书以科学概念和科学探究两大
主线并行发展的方式建立了自己的整体结构。
书
中每个单元后设置了资料库,
是为了便于学生深入理解该单元的科学概念、
丰富他们
的已有经验和发展他们探究科学的兴趣,是科学课学习的重要组成部
分,但仅供学生阅读。
三
年
级
上学期
植物
动物
我们周围的材料
水和空气
溶解
下学期
植物的生长
动物的生命周期
温度与物体的变化
磁铁
电路
新的生命
食物
岩石和矿物
沉和浮
时间
热和燃烧
地球的运动
微小世界
我们身边的物质
宇宙
环境和我们
四
年
级
声音
天气
我们的身体
生物与环境
五
年
级
光
地球表面及其变化
运动和力
工具和机械
六
年
级
形状与结构
能量
生物的多样性
本册教科书的教学目标与内容概要
本
册内容由“工具和机械”
“形状与结构”
“能量”和“生物的多
样性”四个单元组成。
在“工具和机械”单元里,学生要学习
选择使用工具并体会它们的作用,研究杠杆、轮轴、
滑轮、斜面等简单机械和自行车上的
简单机械。通过研究认识工具和机械的功能和特点。
在“形状
与结构”单元里,学生要认识身边常见的梁、拱形、框架等形状结构,研究物
体不容易倒
的形状特点,
探究怎样用纸做一座能承重的桥。
通过研究认识不
同的形状和结构
承受力的特点不同,能满足不同的需要。
p>
在“能量”单元里,学生要制作和研究电磁铁,探究玩具小电动机怎么会转动起来,研
讨各种能量形式及其相互转化。
通过研究初步建立起能量的概念,
p>
知道电可以生磁,
能量可
以相互转化,了解
太阳能的转化与储存。
在“生物的多样性”单元里,学生要调
查校园里生物的种类和分布,给动植物分类,研
究人的相貌差异,
探究不同环境对生物种类和性状的影响。
通过研究知道生物种类和差别是
多种多样的,认识生物的多样性与环境有密切的关系,知道生物多样性的意义。
在本册的学习中,
学生要做很多的实验和制作,
要继续学习对比实验的技能,
识别和控
制变量。要
进行细致的观察,要用比较和分类的方法认识和描述多种多样的生物。
在本册学习中,
学生会体验到科学技术对我们的生活产生了怎样巨大的影响,<
/p>
是怎样推动着
社会向前发展的,
形成积极
对待科学技术的态度。
在更高水平上增强环保意识和热爱生命的
意识。获得美的体验,感受到建筑的形状结构之美,地球家园生物多样性之美。
小学阶段的儿童思维能力处在从形象思维向抽象思维过渡的阶段,
六年
级学生的抽象思
维虽然仍要借助于直观形象的支撑,
但已经有了
长足的发展,
分析、
推理能力有了明显的提
高。
他们经过三年科学课的学习,
已经积累了一些基本的探
究学习的方法,
有了初步的科学
探究意识和能力。
根据学生的这些特点,
他们在本册的探究学习中应该更主动一些,
应该有
更深入的思维参与。
本册教学要注意以下几点:
1
.
指导学生大胆利用已有的经验对一些事物和现象进行有根据的推测,
作出假设性解
释。
比如推测小电动机转动原因,
煤的成因,
根据动植物的形态特征推测它们生活的环境等。
2
.
指导学生认真收集数据,<
/p>
意识到要尊重数据,
用严谨的态度得出结论,
如研究杠杆尺
的实验,研究电磁铁磁力大小的实验。
p>
3
.
本册中的很多内容适于动手操作,
p>
材料简单易得,
要给学生创造实践的机会,
保证学
生能真正地动起手来进行探究学习,这更能促进学生思维的深度参与。
4
.
建立能量概念,<
/p>
认识生物的多样性是在学生三年学习的积累上进行的,
要注意充分
利
用他们原有的知识,并帮助他们梳理、提升,形成概括性更高的科学概念。
主要材料清单
“工具和机械”单元
常用的工具:螺丝刀、羊角锤、钳子、镊子、开瓶器等。
p>
实验装置和实验器材:杠杆尺、轮轴、滑轮、滑轮组、搭斜面的木板、测力计、钩码、
铁架台。
做小杆秤的材料:筷子、粗线、螺丝帽。
做滑轮游戏的材料:长绳子和两根光滑的木棒。
观察用的实物或图片:铁皮剪、理发剪、核桃夹、杆秤、木螺钉和铁螺钉等。
“形状与结构”单元
做实验的材料:长、宽相同厚度不同的纸条,长、厚相同宽度不同的纸条,折纸梁和做
拱形的纸,铁垫圈、完整的和剖开的乒乓球,塑料瓶。
做框架的材料:筷子或塑料管、橡皮筋。
搭吊桥的材料:瓦楞纸板和绳子。
做纸桥的材料:旧报纸、胶带。
观察用的材料:包装箱瓦楞纸板、塑料饮料瓶。
“能量”单元
做电产生磁实验的器材:电池、电池盒、小灯泡、灯座、开关、导线、指南针。
<
/p>
做电磁铁实验的材料:多股绝缘导线、大铁钉、大头针、直径不同的塑料管、长短粗细
p>
不同的螺栓。
研究电动机观察、实验器材
:玩具小电动机、纸杯、橡筋圈、
V
形粗导线、铁丝支架、
p>
磁铁。
手摇发电机、各种电池或电池图片。
“生物的多样性”单元
考察校园生物器材:放大镜、小铲子等考察工具。
做模拟实验的材料:不同形状的纸鱼,球形烧瓶、长颈玻璃瓶、温度计。
鱼、鸟、兔的骨骼标本或图片。
适合教学需要的各种动物、植物的图片或影像资料。
人的部分相貌特征的不同性状图。
各单元说明与教学建议
工具和机械
一、单元概述
机械指的是利用力学原
理组成的各种装置。杠杆、
滑轮、
斜面等都是机械。
简单机械又
被人们习惯地称为工具。
到六年级时,
学生们已经能够比较独立地进行一些探究活动。
他们开始对一些问题进行
具有挑战性的思考,
能够选
取自己认为可以进行的方式对一些问题进行探究,
开始有选择地
利用观察、实验所获取的证据对所探究的问题进行解释。
在本
单元的整个学习过程中,
学生们将有机会对各种简单机械进行实验,
包括设计和制
作一些简单装置,
并对其进行观察和加以解释
,
认识机械的各个部件,
了解它们各自的功用,
尝试着解决生活中的实际问题。
在我们的生活中随处
可见各种工具和机械。
人们经常使用各种各样的工具和机械。
很
多
时候,
工具和机械为我们赢得了时间和精力,
帮助我们完成了一些力所不能及的工作。
随着
社会的进
步,人们发明了更多的工具和机械,推动着社会不断向前发展。
人们在生活中是如何使用工具和机械的?它们到底发挥了什么作用?是怎样发挥作用
的
?我们应该怎样科学地使用它们才能发挥更大的作用?这些既是本单元所要研究的问题,
也是我们的教学引领学生们所要经历的科学认识历程。
本单元内容可以分为三个部分。
第一
部分(第
1
课)
:通过使用工具,发现
关于工具和机械的问题,激发学生研究工具
和机械的兴趣。
<
/p>
第二部分(第
2~7
课)
:通过设计、观察、研究杠杆等不同类型的简单机械,认识这些
机械的构成及其
功能。
第三部分(第
8
课)
:通过研究自行车这一常见的交通工具(也是一种由简单机械组合
成的机器)
,总结和提升有关工具和机械的认识。
通过本单元的
8
个主题活动,<
/p>
我们期望学生能真正动起手来,
在实践中去体验、
发现工
具和机械的作用及其运用,教师在教学过程中要重视器材的准备,给学生
创造实践的机会,
并做好探究活动的组织者和支持者。
二、单元教学目标
科学概念
●机械指的是利用力学原理
组成的各种装置。
杠杆、滑轮、斜面等都是机械。
简单机械
p>
又被人们习惯地称为工具。
●有的机械可以省力,有的机械不能省力但能发挥其他作用。
●不同的机械具有不同的结构和不同的功能。
●解决生活中的实际问题需要选择合适的工具和机械。
过程与方法
●进行研究各种机械作用的实验,收集能够解释机械作用的数据。
●通过实验和收集数据,发现问题并作出自己的分析解释。
<
/p>
●用文字、数据、图表等对所观察到的内容进行记录、整理与分析。
●通过文字、图画和讨论来表达自己的想法,并与同学进行交流。
< br>
情感、态度、价值观
●认识到工具和机械对于推动社会发展和技术应用的重要性。
●能够将工具和机械的作用、安全与可靠性等与现实社会联系进来。
●获得对各种机械功能的认识,
以应付各种实际问题,<
/p>
并意识到工具和机械是随生活的
需要而不断发展的。
●形成积极对待科学技术的态度。
●认识到科学与技术是相互影响和相互促进的。
三、分课时教学建议
第
1
课
使用工具
(一)背景和目标
在这一课中,学生
将通过对生活中使用工具经验的回顾和用熟悉的工具解决具体问题,
感受工具能帮助我们
省力或提供方便,
形成初步的工具和机械的概念。
教师可以通过
本课的
教学对学生进行单元前评价,
了解学生对工具的已有认识
和鼓励学生提出一些涉及简单机械
原理的问题。
人类很早就开始使用简单机械了。
使用各种机械,
就
如同延长了人类的臂膀,
增强了人
类的工作能力。
随着各种机械的广泛使用和进步发展,
人类的本领越来越大,
完成了许多宏
伟的工程。机械是神奇的,它是人类的伟大创造,是人类智慧的结
晶。
再复杂的机械也是由简单的机械组成的。
常用的一些工具就是一些简单机械。
学生都使
用过工具
,所以,他们对简单机械并不陌生。但是,他们可能不知道这些工具的工作原理,
甚至不
能科学合理地使用这些工具,
或者没有意识地去研究这些工具,
因此选择这些学生熟
悉、常用的工具作为学习研究机械的开端,可以引起学生的共鸣,<
/p>
降低学习的门槛,将机械
单元的研究融入学生的生活中去。
科学概念
p>
●机械指的是利用力学原理组成的各种装置。
杠杆、滑轮、斜面等都
是机械。
简单机械
又被人们习惯地称为工具。
< br>
过程与方法
●尝试在实践中
解决指定的科学问题
(
拔图钉、铁钉和木螺钉
< br>)
,发现做同样的事情,用
不同的工具效果是不同的,并
从中了解更多的常用工具。
情感、态度、价值观
●意识到工具和
机械可以帮助我们做一些事情,
恰当地选用工具和机械可以提高我们的
< br>工作效率。
(二)教学准备
为每位学生准备:记录用的表格和笔。
为每组学生准备:各种常用的工具一套
(
剪刀、螺丝刀、开瓶
器、羊角锤、小刀、镊子、
剥线钳、钳工锤等
)
,钉有三个图钉、两颗铁钉和两颗木螺丝钉的木板一块。
(三)教科书说明
教科书共两页,分为两个部分。
第一部分:我们用过什么工具
在生活
中,
我们常常使用工具来帮助我们做一些事,
回忆我们曾经使用
过的工具,
以填
调查表的形式展示出来。
学生对生活中各种工具有观察和使用的经历,
让学生统计工具,
可
以引发学生对工具的一些思考。观察后思考是产生科学问题的前提。
在教学中要注意激发引导学生统计的积极性,鼓励学生把他们了解的工具全部
填写出
来。
要重视学生描述各种工具的作用,
< br>期望学生在描述中能就工具产生一些问题,
为后面的
学习
进行准备。
第二部分:选用什么工具好
面对身边
种类繁多的工具,
我们应该怎样引导学生来研究呢?教科书选取了一组典型的
有结构的材料:钉有三个图钉、两颗铁钉和两颗木螺丝钉的木板一块;剪刀、螺丝刀、开瓶
器、羊角锤、小刀、镊子、剥线钳、钳工锤等工具。让学生试一试,要想将木板上的图钉、
铁钉和螺丝钉拔出来,选择什么工具会更方便、省力,用不同的工具效果会有什么不同。在
p>
研究过程中可以先让学生观察木板上的几种钉子有什么不同,
然后根
据
“生活经验”
选择认
为可以完成任务
的工具。
取图钉比较方便的办法是用小刀或剪刀来撬;
取木螺钉
比较省力的
工具是用螺丝刀;
取钉子比较省力的工具是用羊角锤
来撬。
在交流探讨中要使学生初步认识
到:
不同的工具有不同的用途,
完成同样的事情,
使用恰当的工
具能给我们带来方便和省力。
教科书后面呈现的几项工作涉及
到了滑轮、斜面、杠杆等机械。油桶通过斜面推上车,
比较省力;
大石头用撬棍当杠杆去撬动比较省力;
利用绳子和轮子组成定滑轮可以很方便地
将国旗挂到旗杆顶上。
通过以上的实践研究
活动,
学生对工具和机械进行了再一次的观察和使用,
这为科学
问
题的提出奠定了基础,所以教科书在最后安排了让学生提出关于简单机械的问题这一活
动。
这也是教师了解学生关于机械的已有认识的好时机,可以作为教师对学生的单元前评
价内
容。
(四)教学建议
引入
出示剪刀:会用剪刀吗?用它能做些什么事情?
出示螺丝刀:会用螺丝刀吗?用它能做些什么事情?
(通过学生熟悉的工具的使用问答,开始指向本单元我们将探讨的工具问题。
)
我们用过什么工具
在我们的学习、
生活中经常要用到各种各样的工具,
我们的生活离不开这些工具。
今天
我们就来研究我们常用的
工具。
说一说我们曾经使用过的工具:
我们是怎样使用这些工具的,
这些工具可以帮助我们完
成哪些
事情?学生分组讨论,
相互介绍相互启发。
要求学生将讨论结果
记录在课本上的表格
内。
选用什么工具好
1
< br>.
拔钉子活动。
(
1
)
教师出示钉有三种钉子的木板,
提出问题:
要将这些不同的钉子从木头里取出来,
选
择什么工具比较好?请各小组同学代表到材料中心领取材料,
要求学生先开展观察然后试
一试,哪种工具更方便?
(
2
)请学生在实践后分别选出拔三种钉子最合适的工具,并说说选择的理
由。
2
.
完
成三项任务的工具选择。
让学生观看教科书中的三幅图片,<
/p>
选择适合的工具完成相应的工作,
说说选择工具的理
由。
(
1
)油桶通过斜面推上车,比较省力;
(
2
)大石头用撬棍当杠杆去撬动比较省力;
(
3
)利用绳子和轮子组成定滑轮可以很方便
地将国旗挂到旗杆顶上。
在学生实践活动后,向学生揭示“机
械”及“简单机械”的概念。
引导学生思考:对于简单机械,我们还有什么问题。
第
2
课
杠杆的科学
(一)背景和目标
在前一课,
学生在使用工具解决问题的实践中已经初步认识了什么是简单机械。
从本课
开始,学生将通过一系列的探究活动,认识杠杆、轮轴、
滑轮及斜面等几类简单机械。本课
将专门引导学生认识杠杆,并通过实验研究发现杠杆省
力与不省力的规律。
在生活中,
使用
工具来完成一些事情的经历是很多的,
如用剪刀剪纸、
用老虎钳
夹断铁
丝、
用螺丝刀拧螺钉、
用镊子夹
东西,
等等。
会使用这些工具很大程度上来源于经验的积累,<
/p>
学生们可能并不清楚或者没有思考过这些工具的工作原理。
本课的
教学将结合学生的生活经
历,分析使用撬棍的过程,观察撬棍工作的特点,从而认识杠杆
类工具。
杠杆这类简单机械可按省力情况分成三类:省力、<
/p>
费力、
不省力也不费力。
省力杠杆的
p>
特点是:
用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离;
费力杠杆的特点是:
用力点到支点
的距离小于阻力
点到支点的距离;
不省力也不费力杠杆的特点是:
用力点到支点
的距离等于
阻力点到支点的距离。
通
过杠杆尺开展实验研究活动,
我们要让学生初步认识到杠杆是省力还是不省力与它的
p>
三个点之间的距离有关,
并在探究中认识到收集数据的重要性,
p>
发展利用数据来说明问题的
能力。
科学概念
●杠杆有三个点:用力点、支点和阻力点。
< br>●有的杠杆能省力,有的杠杆不省力,有的杠杆不省力也不费力。
过程与方法
●用杠杆尺做实验、
p>
收集并整理数据,
分析认识杠杆省力、
费力
和不省力也不费力的规
律。
情感、态度、价值观
●体会到收集数据的重要意义,并且意识到相互合作的重要性。
(二)教学准备
< br>给每组学生准备:杠杆尺、钩码
1
盒、记录单。
给全班学生准备:撬棍撬石头的图片、杠杆类和非杠杆类工具
3~5
种。
(三)教科书说明
教科书共
3
页,分为两部分。
第一部分:认识杠杆
教科书选用撬棍
撬木箱这个情景开始这节课的研究,
是因为这是杠杆类工具在生活中运
< br>用最广泛、
最直观的表现形式,
学生有类似的生活经历,
利于学生观察并引发思考。通过对
教科书中这张示意图的研究,
学生对杠杆的用力点、
支点和阻力点能有较直观、
清晰的认识。
像撬棍那样的简单机械叫做“杠杆”
,这是“杠杆”的描述性概念,是适于小学生的认
识水平的。工
作的杠杆都有三个重要位置:支撑杠杆,使杠杆能绕着转动的位置叫支点。
杠杆上用力的位置叫用力点。杠杆克服阻力的位置叫阻力点。
下面是将杠杆这一概念进行推广应用。
压水井的压杆、
跷跷板是学生们熟悉的事物,
引
导学生分析它们
工作时发挥作用的位置,并标出它们作为杠杆的三个点的位置。
不同的杠杆类工具,
三个点的位置也常常不同。
找一找身边的
常用工具,
观察分析羊角
锤、钳子、剪刀、天平、锥子、擀面棍
等是不是杠杆工具
(只有锥子和擀面棍不是杠杆工具,其他<
/p>
4
个均是杠杆类工具)
,说一说理由(不
一定
非要学生标出这些杠杆工具的三个点)
,是为了使学生对杠
杆类工具有初步的识别能力。
第二部分:研究杠杆的秘密
学生对杠
杆类工具的作用进行思考,会产生一系列问题:用撬棍撬起重物一定能省力
吗?怎样做才
能省力,怎样做就不能省力?
教科书向学生介绍研究杠杆的好
工具——杠杆尺,
可以把左边挂上的钩码当作被撬动的
重物,把
右边挂上的钩码当作撬动时我们用的力。
学生可先在两端相同
的位置挂两个钩码试用一下杠杆,
然后分组讨论什么样的情况能说
明用杠杆做事情能省力,
什么样的情况不能省力。
要学生充分
讨论并思考在此过程中应收集
哪些数据来说明问题。
在学生研究杠杆尺的活动中,
要由学生自主决定两端挂钩码的位置和数量
(只在左右各
选一个位置挂钩码)
。当
杠杆尺静止不动时,要把杠杆尺挂钩码的位置和数量记录在书上或
活动手册上。
取得一系列的数据后可以对记录进行分析。
(四)教学建议
引入
教师出示撬棍撬木箱的活动图,
演示并介绍新工具——木棍完成工作的情况。
告诉学生
像撬棍这样的简单机械叫做杠杆。今天大家将要来研究杠杆的科学。
认识杠杆
1
.
让学生结合生活中的经历,
仔细观察撬棍撬木箱的情况,
p>
找出撬木箱过程中发挥重要
作用的三个位置。
要求学生认识杠杆的用力点、
支点和阻力点,
并简单描述完成
工作时各个
位置承担的作用。
2
p>
.
让学生尝试对生活中其他杠杆类工具:
压
水井的压杆和跷跷板进行分析,
找出它们作
为杠杆类工具的三个
点。
3
.
结
合教科书图片,识别图中的羊角锤、钳子、剪刀、天平、螺丝刀、擀面棍等常用工
具是不
是杠杆,说一说理由(不一定非要学生标出这些杠杆工具的三个点,重在识别)
,培
p>
养学生对杠杆工具有初步的识别能力。
研究杠杆的秘密
1
< br>.
杠杆工具有什么作用呢?它省力吗?向学生提出杠杆与力的科学问题。
2
.
向学生介绍可以
研究杠杆的好工具——杠杆尺。
杠杆尺上有均匀的刻度,
很方便
在需
要的位置挂上重物,
是科学研究的好材料。
使用时,
教师首先应提醒学生将杠杆尺调到平衡
状态,
通过对比,
可以把挂在杠杆尺左边的钩码当成阻力,
把挂在杠杆尺右边的钩码当成使
用的力,
支架中部
的轴就是支点。
这里要求在杠杆尺左右只选一个位置挂钩码,
便
于学生掌
握也利于交流讨论。
学生可
先在两端相同的位置挂两个钩码试用一下杠杆,
然后分组讨论怎样用杠杆尺做实
验,
并计划一个合理的方法步骤收集数据。
建议
学生多做几次实验收集更多的实验数据,
并
将各小组收集的数据
汇总在一起来进行研究分析。
3
.<
/p>
在实践活动中,
应由学生自主决定两端挂钩码的位置和数量
(要求只在左右各选一个
位置挂钩码)
,当杠
杆尺静止不动时,把杠杆尺挂钩码的位置和数量记录在书或活动手册上
(可用斜线或横线
记录杠杆尺的状态)
。
4
.
这里采用的是随机组合收集实验数据的方法,
取
得一系列的数据后学生就可以对记录
数据进行分析讨论了。
<
/p>
(
1
)在什么情况下杠杆省力?
即用力点距支点远,阻力点距支点近,这种杠杆是省力杠杆。
(
2
)在什么情况下杠杆费力?
即用力点距支点近,阻力点距支点远,这种杠杆是费力杠杆。
(
3
)在什么情况下杠杆不省力也不费
力?
即用力点距支点的距离等于阻力点距支点的距离,这种杠
杆是不省力也不费力的杠杆。
5
.<
/p>
学生围绕书上提出的问题对数据进行统计、
分析整理和反思:
p>
用什么样的方法步骤收
集数据是更为合理的。
第
3
课
杠杆类工具的研究
(一)背景和目标
在前一课,
学生初步认识了杠杆类工具,
并通过对实验
数据的分析研究,
发现杠杆省力、
费力和不省力也不费力的规律
。本课学生将通过对生活中杠杆类工具的省力情况进行分析、
识别和分类,认识各类杠杆
的作用。这一探究,能让学生对杠杆类工具的认识向生活迁移,
帮助学生理解生活中熟悉
的各种杠杆类工具的科学原理。
生活中的杠杆并不像杠杆尺那
样简单直观,
不同杠杆的用力点、
支点和阻力点的位置是
不相同的,即使是同一个工具,由于使用方法的不同,它的三个重要位置也会发生变化。
学生对杠杆类工具的认识是需要一个过程的。
本课的探究将把学生对杠杆类工具的认识
引向生活实际。
学生
将经历省力、
费力和不省力也不费力杠杆的分析,
既能找到各类
杠杆工
具的三个重要位置,也能根据省力情况进行分类。
科学概念
●杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆、不省力也不费力的杠杆。
过程与方法
●通过实验认识到杠杆是否省力是由它的三个点的位置决定的。
情感、态度、价值观
●意识到不同种
类的杠杆有不同的用途,在不同条件下需要使用不同类型的杠杆。
(二)教学准备
< br>为每位学生准备:
1
支长竹筷(秤杆)
< br>、螺丝帽或钩码(秤砣)
、粗棉线或钓鱼线、小塑
料圆盘
(秤盘)
、记录单。
为每组学生准备:撬盖的铁片、开瓶器和夹子。
为全班学生准备:铁片撬盖子、开瓶器开瓶子和夹子夹东西放大的情景图,传统杆秤。
(三)教科书说明
教科书分为两部分。
第一部分:杠杆类工具的比较
为帮助
学生认识生活中的杠杆也和杠杆尺一样有省力、费力和不省力也不费力三种情
况。
教科书选择了代表省力杠杆的打开油漆桶的铁片、
打开饮料瓶的开瓶器
和代表费力杠杆
的夹东西的夹子。
这些杠杆都是学生较熟悉的工
具,
生活中应该有使用类似工具的经历。
教
学中从杠杆工具的三个重要位置着手进行比较,这是学生比较容易做到的。
教科书呈现了
10
种工具,依次是偏口钳、园
林剪、镊子、切刀、剥线钳、剪刀、核桃
夹、
尖嘴钳、
订书器、
筷子。
分析这些常用的杠杆类工具,<
/p>
按是不是省力的标准给它们分类:
用比较分析的办法去判断哪些杠
杆工具像开瓶器一样是省力的,
哪些杠杆和夹子一样是费力
的。
夹子等杠杆工具用起来不省力,
为什
么还要设计这样的杠杆工具呢?学生在这里可能很
自然地提出这样的科学问题,
所以有必要讨论,
省力只是工具的一个作用,
工
具还有给人们
带来方便的作用,如:延长手臂(指)
、方便拿取
等。
第二部分:小杆秤的研究
p>
“秤砣虽小,能压千斤”
,这是杠杆类工具运用的一个典型现象。学
生在生活中也许没
有很多机会见到杆秤,
所以这里先通过实际的
生活场景让学生了解杆秤:
在中药房、
农贸市
< br>场等地方都有可能见到杆秤的身影。
如仍不容易见到杆秤,
建议教师准备一把杆秤,
让学生
进行观察。
< br>
在学生仔细观察杆秤实物后,
要让学生亲自动手制作一
个杆秤,
这样能很容易地分析杆
秤这个杠杆工具的三个重要位置
及其关系,
让学生感受到杠杆是怎样省力的以及杆秤设计的
巧妙
。
附:小杆秤制作步骤
●把一根小手指粗的竹筷或直木棍(长约
30~50
厘米)打磨光滑;
50
克钩码
1~1
0
个,
其中一个用钓鱼线系好做秤砣。
●自制一个秤盘,系好三条一样长的细绳并固定在秤杆上。
<
/p>
●在秤砣与秤盘间选择适当的位置系上一个绳套,作为初次实验的平衡点。
●利用平衡原理制作托盘小杆秤刻度,在称盘内每次加一个砝码(
50
克)
,移动秤砣使
秤
平衡,并在秤杆的挂秤砣的位置做好标记,直到秤杆用完为止。
(四)教学建议
导入
回顾上节课对杠杆尺的研究,<
/p>
杠杆可以根据省力情况被分成哪几类?告诉学生:
生活中
我们使用的很多工具都是应用了杠杆原理,
今天我们一起来研究生活中多
种多样的杠杆类工
具。
杠杆类工具的比较
呈现用铁片打开油
漆桶盖、
用开瓶器打开饮料瓶和用夹子夹菜的情景图,
让学生判
别一
下它们是不是使用了杠杆类工具,
然后比较这三种工具有什
么相同和不同的地方。
学生可以
在小组内作简单的讨论,
然后提出比较的建议。
如:
分别找出各种工具
的三个重要位置进行
对比观察;比较分析三种杠杆的省力情况,看看分别属于哪一类杠杆
。
1
.
每个
学生根据图片并结合生活体验,
找出三种工具的支点、
用力点和
阻力点,
在图片
中标注出来。
然后请小
组同学进行三个位置的比较,
找出三种工具的相同点和不同点,
再全
班交流探讨:这三个杠杆,哪个省力,哪个费力?为什么?
2
.
给学生几分钟时间观察图片中更多
的杠杆类工具,
把图中的工具与前面的三种杠杆类
工具进行比较
。
可以像分析前三种工具一样,
用笔标注出每一个工具的支点、
用力点和阻力
点。然后比较出每一个工具与前三个杠杆类工具中
的哪个更相似。
3
.
鼓励学生对另一组常用杠杆类工具进行独立分析,
按省力不省力的标准判断它们
分别
是哪一类杠杆。
4
.
给学生几分钟时间思考,
寻找并整理生活中的杠杆
类工具,
根据是否省力情况分别写
出一些省力、
费力和不省力也不费力杠杆的工具名称来。
提出问题:
机械是能帮助人们省力、
方便做事情的工具,为什么有些杠杆类工具设计成费力的?学生
进行探讨交流。
小杆秤的研究
p>
1
.
向学生介绍中国传统的杆秤,
杆秤也是一种杠杆。
呈现杆秤结构图和生活中使用杆秤
< br>的图,让学生观察杆秤的构造,了解杆秤的使用。让学生尝试对“秤砣虽小,能压千斤”这
句话作简单的解释。
2
.<
/p>
让学生明确将通过制作一个小杆秤,
研究它是怎样称量出物体重量
的,
杆秤运用的是
哪一类杠杆原理。学生观察做一个小杆秤所需
要的材料,然后领取一份制作小杆秤的材料,
通过制作活动研究小杆秤作为杠杆类工具的
特点,
了解小杆秤省力的情况。
解释
“
秤砣虽小,
能压千斤”的道理。
3<
/p>
.
拓展思考:
提绳的位置对秤有什么影响
?秤砣的轻重对秤有什么影响?学生可以带走
自制的小杆秤。
第
4
课
轮轴的秘密
(一)背景和目标
在这一课中,
学生将探索另一种简单机械——轮轴。
当
学生面对一个新机械——轮轴时,
可能会主动推测它的作用,
是
不是可以省力呢。
用实验的方法是研究解决问题的一个好途径。
当在轮和轴上分别挂上不同数量的钩码并使之保持平衡时,
学生会意识到轮比轴省力。<
/p>
当他
们讨论并对直径差别更大的轮轴进行测量后,
学生会更肯定地认识到轮的大小对轮轴作用是
有影响的,并对自己的生活经历进
行整理,去找寻那些属于轮轴的简单机械。
科学概念
●在轮轴的轮上用力能够省力,轮越大越省力。
过程与方法
●通过在大小差别更大的
轮轴上挂重物的实验分析,认识轮越大越省力。
情感、态度、价值观
●积极了解轮轴在生活中的应用,发展研究简单机械的兴趣。
(二)教学准备
为每位学生准备:记录单两份。
为每
组学生准备:
1
盒钩码、
2
段粗线绳、
1
个铁架台、
1
个大轮、
1
个小轮、
1
个轴。
为全班学生准备:大号十字螺丝刀。
(三)教科书说明
教科书共两页,分为两个部分。
从回
忆使用水龙头的经历开始,
将学生的注意力吸引到观察水龙头的构造上来,
认识像
水龙头这样由轮子和轴固定在一起,可以转动的机械被称为轮轴。
p>
第一部分:轮轴有什么作用
回忆、
交流打开水龙头的经历,
观察水龙头的构造
,试想如果取下水龙头上的轮子,直
接去拧轴,
还容易打开水龙
头吗?进而可能产生“轮轴为什么能省力”
的科学问题,促成开
展研究轮轴作用的活动。
通过组装一个轮轴实验装置,
来研究轮轴的作用。
把一定数据的钩码挂在轴上,
看成要
克服的阻力。在轮上也挂上钩码,看成是我们用力的大小。要学生记录下每次
实验的数据,
在小组内通过反复比较轮上钩码和轴上钩码的数量,
并对实验数据进行分析,
可以发现在轮
上用力比较省力,轴上
用力比较费力。
通过玩一玩
“小个子
战胜大力士”
的游戏,
让学生进一步感受在轮上用力比在轴上用
力
要省力。
在游戏中应尽量选择大一
点的螺丝刀,
甚至可以制作一个像手榴弹一样的木棒来进行游
戏
,
还可以找一些类似的轮轴来进行游戏。
先让全班力量悬殊的学
生进行游戏,
再让同桌的
学生试一试,让大家都来当一回“大力
士”
。
第二部分:轮的大小对轮轴作用的影响
组织学生在游戏活动后进行简单的对话讨论,
期望学生们能提出螺丝刀能省力是因为轮
比轴大,再进一步提出猜测,如果轮换成更大的,否会更省力呢?
学生分组改变轮轴装置,
将轮换成更大的,
研究轮的大小对轮轴作用的影响。
保持轴上
的钩码数量
不变,
轮上的钩码进行数量调整,
记录下实验使用钩码数量的情
况,
分析使用更
大轮的轮轴与前一次轮轴实验中钩码数量的不同
。
这里期望学生发现:
轮越大,
需要的
钩码
数越少,即:轮越大,轮轴越省力(比如小扳手扳一颗螺丝扳不动,换一个大扳手就
可能扳
动,这就是在更大的“轮”上用力,所以轮越大越省力)
。
发动学生们找一找在我们身边应用了轮轴原理的地方。如汽
车的方向盘、水龙头开关、
门锁把手、扳手,等等,在找的过程中巩固对轮轴的认识。<
/p>
(四)教学建议
引入
呈现打开水龙头的图片,
学生观察水龙头的构造。
告诉学生:
像水龙头
这样,轮子和轴
固定在一起,可以转动的机械叫轮轴。
轮轴有什么作用
1
< br>.
与学生谈话:
如果取下水龙头上的轮子,
直接去拧轴,
还容易打开水龙头吗?推想轮
轴机械的
作用。学生根据生活经历作出自己的推测。
2
.
用一个轮轴实验装置来研究轮轴的作用。
出示轮轴装置,
让学生简单设计轮轴机械是否省力的实验。
学生明确实验的操作:
可以
用一个轮轴实验装置来研
究轮轴的作用,把一定数量的钩码挂在轴上,看成要克服的阻力,
在轮上挂钩码,看成是
我们用力的大小,观察什么样的力量可以使轮轴两端达到平衡。
(这
时的平衡不一定是两边的位置一样高,
可以是一边高一边低,
但是两边的钩码在不用外力的
情况下在空中应该是静止不动的。
所以老师在选用材料的时候也要注意不能让轮轴本身的摩
擦力太大)
< br>。要学生把每次实验的数据记录下来。
学生领取实验材
料,
分组开展实验活动,
注意记录实验的数据,
最后进行数据分析和整
理出自己小组的发现。
各小组交流汇报实验的结果和发现,共同认识轮轴可以省力的现象。
3
.
“小个子战胜大力士”的游戏。<
/p>
玩一玩
“小个子战胜大力士”的游戏,
选几名力气小的同学握螺丝刀的刀柄旋转,
力气
大的同学握住螺
丝刀的刀杆向相反的方向用力旋转,看谁能取得胜利。
先让全
班力量悬殊的学生进行游戏,
再让同桌的学生试一试,
让大家都
来当一回
“大力
士”
。通过科学实验和
游戏活动认识到,对螺丝刀而言,在刀柄(轮)上用力比在刀杆(轴)
上用力省力。
p>
轮的大小对轮轴作用的影响
与学生谈话:
我们发现在轮轴的轮上用力比较省力,
如果轴不变,
把轮换大些会怎样呢?
学生根据已有的直接经验
进行推测。
教师在演示用的轮轴上更换更大的轮,
明确实验的操作方法:
同前一个实验一样,
只是<
/p>
更换更大的轮,记录下更大的轮用多少钩码可以使轮轴达到平衡。
小组开展实验活动,注意记录实验数据,实验结束后分析整理,形成自己的新发现。
p>
巩固应用
1<
/p>
.
教师组织实验后的交流汇报活动,
各组
学生介绍实验发现:
轮的大小对轮轴作用的影
响。
2
.
与学生探讨生活中的
轮轴工具。
请学生找一找,
在我们的周围哪些地方应用了简单机
械——轮轴,
它们的哪一部分相当于轮,
哪一部分相当于轴。
轮轴给我们的工作带来了什么
方便。
p>
3
.
学生课后观
察生活中更多的轮轴工具并分析它们的工作原理。
第
5
课
定滑轮和动滑轮
(一)背景和目标
前面一课研究了轮轴机械,
研究了轮轴省力的工作原理。
在这一课中,
学生将认识定滑
轮和动滑轮这两种简单机械,<
/p>
并将分别通过观察钩码的数量和用测力计测量这两种方法研究
滑轮
的省力情况。
旗杆的顶部有一个可以转动的轮子,
在塔吊或吊车
的吊钩上有一个一边转
动一边随重物移动的轮子……在生活中这些现象不太常见,
但只要留心也可能观察到。
从生
活中的实际事
例出发,
可以让学生感受到机械对生产生活的影响。
在课堂上通
过科学实验活
动希望帮助学生认识定滑轮和动滑轮的机械原理,也将把学生引向滑轮组的
探索中。
科学概念
●定滑轮固定在一个地方,不能随着重物的移动而移动。
●动滑轮不固定,可以随着重物的移动而移动。
●定滑轮和动滑轮的作用不相同。
过程与方法
●通过自行设计实验方案
来研究定滑轮是否省力、定滑轮和动滑轮的不同作用。
情感、态度、价值观
●意识到定滑轮
和动滑轮的不同作用,发展探究简单机械的兴趣。
(二)教学准备
为每组学生准备:<
/p>
1
个铁架台、
35
厘米长的线、
1
个滑轮、
1
盒钩码、
1
个测力计。
为全班学生准备:
1
个铁架台、
50
厘米长的线、
2
个钩码、
1
个测力计、
1
个滑轮。
(三)教科书分析
教科书共两页,分为两个部分。
第一部分:旗杆顶部的滑轮
做一个模拟升旗的装置。
可以用铁架
台做支架,用一个可以转动的轮子固定在支架顶部,用一根细线当升旗绳,
用纸做一面旗
帜固定在细线上,
当向下拉动绳子时,
旗帜就会随着绳子上升。
这里强调通过
演示让学生观察、体验这种向下拉绳子而旗帜能够
向上升的现象,初步认识定滑轮的作用。
定滑轮能不能省力呢
?鼓励学生设计实验方案,
自主研究定滑轮是否省力。
用铁架台
做支架,
安好定滑轮,在定滑轮上挂一根绳子,在绳子的两端任意挂上一些钩码,当绳子
平衡时,两
端的钩码数相同,
由此可以说明定滑轮不能省力
p>
(请注意滑轮受到的摩擦力不能太大,
否则
会产生不同数量的钩码也平衡的现象)
。学生还可能发现用轮子比不用轮子要省力,这是
另
一个单元要解决的问题。
第二部分:会移动的轮子
学生们已经
清楚了定滑轮不能省力,
但是可以改变力的方向。
人们在搬运货
物时,
常使
用一种随重物一起移动的滑轮来搬运。这种随重物移
动的滑轮叫动滑轮。
动滑轮有什么作用?它和定滑轮有什么不
同?这里可以参照研究定滑轮的实验进行,
如
用铁架台做支架,
把绳子的一端固定在支架上,
绕过动滑轮向上提
(
这里可用橡筋或测力计
)
,
动滑轮下挂重物。
(四)教学建议
引入
老师出示升旗的图片,和学生谈论升国旗的情况。
指出旗杆顶部有个帮助升旗用的机械装置——滑轮。
研究旗杆顶部的轮子——定滑轮
1<
/p>
.
模拟升旗的装置,研究旗杆顶部的滑轮。
首先来做一个模拟升旗的装置,
请一名学生当升旗手,
p>
大家一起观察、
体验升旗的过程。
旗杆顶部的轮子是怎么运动的?
像旗
杆顶部的滑轮那样,固定在一个位置转动而不移动的滑轮叫做定滑轮。
让旗手再次拉动线绳,
让学生观察升旗的过程。
向学生
提出思考问题:
当我们向下拉动
绳子时,挂有旗帜的那部分绳子
是怎样运动的。
2
.
做定滑轮有什么作用的实验
作进一步的推测,
定滑轮还会有什么作用,
定滑轮能不能省力呢。
学生小组作简单交流,
设计一个有关“定滑轮是否省力”的研究方案,形成一个共同的
实验计划。如:用铁架台做
支架,
安装一个定滑轮,
把一根绳子放到定滑轮上,在绳子的两端任意挂上一些钩码,
直到
平衡。
(老师要注意选择转动自如、摩擦力小的滑轮。
< br>)
学生开展实验,注意在记录单上记录数据并在小组内
分析整理自己的发现。
交流“关于定滑轮是否省力”实验的结
果及发现。
小结形成共识:
定滑轮可以改变力的
方向,但是并不省力。
研究会移动的滑轮——动滑轮
出示图
片或视频资料
(
可以是描述吊车吊运重物的情境
)
,告诉学生在生活中常常可以看
到这种随重物移动的
滑轮,这种滑轮叫动滑轮。
1
.
p>
动滑轮有什么作用?参照定滑轮的实验,
老师演示组装一个动滑轮实
验装置,
用它提
起重物,测量用了多大的力。在这里复习测力计
及使用方法以及力的单位:牛顿(
N
)
。
2
.
学生
到材料中心领取测力计,
开展研究动滑轮是否省力的实验。
注意
让学生记录下实
验中的数据。在实验结束时分析整理实验数据,获得新发现。
3
.
学生整理归还所有
实验用的材料到材料中心。各小组汇报实验的结果及获得的发现,
比较定滑轮与动滑轮的
作用有什么不同。
拓展
想想我们在什么情况下使用定滑轮,在什么情况下使用动滑轮。
第
6
课
滑轮组
(一)背景和目标
前一课学生认识并
研究了定滑轮和动滑轮的作用。
这一课学生将通过生产生活中的现象
认识滑轮组,
并亲手组装滑轮组,
进行滑轮组作用的研究实
验。
将滑轮组合起来使用是生活
中常用的省力机械。
学生在前一课学习的基础上也可能已经作出滑轮组更省力的推测,
组装
p>
一个滑轮组并进行实验验证,感受机械给人们带来的方便是有基础的。
科学概念
●定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮组,
滑轮组能够改变力的方向,
而且可以成倍地
省力。
过程与方法
●结合对滑轮组的研究,解释起重机的工作原理。
情感、态度、价值观
●能积极参与科学实验和游戏活动并与同学友好地合作研究。
(二)教学准备
< br>为每组学生准备:
1
个铁架台、
2
个滑轮、约
50
厘米长的线、
1
盒钩码、测力计。
为全班学生准备:光滑的木棒(能有穿在木棒上的轮子更好)
、约
20
米长的绳子、
与起
重机相关的
图片或视频资料。
(三)教科书说明
教科书共两页,分为两部分。
第一部分:观察起重机上的滑轮
这部
分是本课研究的前奏和
“导火线”
。
有
条件的
(
如附近有建筑工地、
吊车、<
/p>
起重车等
)
可以组织学生在保障安全的前
提下,
进行现场观察,
也可以收集一些图片或视频资料,
展示
出来让学生观察,还可以课前布置学生自行进行观察,但要特别强
调安全。
观察之后要让学生进行充分的交流,
观察的目的是让学生发现起重机上有许多定滑轮和
动滑轮在组合起来使用。
p>
把动滑轮和定滑轮组合在一起,
就构成了滑轮组。
< br>要思考这些滑轮
组有什么作用。
第二部分:滑轮组的作用
需要在课堂上组装一些滑轮组,来模拟研究滑轮组的作用。
<
/p>
组装滑轮是一个比较困难的事,要激励学生与同伴合作,耐心细致地组装。滑轮的组
装有两种方法,
这里不强调方法的不同,<
/p>
也不需要让学生比较两种方法哪种更省力。
为避免
出现用力方向与重物上升方向一致而不便学生解释的现象
,
老师可以示范在定滑轮上固定线
的方法组装滑轮组。
p>
当学生组装好滑轮组后,
首先测试用一个钩码作为重物,
直接提起需要多大的力,
然后
再测试用滑轮组提起
需要多大的力,
并记录下来。
随后多次改变钩码的数量,
使用测力计进
行测量,记录下每次的测量数据。
通过分析实验获得的几组数据,发现用力大小与滑轮组的结构的关系。
如果增加滑轮组的滑轮数量,
用力大小会怎么变化
呢?这一问题将学生对滑轮组作用的
研究引向深入,也是本课内容的扩展和高潮。采用游
戏的方式是为了增强学生的学习兴趣,
并从游戏中进行体验。
这个游戏实际上是有关滑轮组的实验,
两个大个子学生分别相当
于重物和固定定滑轮的
支架,
小个子相当于使用滑轮组后施加的
拉力。
随着绳子绕的圈数越多,
小个子处需要的拉
力就越小。
这个游戏是本课的高潮,
学生非常喜欢这样的活动,
建议老师进行充分的准备,
特别是
器材的选择上要精心,
实验效果要明显,
还可以根据木棒大小找两个轮子以减少绳子与木棒
之间的摩擦,效果会更好。
分析游戏和滑轮组实验,学生可以认识到滑轮组的组数
(1
个定滑轮和
1
个
动滑轮组合
在一起为
1
组
)
越多,就越省力。这也是起重机能够吊起很重的物体的原因。
(四)教学建议
引入——观察起重机上的滑轮
在建筑
工地上,
总少不了高大的起重机。
观察起重机的工作,
我们有什么发现?教师出
示有关起重机的图片或视频资料,学生仔细观察
,并结合自己的了解交流对起重机的认识。
研究滑轮组的作用
向学生介绍,把动
滑轮和定滑轮组合在一起使用,就构成了滑轮组。
滑轮组有什
么作用?通过参与组装滑轮组和提升重物的对比测量来研究这个问题。
1
.
组装最简单的滑轮组。
出示组装滑轮组的材料并向学生介绍,
演示组装一个滑轮组的方
法:
将一个滑轮固定在
铁架台的上端,
作为定滑轮;
在定滑轮的固定钩上系上一根线,
绕过另一个滑轮
后再绕过已
固定的定滑轮,组成一个简单的滑轮组。
学生分组组装简单滑轮组,
这里可能需要花一定的时间。
然后对滑轮组的作用开展实验
研究,并记录好相关数据。
实验后,
小组学生对实验数据进行分析整理,
写出对滑轮组作用研究的发现。
这里可能
会出现第一
次实验的省力效果并不明显,
要引导学生通过观察发现,
此时动
滑轮本身也是重
物的一部分,但是随着钩码重量的增加(滑轮本身的重量没增加)
,省力的效果就明显了。
2
.
组装由多个定滑轮和多个动滑轮组成的滑轮组。
<
/p>
提出如果增加滑轮组的滑轮数量,
用力大小会怎么变化?用与前面
实验相同的方法进行
实验,记录实验情况,并分析实验数据,得出结论。
3
.
有趣的游戏——小个子
战胜大力士。
教师介绍游戏的方式,
学生学习教科书上的游戏方法与规则。
出示游戏器材,
找两个大
个子学生和一个小个子学生参加游戏
(受器材影响,
当摩擦力较大时,
大个子与小个子的力
量悬殊不要
大太)
。
要求没有直接参加游戏的学生对游戏的数据进行记录,
寻找其中的规律。
最后组织学生根据
本课的实验研究解释为什么塔式起重机能够吊起那么重的物体。
第
7
课
斜面的作用
(一)背景和目标
这一课中,
学生将通过观察生活现象认识一种新的简单机械——斜面。
他们还将在实验
中对比测量直接提升重物与用斜面提升重物所用力量的大
小,
也将在实验中更深入地对比研
究同一重物在不同坡度斜面提
升时的用力情况。
在前面一系列简单机械原理及作用研究的帮
助
下,通过认识斜面,提出“斜面是否能够省力”的科学问题,设计出简单的对比实验并进
行实验研究,学生可以获得对简单机械斜面的作用及省力原理的认识。
在漫长盘旋的公路上,
汽车都能正常行驶,
而在特别陡
峭的山路上,
马力小的车就感到
吃力了;
我们在走坡路时,
走坡度大的斜坡明显比走平缓的斜坡吃力。
但是怎样用科学的实
验来说明斜面的作用及坡度的大小与用力大小的关系呢,这就是本课
要探究和解决的问题。
科学概念
●像搭在汽车车厢上的木板
那样的简单机械叫斜面,斜面可以省力。
过程与方法
●制订一个简单的研究计
划并用实验的数据来说明斜面的省力规律。
情感、态度、价值观
●积极参与科学实验,愿意与同学进行合作交流。
(二)教学准备
< br>为每组学生准备:
1
块搭斜面的平面板状材料、
4
个不同高度的小物品、
1
盒钩码、
1
个测力计。
为全班学生准备:有关斜面机械使用情境的图片或视频资料。
(三)教科书说明
教科书共两页,
分为两部分。
包括研究斜面有什么作用
和不同坡度的斜面有什么不同两
个主要活动。
第一部分:斜面有什么作用
本课的学
习从生活现象引入,让学生形象地认识“斜面”
这一新的简单机械。斜面概念
的呈现也是描述性的。
“斜面能省力吗”
。
教科书中四个学生的对话提示至少要做好四个方面
的准备或研究:
p>
搭个斜面进行模拟实验;
自己拟订科学实验计划;
< br>对比研究直接和用斜面提
升重物的用力情况;用不同重量的物体在同一个斜面上对
比研究。
在这个研究中学生们会发现同一物体从斜面拉上去用
的力都小于直接把物体垂直提上
去用的力。所以斜面可以省力。
第二部分:不同坡度的斜面有什么不同
斜面能省力是对斜面作用研究的发现。科学研究往往是在有了研究发现后又提出新问
题
,
使研究更深入。
那么斜面省力大小与斜面坡度大小有什么关系
吗?按照教科书中的设计
组织学生开展实验并记下相关数据。
对比表格中的实验数据,
学生们可以清楚地看到坡度越小用力越
小,
坡度越大用力越大,
直接垂直向上提重物相当于坡度为
p>
90
°,用力最大。由此可以得出结论:斜面都能省力,
坡度越小越省力,坡度越大越不省力。
生活中应
用斜面的地方是很多的,
这里让学生在生活经历中去发现。
教科
书中呈现的立
交桥的引桥和螺丝钉,
可以帮助学生从大的设施到
很小的工具各方面去寻找斜面。
比如文具
盒里的剪刀、卷笔刀等
刀具的刀口;生活中的斧头、菜刀、楼梯、盘旋的山路、高速公路立
交桥的引道、螺丝钉
等。
一条直的上山的公路的坡度很大,而“
< br>S
”形的盘山公路由于路程的延长而坡度变小。
螺丝钉的
螺纹相当于盘山路,
延长了路程,
坡度变得很小,
因此用螺丝刀转一转就能轻松地
将螺丝钉推进木头里。
在前面取出钉子和螺丝钉的实验中,
由于钉子没有螺纹,
相当
于坡度
很大,
用羊角锤使劲才能取出钉子;
而螺丝钉有螺纹,坡度变得很小,
用螺丝刀就能轻松地
将螺
丝钉取出。
(四)教学建议
引入
呈现有坡度山路的图片或视频。
我们走过盘山公路吗?
让学生描述他
们的经历和感受
(
可以出示相关的图片或视频帮助学生回忆
p>
)
。并说说还有
哪些接触斜坡的经历。
p>
斜面有什么作用
出示在人行天桥上推自行车或沿木板推货物上车的情景图,
提示:
人行天桥的斜坡、
搭
在汽车车厢上的木板也是一种简单机械
,叫斜面。
学生进行关于斜面机械的简单探讨,提出问题:斜面能省力吗?
1
.
制订一个研究计划。
首先需要建造一个斜面。组织学生交流自己的研究方法和步骤。
不同物体在用斜面和不同斜面的情况下提升,
它们的用力情况会
怎样?我们可以作个比
较。
2
.
学生分组实验,并记录每一次实验数据。
分析实验数据,整理小组的发现并集中交流,认识斜面的作用。
研究不同坡度的斜面
帮助学生深入思考:不同坡度的斜面省力情况有什么不同。
学生交流、完善计划,并开展实验活动。
分析实验数据:
坡度越小用力越小,
坡度越大用力越大,<
/p>
直接垂直向上提重物相当于坡
度为
90<
/p>
°,用力最大。所以得出结论:斜面都能省力,坡度越小越省力,坡度越大越费力。
斜面在生活中的应用
找一找我们的教室里哪些地方应用了斜面的原理。
找一找教室以外的环境中应用斜面的地方。
解释用螺丝刀比用钉锤能轻松地将螺丝钉钉入或取出的原因。
解释盘山公路为什么要修成“
S
”形。
第
8
课
自行车上的简单机械
(一)背景和目标
最后一课,
是让学生通过观察,
研究他们所熟悉的自行
车这个综合运用简单机械的交通
工具,
将自己前几课所学的原理
运用到实际生活中去。
通过本课的活动,
可以评价学生运用
p>
所学到的有关简单机械原理的能力。每一个学生将分析自行车上的链条和齿轮两个机械结
p>
构,
然后寻找自行车上更多的简单机械,
最
后集中探讨本单元所认识过的简单机械的种类和
它们的作用,形成对简单机械的总体认识
。
科学概念
●自行车运用了轮轴、斜面
、杠杆等简单机械的原理,是应用广泛的交通工具。
过程与方法
●发现并分析自行车上更多的机械种类和作用。
情感、态度、价值观
●通过整理已认
识的各类机械和机械的作用,意识到机械与我们的生活密切相关。
(二)教学准备
< br>为每组学生准备:
1
辆自行车或完整的自行车结构图。<
/p>
为全班学生准备:至少
1
辆变速自行车。
(三)教科书说明
教科书共
3
页,分为三部分。
教科书首先介绍了自行车是一种简单、方便、环保的交通工具,很多人都喜欢使用它。
老
师可以让学生观察自行车,
告诉学生自行车是简单机械的巧妙结合,
从而激发学生了解自
行车机械原理的兴趣。
第一部分:自行车上的链条和齿轮
让
学生自行组合,组成几个自行车研究小组(根据情况,若不能备齐每组一辆自行车,
可为
全班学生找到一辆变速自行车,各小组研究自行车结构图)
。老师引导学生关注“人的<
/p>
力量是怎样传到车轮上去的”
,让学生分组对自行车进行细致的观
察,找出要分析的各个部
位,探讨自行车上链条和齿轮的作用。
通过观察思考两个齿轮的大小对改变轮子转动快慢的作用,
促进
学生展开比较测量的实
验研究活动。
在具体的实验研究中发现,
轮轴机械原理在自行车上的应用
(以三挡变速自行
车为例)
:自行车脚踏板的大齿轮带动最小的驱动轮齿轮,转速最快,但是用
力最多;自行
车脚踏板的大齿轮带动中驱动轮齿轮,
转速变慢,
但是比较省力;
自行车脚踏板的大齿轮带
动最大的驱动轮齿轮,转速最慢,但是省力最多。
在学生对
齿轮有所认识的基础上,老师和学生共同观察研究变速自行车多个齿轮的作
用,即大小齿
轮间轮换的作用及机械原理,感受到简单机械的巧妙作用。
第二部分:寻找自行车上的简单机械
在对自行车链条和齿轮研究的基础上,鼓励学生寻找观察自行车上其他部位更多的机
械。
第一步,
分小组在自行车上寻找运用
简单机械的部位,
选择一个本组感兴趣的机械问题,
教科书上<
/p>
3
个学生的发言是一些提示。
第二步,
根据选择的机械种类,
小组开展实验研
究。
教科书上呈现的三幅图中车把是轮
轴、刹车是杠杆、脚蹬子
是轮轴。学生可以观察分析更多的机械部位,并整理记录下来。
第三步,对观察研究进行交流。
学生可能会发生一些争论。通过交流,
可以对各小组的
观察分析进行评价。
第三部分:讨论
这里再进行一次对简
单机械的讨论,
可以帮助学生对获得的相关信息进行整理,
教师
也
可以通过这一活动,评价学生在经历了一单元的学习后对机械的认识是否得到了发展。
(四)教学建议
引入:出示一辆自行车
自行车是简单
、
方便、环保的交通工具,
很多人都喜欢使用它。我国就是一个
自行车大
国。今天我们就来对自行车进行观察研究。
研究自行车上的链条和齿轮
我们知道
自行车是简单机械巧妙的组合,
可以依靠人的力量前进。
人的力
量是怎样传到
车轮上去的?
1
.
将全班学生分成小组,
以组为单位进行研究
。
学生观察自行车上的链条和齿轮,
分析
它们的作用和原理。教师可以用以下问题帮助学生研究:
(注:两齿轮是指脚踏板大齿
轮和
驱动轮小齿轮)
两齿轮的大小对改变转动的快慢有什么作用?
自行车大齿轮转动一圈,小齿轮转动多少圈?
小齿轮转动一圈,大齿轮转动多少圈?
2
.
学生进行细致的观察实验。讨论齿轮转动的快慢与齿轮的
大小是怎样的关系?
3
.
出示自行车实物,
研究变速自行车上多个齿轮的作用,
尝试总结自行车变速过程中轮
轴机械原理的运用。
寻找自行车上的简单机械
鼓励学生在自行车上寻找更多的简单机械进行研究。
1
.
学生分组开展观察研究活动,
注意记录下简单机械的位置、
机械的类型和机械发挥的
作用。
这里可能需要给学生更多自主的时间和空间,
老师要参
与到学生的探讨中去,
了解学
生对简单机械的认识情况和可能出
现的问题。
2
.
全班进行交流,
讨论各种类型简单机械在自行车上的运用,
补充记录本组没有发现的
简单机械的应用。
拓展研究
引导学生讨论在本单元研究
过的简单机械及它们的作用,
学生对自己的认识进行记录整
理。
鼓励学生对简单机械提出新的问题,促进学生继续对简单机械进行课外研究。
四、评价建议
在单元教学结束的时候,
建议对学生们的学习作一次单元评价。
评价可以是多元的,
学
生们可以自己评价,
同学间也可以相互评价,
但这些评价都要在老师的引导下进行。
评价内
容建议从以下这些方面去考虑:
1
.
“机械”及“简单机械”的概念,包括杠杆、轮
轴、定滑轮、动滑轮、滑轮组、斜面
这几类简单机械的描述性概念。
2
.
杠杆的原理、分类及运用。
3
.
轮轴的
原理及运用。
4
.
< br>定滑轮、动滑轮的原理及运用。
5
.
滑轮组的原理及运用。
6
p>
.
斜面的原理及运用。
< br>7
.
观察分析自行车上一些简单机械的运用及原理。
p>
8
.
设计并开展
测量实验、对比实验的情况,整理分析实验数据并形成解释的能力。
五、参考资料
关于机械
使用机械的目的
:
省力或加快速度
(
省时
)
或操作方便
(
改变力的方向
)
,使用机械绝对不能
省功,也不会产生功,而只能传递或转换功和能。
简单机械:
常用的机械大都是由杠杆、
轮轴、
滑轮
以及斜面等几种基本组件组合而成的。
上述的几种组件,可称之为简单机械。
杠杆的种类及作用
杠
杆是一种简单机械;
一根结实的棍子
(最好不会弯又非常轻)<
/p>
,
就能当作一根杠杆了。
上图中,
方形代表重物、
圆形代表支点、
箭头代表用力点,
这样,
你看出来了吧?在
(
图
1)
中,在杠杆右边向下用力,就可以把左方的重物抬起来了;在
(
图
2)
中,在杠杆右边向上
用力,也能把重物抬起来;在
(
图
3)
中,支点在左边、重物在右边,力点在中间,向上用力,
也能把重物抬起来。
请注意,在
< br>(
图
1)
中,支点在杠杆中间,
在物理学里,把这类杠杆叫做第一类杠杆;
(
图
2)
是阻力点在中间,叫做第二类杠杆;
(
图
3)
是用力点在中间,叫做第三类杠杆。
第一类杠杆,例如:撬棍、剪刀、钉锤、拔钉器……这类杠杆可能省
力可能费力,也可
能既不省力也不费力。
这要看用力点和支点的
距离,
用力点离支点愈远则愈省力,
愈近就愈
< br>费力;如果阻力点、用力点距离支点一样远,就不省力也不费力,只是改变了用力的方向。
第二类杠杆,例如:开瓶器、榨汁器、核桃夹、独
轮手推车……这类杠杆的用力点一定
比阻力点距离支点远,所以永远是省力的。
第三类杠杆,例如:
镊子、
烤肉夹子、
筷子……这类杠杆的用力点一定比阻力点距
离支
点近,所以永远是费力的。
轮
轴
轮轴:由两个半径不等的圆轮,固
定在同一轴心上,这种机械称为轮轴。
轮轴事实上是杠杆的变
体,若把轴心当作支点,则轮半径
R
是轮上作用力的力臂,而<
/p>
轴半径
r
是轴上作用力的力臂,此时的轮
轴恰为支点在中间的杠杆。
轮轴的应用:
1
.
若动力在轮上时,
由于动力臂较大,因此动力会小于阻力
,
此时的轮轴必省力,
而代
价则是动力
移动距离加长。
2
.
若动力在轴上时,
由于动力臂较小,因此动力会大于阻力,
此时的轮轴必费力,
但动
力的移动距离较短。
3
.
门的球形锁是轮与轴
的例子。
圆形把手的半径较穿过门的心轴为大,
使我们能以较小
作用力来旋转心轴。若是取掉圆形把手只靠心轴本身来旋转,将发现没有轮轴机械的帮助
,
旋转心轴非常困难。其他如:方向盘、螺丝刀、绞盘等也是轮轴的应用。
滑
轮
滑轮:
边
缘有凹槽,
能绕中心轴自由旋转的轮,
称为滑轮,
可分为定滑轮与动滑轮两种。
定滑轮:滑轮的轴固定不动的,称为定滑轮。
1
.
定滑轮可视为支点在中间,
且两臂等长的杠杆应用。
以定滑轮吊起重物时,
绳上作用
p>
力与负荷相等,即不会省力。
2
.
使用定滑轮吊起物体时,只是为了改变力的作用方向,达到操作方便的
目的。
3
.
使用定滑轮时,
绳子拉力的方向和拉力的大小无关,
此时因拉力
的方向总是和臂垂直,
故物体被拉升的方向与拉绳子的方向无关。
动滑轮:滑轮的轴可随物体上下移动,称为动滑轮。
p>
1
.
动滑轮可视为阻力点在中间,且动力臂
为阻力臂两倍长的杠杆的应用。
2
.
以动滑轮吊升物体时,绳上作用力的大小约为负荷的一半,可以达到省力的效果。
3
.
使用动滑轮时
,
拉力的大小和拉绳的方向有关。
拉力的大小视拉绳方向和垂直
方向之
夹角的增加而增大。
滑轮组:
定滑轮和动滑轮可用许多不同组合方式得到滑轮组,
不同的滑轮
组有不同的机
械利益比。换个说法,滑轮系统中机械利益比是由滑轮的数目与组成位置而
决定的。
斜
面
斜面:与水平面成倾斜的光滑平面,称为斜面。
1
.
以斜面装置拉动滑车至高处的作用力,
比直接吊起滑车至高处的作用力要小,
也就是
说
,斜面可以用较小的力将物体抬至高处。
< br>2
.
斜面越长或斜面高越短即斜角越小,则越省力。
p>
3
.
斜面的应用
。
(
1
)日
常生活中有很多事物应用斜面的原理而达到省力的目的,如楼梯、蜿蜒而上的
山路等。<
/p>
(
2
)若将两
个斜面结合在一起,则形成一种称为楔(或称为劈)的简单机器。楔在切
割并分裂东西时
非常有用。刀、斧及人类门牙均为楔的例子。
(
3
)若将斜面围绕在圆柱上,则形成称为螺旋的简
单机器。常用来固定物体的螺丝、
附螺纹的瓶盖、螺旋式汽车千斤顶等都是应用螺旋的装
置。
斜面虽然已被人类使用数世纪之久,但直到
1586
年,斯蒂文才提出理论上的说明,当
一物体
沿一光滑斜面向上推时,将其提高到斜面顶端所需的力是
F=wh/d
< br>,其中
F
是平行于
斜面方向施加
于物体的外力,
W
是物重,
h
是斜面的高度,
d
是斜面长度。斜面减少了提高
物体所需之外力,是因斜面具有机械利益,即
d/h
比值。斜面越平缓,机械利益越大。
拉链也是斜
面应用的一种,斜面使拉拉链的微小力量转换成足以分合链齿的强大力量。
形状与结构
一、单元概述
物体,
不管是天然存在的还是人工制造的,
大多具有可见的
形状和结构,
它们以其形而
显其身,
千
姿百态。
它们为什么具有这样的形状和结构呢?这其中蕴涵着大自然的客观规律,
也反映了人类的聪明才智和科技发展的水平。
本单元所说的形状结构,
是指能够承受一定外力作用,
不会发
生形状和大小改变的构造。
学生在学习中要了解身边几种常见的结构,
< br>知道结构具有不同特点能满足不同的需要;
发现
改变物体
的形状结构可以改变其承受力的大小;
体验科学、
技术对社会进
步的巨大影响;
提
高探究兴趣,发展探究能力。
学生在五年级时探究了力和运动的关系,
知道了力可
以改变物体的运动状态。
其实,
静
止的
物体也无不受到力的作用。
本单元引领学生探究物体的形状结构,
可以发展他们对力的
认识,知道力还有使物体形变甚至破坏的作用。
< br>
本单元选取了几种最常见的形状结构,
联系学生身边熟
悉的事物,
由浅入深地进行探究,
最后进行综合和应用。内容可
以分为两大部分。
第一部分(第
1~
7
课)是探究形状结构的科学道理。其中,第
1~6
课是分别研究条形、
拱形、框架等结构,第
7
p>
课是认识桥梁的结构。
第二部分(第
p>
8
课)是设计科学合理的形状结构。
各课具体内容是:
第
1
课“抵抗弯曲”
、第
2
p>
课“形状与抗弯曲能力”研究条形材料抗弯曲能力与形状的
关系。<
/p>
第
3
课“拱形
的力量”
、第
4
课“找拱形”研究拱形
承受力的特点,并从认识拱形拓展
到认识圆顶形、球形、各种弧形;从对人造物体的研究
扩展到生物体的研究。
第
5
课“做框架”
、第
6
课
“建高塔”认识框架结构的特点,研究加固框架结构的方法
和物体稳定性问题。
第
7
课
“桥的形状和结构”
是认识桥多姿多彩的形状和结构,
这课汇集和拓宽了前面几
种结构的认识,并为下一课学生造“桥”作了铺垫。
第
8
课“用纸造一座
‘桥’
”安排了一个具有挑战性的设计制作活动,是对学生综合运
用知识能力和动手能力的培养和评价。
本单元学习的内容与
生活的联系十分密切,
教学材料简单易得,
动手操作特点突出。
我
们要充分利用这些优势,
把制作和探
究相结合,
把科学教育和技术教育相结合,
以取得最佳
的教学效果。
二、单元教学目标
科学概念
●柱、梁、拱形、框架等形
状结构各有不同特点,能满足人们的不同需要。
●增加梁的厚
度可以增加抗弯曲能力。改变材料的形状,可以改变材料的某些性能。
●知道拱形承受力的特点是可以向下和向外传递承受的压力。
了解圆顶形、
p>
球形等有与
拱形相似的特点。
●三角形框架具有稳定性,利用三角形可以加固框架结构。
●上小下大、上轻下重的物体稳定性好。
●形状和结构与它的功能是相适应的。
过程与方法
●制作、预测和测试结构的承受力。
●用简单材料独立探究物体不容易倒的秘密。
●识别和控制变量,记录数据、分析数据,得出合理结论。
●用不同方式进行解释。
●把探究的结果与最初的假设相比较。
情感、态度、价值观
●发展乐于动手、善于合作、不怕困难的品质,体验获得成功的喜悦。
●在探究中既能大胆假设,又能小心求证。
●尊重自己和他人的制作成果。
●发展尊重他人、认真倾听、敢于发表意见的品质。
●感受科学技术对社会的作用,对生活的影响。
●懂得欣赏桥梁建筑形状和结构的美。
三、分课时教学建议
第
1
课
抵抗弯曲
(一)背景和目标
从形状和结构的角
度看建筑物,
几乎所有的建筑物都有柱子和横梁或类似柱子和横梁的
结构。从承受压力的特征上看横梁,它的抗弯曲能力与其宽度成正比,与高度(厚度)的平
< br>方成正比,增加材料的厚度可以非常明显地增大抗弯曲能力。把材料做成“
T
p>
”
“工”
“○”
等
异型形状也利用了抗弯曲能力与材料
“厚度”
的特殊关系。
p>
作为本单元第一课首先引导学
生研究纸的厚度与抗弯曲能力的关系,
为后面的研究奠定认识的基础。本课有两个活动。
第一,
p>
研究梁的抗弯曲能力与什么有关。
在有关的因素中实验研究抗弯曲能
力分别与梁
的宽度、厚度的关系,发现厚度增加,梁的抗弯曲能力大大增加。
第二,
研究横截面是长方形的横梁平着放好,<
/p>
还是立着放好。
让学生用前面研究的结果
进行解释,
并用做简单实验的方法来证明。
活动由教师指导下的
研究变为学生独立的操作和
研究。
科学概念
●房屋、桥梁结构中有“柱
”和“梁”
,梁比柱容易弯曲。
●增
加梁的宽度可以增加抗弯曲能力,增加梁的厚度可以大大增加抗弯曲能力。
过程与方法
●识别和控制变量,记录数据,分析数据并得出合理结论。
<
/p>
●用简单实验说明横截面为长方形的横梁为什么都是立着安放的。
情感、态度、价值观
●能够大胆假设又能在实验中小心求证。
(二)教学准备
< br>为小组准备:长度、宽度相同、厚度不同的纸条(相同的卡纸粘贴而成)
,长度、
厚度
相同、宽度不同的纸条;铁垫圈、竹片或尺子。
教师自己准备:有关的建筑图片。
(三)教科书说明
本课通过两段文字
和四幅图引导学生认识房子、
桥梁都有柱子和横梁,
是靠柱子和
横梁
支撑的,横梁比柱子容易弯曲。由此引入本课研究的内容。
第一部分:横梁的抗弯曲能力与什么有关
本部分先让学生推测梁的抗弯曲能力与什么有关。
梁的抗弯曲能力与材料有关,
p>
与长短
有关是比较好理解的。
本课只引导学
生用实验的方法研究梁的抗弯曲能力与其宽度、
厚度之
间的关系
。
两个实验都是对比实验,
教科书都
提示了学生思考
“应该控制哪些条件不变?怎样控制
这些条件不
变?”两个实验都要控制垫起纸板的高度不变,
“弯曲了”的标准不变,纸板悬
空部分的距离不变,
放垫圈的位置不变。
所不同
的是第一个实验是改变纸板宽度而厚度不变,
第二个实验是改变纸板厚度而宽度不变。<
/p>
在两个实验中,
改变宽度和改变厚度都
要成倍数地改变,
这样容易看出实验数据的规律。
通过实验的数据,
学生可以发现:
纸的宽度增加,
抗弯曲能力也会增加。
纸的厚度增加,
抗弯曲能力会大大增加。
他们自然会进行比较思考,
要增加抗弯
曲能力,
增加厚度比增加宽
度更有效。
本课的重点是指导学生做好这两个实验,
让学生经历预测、实验
、
记录、
分析数据得出
结论的过程。<
/p>
第二部分:横梁平着放好,还是立着放好
学生观察会发现,
几乎所有的梁横截面都是长方形的,
而且
都是立着安放的,
也就是梁
的厚度比宽度大。教科书要求学生说
说这样安放的理由,启发学生用刚学的知识进行解释,
还要求他们用做简单的实验来证明
自己的看法。
学生可以用冰棍木片、
塑料尺子进行演示证
明。这是对第一部分研究结论的应用。
(四)教学建议
1
< br>.
认识柱子和横梁。
本课导入
部分让学生认识柱子和横梁,
这不但是本课的需要,
也是整个单
元的需要。
要
从两方面建立新认识。
(
1
)房子和桥梁都是依靠柱和梁支撑
的。这要通过观察、比较最简单的房子和最简单
的桥的结构特点来认识。
用板凳来比喻柱和梁,
用板凳来比喻房子和桥梁,
学生
就容易理解
房子和桥梁结构的共同点了,因为它们在结构上都和板凳是类似的。
(
2
)通过对比让学
生认识到,柱子承受的压力是要把柱子压短、压碎,这当然是很不
容易的。横梁承受的压
力要把横梁压弯、压断,这就比较容易了。所以,研究横梁抗弯曲能
力就很重要了。
p>
2
.
纸的宽度与
抗弯曲能力的实验。
(
1
)准备纸横梁。选用的纸不能太薄,太薄的纸连自身重量都不能承受或只能承受自
< br>身重量,加一点点外力就弯曲了,无法进行对比实验。但纸也不能太厚,太厚没有弹性,或
者压不弯,
或者压弯时已经压坏了。
课前必须对选的纸
先行试验,
看看合不合用。
一般来说,
选用
0
.
5
毫
米左右厚的卡纸,即通常称为薄纸板的纸比较合适。将纸裁成长大约
2
< br>5厘米,
宽分别是3厘米、6厘米、
12
厘米(或
2
厘米、
4
厘米、
8
厘米)的纸条备用。
< br>
(
2
)为了纸条不被过度弯曲
而能够多次使用,在实验中,纸条垫起的高度要控制在
2
厘米左
右。
这也是为了保证每次实验纸条弯曲的程度相同。
每次实验以
纸条中部接触到桌面
为最大弯曲度,这时承载的垫圈数为它的抗弯曲能力。
(
3
)在讨论这个对比实
验应该怎样做时,要让学生清楚应控制哪些条件不变。除纸横
梁厚度、长度相同,
弯曲程度相同外,纸横梁架空的长度也要相同
(纸条架空长度可控制在
20
厘米左右)
,垫圈都要放在中间位
置,都要轻轻地放。实验改变的只是纸的宽度。为了便
于比较,我们要成倍地变化。
p>
(
4
)在第一次
测试后,可以设问:猜想一下,宽度增加一倍抗弯曲能力是多少?宽度
增加两倍呢?先预
测后实测,
不但能提高学生对实验数据的关注程度,
更重要的是
促使他们
思考宽度与抗弯曲能力的关系。
3
.
纸的厚度与抗弯曲能力的实验。
(
1
)
准
备纸横梁。
把
0
.
5
毫米左右厚的卡纸切成长约
25
厘米、
宽约
3
厘米
(或
2
厘米)
的条形,再分两张、
四张分别粘在一起压平,做成厚为
1
张纸、
2
张纸、
4
张纸而长宽相等
的三个纸横梁。
粘纸条的时候,
最好把纸头错
开一点,能明显看出是几张纸粘成的。糨糊要
尽量少放。
p>
(
2
)同样要让学生清楚这个对比实验应控
制哪些条件不变,改变的是哪个条件。
(
3
)这个实验纸横梁抗弯曲能力差别十分明显。得出的结论可以是描述性的:厚度增
加,抗弯曲能力大大增加。或者厚度增加一倍,抗弯曲能力的增加大大超过一倍……
p>
(
4
)在做完这
个实验后,应该引导学生比较一下,要增加纸横梁的抗弯曲能力,增加
纸横梁宽度与增加
纸横梁厚度,
哪种方法更好。
让学生通过实验数据的对比认识到
增加纸横
梁的厚度是增加其抗弯曲能力的好办法。
4
.
解释横梁平着放好还是立着放好。
(
1
)如果有条件,可
以先让学生观察教室顶上的钢筋混凝土横梁,横截面是什么形状
的,它是平放的,还是立
着放的。指出这里平着放和立着放都是针对横截面而言的。然后再
用图像提供一些观察对
象。
(
2
)
提问:横梁为什么都是立着安放的呢?你们怎样用尺子(或冰糕木片)来证明你
们的观点
呢?(用手弯折尺子,平着很容易折弯,立着折不弯。说理由的关键点是,厚度比
宽度更
能提高梁的抗弯曲能力)
。
第
2
课
形状与抗弯曲能力
(一)背景和目标
增强材料抗弯能力的另一种方法是改变材料的形状,
这种方法的道理根源于改变
材料的
宽度和厚度。
现在来研究材料的形状与抗弯曲能力,
p>
可以让学生认识到为什么改变形状就可
以改变抗弯曲能力了。本课有
两个活动。
第一,
研究形状与抗弯曲
能力的关系。
用同样的纸做成像条形钢材那样的各种形状,
测<
/p>
量它们的抗弯曲能力,
并与平展的纸比较,
认识改变材料形状可以改变其抗弯曲能力。
更进
一步的道理,
教科书用资料形式给出,学生可以通过阅读来理解。
第二,<
/p>
研究瓦楞纸板的形状结构。
瓦楞纸板有三层或五层,
中间一层或两层是波浪形的,
这几层薄纸板黏合在一起形成一个整体。
这种结构使瓦楞纸板的强度大大增加,
比把三、
五
层薄纸板平粘在一起强度大多了。
研究瓦楞纸板不但可以加
强对第一个活动的认识,
而且可
以让学生有新的发现或产生疑问
,从而引导学生的认识向较复杂的形状结构前进。
科学概念
●改变材料的形状,可以改变材料的抗弯曲能力。
过程与方法
●做纸的形状与抗弯曲能力关系的实验。
●观察瓦楞纸板的结构,作出解释和提出问题。
情感、态度、价值观
●意识到小组合作做实验进行探究的必要性。
●乐于根据观察作出解释和提出问题。
(二)教学准备
< br>为小组准备:实验用的大小相同的纸若干张、铁垫圈、胶水、包装箱瓦楞纸板。
教师自己准备:一些不同形状的钢、铝型材样品或相关图片。
(三)教科书说明
本课让学生观察不同形状的钢材、铝材,并提出问题引入研究。教科书插图中是角钢、
< br>工字钢、槽钢、圆钢管、口形钢等条形材料。
第一部分:形状与抗弯曲能力
本部分
指导学生用平展的纸梁和折成钢材形状的纸梁做实验来研究形状与抗弯曲能力
的关系。<
/p>
插图中折的和记录表中画的几种形状都是比较好放铁垫圈的。
研究
的目的不是要区
分这几种形状抗弯曲能力的大小,而是与平展的纸比较,
发现改变薄形材料的“-”字形形
状,都可以增大其抗弯曲能力。
要使测试公平,
就应当用长、宽、厚薄都与平展的
纸一样的纸来折各种形状,纸梁架空
的距离一样,放垫圈的位置一样。
< br>
实验后,
教科书提出了两个研讨问题。
第一个问题
“各种形状的纸横梁比平板纸横梁抗
弯曲能
力大多少?”是引导学生认识改变薄形材料的形状都可以增大它的抗弯曲能力。
第二个问题
“为什么改变形状也能提高材料的抗弯曲能力?”
是引导学生对这种现象进
行思考,
发现现象后面
隐藏的实质。
这个实质要让学生独立发现是有困难的,
教科书中
有一
段配图的文字供学生阅读,教师可以根据学生实际灵活处理,可研讨、可阅读、可讲
解。
第二部分:瓦楞纸板的研究
<
/p>
经过手掰瓦楞纸板感觉其软硬,撕开观察其构造,学生会发现瓦楞纸板有特殊的构造,
p>
正是这种构造使其抗弯曲能力变得很大。观察后研讨这样的结构为什么使柔软的纸变坚硬
p>
了,
要学生作出自己的解释,
这是对本节课
形成的科学概念的变式应用。
希望学生能发现瓦
楞纸板不只是把
纸单纯的弯折,也不是把纸单纯的平粘增加厚度,而是又折又黏合。
< br>要求学生提出一些问题,
是希望他们能发现得更多,
思考
得更多。
如瓦楞纸板方向不同,
抗弯曲能力是不同的,
为什么?弯曲的中间层好似一个个连续的拱形,
拱形有什么特点……
p>
让探究的触角伸展开来。
(四)教学建议
1
< br>.
研究形状与抗弯曲能力的关系。
(
1
)在学习形状结构与抗弯曲能力的关系内容时,如果能
找一些做塑钢窗、铝合金窗
的边角余料给学生实际观察,效果就更好了。在导课时,出示
这些材料,介绍它们的名称,
看一看材料壁的厚薄,
感觉一下它
们的结实程度。
让学生解释一下这些材料为什么要做成这
种样子
。然后引入研究课题,并具体化为折纸横梁来测量它们的抗弯曲能力。
(
2
)提供给学生做实验的纸不能太薄,纸太薄保持不
住折成的形状,也就无法研究下
去了。
用牛皮纸、挂历纸那样厚
的纸比较合适,容易折叠又比较容易保持住形状。
折不同形
状的
纸大小应该是相同的。
(
3
)同样做这个实验,可以让学生自己去折不同的形状来做研究。教科书插图中和测
试记录表中几种形状是列举性的,
不是规定必须测量的。
研究的最终目的也不是要找到哪一
种形状抗弯曲能力最强,
而
是要发现用不同形式改变薄形材料的“-”
字形形状,
都可以增
大它的抗弯曲能力。
当然,
学生测量了
几种形状,
是可以比较出哪一种形状承重能力更强些,
但这不是
主要的。
(
4
)让学生认识到这个实验控制不变的条件是做纸横梁所用纸的大小,因此折出来的
长度
、架空的距离、放垫圈的位置都应该是一样的。唯一改变的是纸横梁的形状。
形状改变,宽度自然改变,实质上厚度也改变了,所以,学生说宽度改变了是对的,说
厚度改变了也是对的。但是教师要指出,这些改变也就是形状改变含义的一个方面。
(
5
)折成不同形状的纸比
平展的纸更能抗弯曲,是学生原来就有的认识,不是通过现
在的实验才发现的,
这个实验是在验证和强化学生原有的认识。
所以我们需要继续把科学概<
/p>
念向前推进,
问:
为什么折成这些形状抗
弯曲能力就增大了呢?学生自己想不明白说不清楚
没关系,可以阅读教科书上的资料,<
/p>
通过阅读资料来学习。然后,
要学生用自己的话说说这
些形状为什么相当于增加了材料的厚度。
(
p>
6
)要注意的是,清楚地认识和表述为什么改变形状可以增加抗弯曲
能力不是对每个
学生的要求,我们的教学目标是“认识改变材料的形状,可以改变材料的
抗弯曲能力”
。引
导学生思考一下这是为什么,是为了加强这个
目标。
同时,
也不能认为这个目标还
是学生原来的认识水平。
不是的,
现在的这个认识已经是
用实验数据证明,有科学道理支撑的认识。
2
.
瓦楞纸板的研究。
(
1
)瓦楞纸板的各层是粘在一起的,在教学时要完
整地解剖一部分,有一定的难度也
费时间。
所以建议课前先把一
些瓦楞纸板剥开,
作为只供观察的材料。
另外再提供一些瓦楞<
/p>
纸板让学生去弯折感觉软硬,撕开后再感觉软硬。
(
2
)观察过程中教师可以提一些问题引导学生思考
:瓦楞纸板一共有几层?每层的厚
薄、软硬、形状如何?瓦楞纸板的结构有什么特点?<
/p>
(
3
)学生观
察后可以提出问题:你们认为瓦楞纸板抗弯曲能力强的原因是什么?启发
他们作出自己的
解释。还有什么问题吗?希望他们能提出一些自己的疑问。
如
果学生能大胆地试着作解释,提出他们想知道的问题,我们的目标就达到了。
第
3
课
拱形的力量
(一)背景和目标
拱形结构是一类很重要的结构,
应用广泛。
拱形结构又
叫推力结构,
它的特点是把受到
的压力分解成向下的压力和向外
的推力,
是所有结构中唯一产生外推力的结构。
研究拱形的
p>
承重特点更具趣味性和挑战性。本课有两个活动。
第一,
测试纸拱的承重能力。
用纸拱做实验研究拱形的
承重特点,
材料好找、
简单易行。
实验
中不断想办法控制拱变形的问题,
使纸拱不断承载更大的重压。
通过实验引导学生认识
拱形承重的特点。
第二,
搭一个瓜皮拱。
纸拱毕竟是一个不会轰然垮掉的拱,
做一个瓜皮拱不但饶有趣味,
而且更能感受到拱形的承重特点。
当学生小心翼翼地把很滑的、
小块的瓜皮搭成一个拱,
看
到这个拱并未垮掉甚至还能承重时,
他们对拱
形承重的特点会感受很深,
会惊叹拱形的
“力
< br>量”大。两个活动相比,前者是更理性的探究,后者是更感性的制作,相辅相成。
科学概念
●拱形可以向下和向外传递承受的压力,所以能够承受很大的压力。
过程与方法
●根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。
情感、态度、价值观
●认识到边实验边思考,对不断深入研究的重要性。
(二)教学准备
为小组准备:做拱形的纸,铁垫圈若干。
教师自己准备:相关的图片资料。
学生自己准备:搭瓜皮拱的瓜皮、小刀。
(三)教科书说明
本课从古代城门都是拱形,
柔软的纸做成拱形就变
“坚
硬”
的事实引入对拱形结构的研
究。
第一部分:测试纸拱的承重能力
用适
当厚的纸做拱很容易,
教科书选用纸拱来研究拱形承重的特点。
研究纸拱承重能力
分为三个步骤。
第
一步,
做一个纸拱放在桌上测试它能承受多少个垫圈的压力,
这
样的拱受一点点压力
就伸展开了。让学生经历这样一个过程,
他
们会发现拱在受压力时,拱脚会向两边推,
会产
生向外推的力。
第二步,
怎样使纸拱的形状保持不变
呢?用书抵住拱脚。
学生继续测试研究,
会知道这
样的拱能承受比较大的压力,
而且观察到随着压力的增大,
< br>拱开始慢慢变形。
这一步的重点
是引导学生根据拱形的变
化分析力的作用,认识到拱形承受压力的特点。
第三步,
p>
怎样才能使纸拱承载更大的重量?教科书作了提示:
看它是怎样变形
的,
想怎
样使它不变形。引导学生想到把两边的书摞高些,更好
抵住拱的外推力。
研究纸拱的承重能力是一个连续的过程,<
/p>
前后承重差别很容易观察,
所以没有要求做实
验记录。本课配图的资料“拱形承重的秘密”能帮助学生把研究获得的感性认识提升一步。
< br>
第二部分:搭一个瓜皮拱
搭
瓜皮拱是模拟人们用砖、
石块建拱的活动。
插图中是用西瓜皮搭
拱,
呈现了搭瓜皮拱
的过程和效果。教学中也可以用其他的瓜皮
搭拱。教科书最后要求对瓜皮拱不垮作出解释,
解释的过程是学生把新知识内化的一个过
程。
(四)教学建议
1
< br>.
测试纸拱的承重能力。
(<
/p>
1
)搭纸拱的纸要有适当的厚度,如牛皮纸、旧挂历纸或卡纸。这
样的纸当平展着时
不能承载多大的重量,但做成拱形后能承载相当的重量,对比比较鲜明
。
(
2
)纸
拱有其特点,变形很严重了都不垮塌,到底怎么算它“能承受多大的重量”?
所以,
p>
我们在教学时要先让学生认识到这个特点,
并约定一个标准,
纸拱变形到什么程度就
算是超过它的承载能力了,就相当于“垮掉了”
,这样才便于研究比较。
尽管约定的这个标准也不是很标准,但是是很必要的。
(
3
)做实验的步骤和指导。
①要求学生把纸先卷一卷再松开,
做成一个拱形,<
/p>
用铁垫圈测试一下它能承受多大的压
力。这个拱不能借助其他物体
帮助。
研究为什么这个拱不能承受稍微大一点的压力,要使拱
能多承受几个垫圈,怎么办。
(这个拱受压就伸展平了,
p>
所以承受不了多大的压力。
把拱足抵住,
就
可能多承受垫圈
的重量)
。
②用两本书分别抵住两边拱脚,
使纸拱不塌下来。
测量这样的拱能承受几个垫圈的重量。
提问:随着压力不断
增加,纸拱有什么变化?怎样才能让纸拱承受更多的垫圈?
(
纸拱变形了,多用几本书抵挡住拱形,使它不变形)
。
③用较多的书抵住纸拱,再测量能承受多少个垫圈(可以承受更多的垫圈)
。
(
4
)实验中不断想办法解决纸拱变形的问题,实质是解决抵消拱的外推力的问题。因
为力是
看不见的,拱产生的形变是可以看见的,所以前面是以
“怎么使纸拱不变形”来指导
p>
研究。在此基础上,这时就需要引导学生认识外推力了。
研讨为什么我们抵住拱足,拱就可以承受那么大的压力。希望学生从实验观察中悟出:
拱形受压要向下和向两边挤,
抵住拱足就抵消了它向两边挤的力。
在经过一段讨论后,
阅读
教科书上的资料,进一
步了解拱形承受力的特点。
2
.
p>
搭一个瓜皮拱。
(
1
)选半圆形瓜皮,切下一个弧形条,宽度在
3
厘米至
4
厘米。
(
2
)把这根弧形的瓜皮条切成
5
块。切口线的方向要指向想象中的圆心。切
5
块是为
了在搭建拱时两手好拿。切成块后注意按原来的顺序放好。
p>
(
3
)搭拱时可
以在接缝处夹一张纸巾吸收渗出的水,纸巾大小与切口面相同或略小。
要用物体把拱脚处
抵住。
(
4
)可以全班共同搭建一个瓜皮拱,也可以要求学生课外做。
本课最后,可以给学生讲述我国的赵州桥石拱的构造和特点。
第
4
课
找拱形
(一)背景和目标
在研究了典型的拱
形的特点后,
本课进一步发展学生对拱形的认识:
认识圆顶形和
球形
等具有拱形相似特点的弧形结构;
认识生活物品中的拱形;
认识生物体中的拱形。
这不但使
学生对
拱形的概念加深,也使学生科学探究的能力有所提高。本课有三个活动。
第一,
了解圆顶形和球形的承重特点。
狭义的拱形概
念是指像上一课纸拱、
瓜皮拱那样
的拱。其他由不同曲面构成的
形状分别叫圆顶形、球形、弧形、抛物线形,等等。广义的拱
形结构概念则包括所有的弧
形,
因为它们有共同的特征,
又称作弧形结构。
基于学生的水平,
我们采用狭义的称呼。
“找拱形”就
是要在圆顶形、球形、不规则弧形结构中找出拱形的特
征,
采用
的方法是引导学生把圆顶形、
球形看成是拱形的组合。
使学生对
弧形结构有一个概
貌性的了解。
第二
,观察分析塑料饮料瓶形状结构的设计。让学生通过观察、分析悟出其中的道理,
可以提
高学生观察、
分析能力,
体会到科学技术与生活的密切联系。这
项活动有综合性、开
放性特点,可以涉及美观、方便或其他方面的一些问题。
第三,
了解生物体中的拱形结构。
与生命世界的学习联系,
加深对生物体结构与功能关
系的认识。
科学概念
●圆顶形、球形等有和拱形相似的特点,可以承受很大的压力。
过程与方法
●用已有知识对常见弧形结构承受力的特点作解释。
●发展观察、联想和逻辑推理能力。
情感、态度、价值观
●感受科学技术对我们生活的影响。
(二)教学准备
为小组准备:完整的
和对半剖开的乒乓球,完整的和剪开的塑料饮料瓶。
教师自己
准备:
类似拱形、圆顶形和球形的物品或相关图片,
若干根相同
的硬纸条
(演
示拱形拼成圆顶形和球形)
。
(三)教科书说明
本课开篇引导学生
回顾拱形结构承重的特点,
说说知道的拱形建筑。
插图从左至右
是黄
土高原上的窑洞、古代拱门、现代拱形屋顶。
这是连接上一
课和这一课的纽带。接着引申到
圆弧形物体,提出它们“有相似的特点吗”的问题展开研
究。
第一部分:了解圆顶形和球形承受力的特点
< br>本部分先让学生知道什么是圆顶形和球形,然后观察对半剖开的乒乓球壳,通过“看”
“捏”发现乒乓球壳本身不厚、较软。
接下来做实验,<
/p>
三个剖开的乒乓球壳承载了一大摞书。最后用手捏、压乒乓球,乒乓球
“纹丝不动”
。
这些都会让学生直接感受到圆顶形和球形承受力的特点。
p>
找圆顶形与拱形相似的地方,是要学生从
“形”
上找相似,
插图表现了一个拱形以拱顶
和拱脚中点连线为轴
旋转,就成了圆顶形的情景,所以圆顶形可以看成是若干拱形的组合。
试着解释圆顶形承
受压力的特点,是要学生在
“力”
上作分析,
< br>教科书对圆顶形特点作了简
要说明。
< br>对球形认识的思路与此相同。
拱旋转成球形的插图强调了球形是以拱脚连线为轴旋
转形
成的。
最后让学生再举一些类似
拱形的形状以扩展拱形的概念。
悉尼歌剧院、
中国国家大剧院<
/p>
两幅插图为学生举例提供了借鉴,
它们的一个共同特点是内部空间
很大但是没有柱子,
这正
是它们形状和结构的优点所在。
第二部分:观察分析塑料瓶形状设计的科学道理
教科书前三句话提示了用比较观察、分部分观察、用手捏观察等方法来观察研究。
塑料瓶的上部是圆顶形(有的是明显的圆锥形,瓶口是圆柱形)
< br>。中部瓶身是圆柱形,
表面有环状的拱形,
竖着的拱形或
其他凸凹形状。
底部一般向内凹进去,类似圆顶形。
最厚
的地方是瓶口,最薄的地方是瓶身。分析起来,这些都与瓶子承受力的需要有关。
在实际教学时,
可能对形状结构知识有多方面的涉
及,还可能涉及美观、实用、方便等
内容。
第三部分:了解生物体中的拱形结构
教科书列举了人的头骨、肋骨及足拱构造,还有龟壳、贝壳等。这部分可以
使学生从结构与功能的角度对生物体构造有更深的认识。
这样的例子很多,
教学中可以再多
举一些。
(四)教学建议
< br>本课教学开始时,
先回忆拱形承重的特点,
观察一些典型
的拱形建筑。
这是向本课内容
过渡的需要。然后让学生观察一些
弧形的东西,大到建筑(图片)
,小到物品。指出我们周
围有许
多圆弧形的东西,老师可通过提出问题,把教学引导到研究课题上来。
1
.
认识圆顶形、球形承受力的特点。
(
1
)观察一些圆顶形建筑
和物品的图片。告诉学生这些形状叫圆顶形或半球形。
提出问题:圆顶形承受压力的能力如何?
(
2
)通过对乒乓球的观察、实验和分析,认识圆顶形承受
力的特点。
①观察剖成两半的乒乓球,看一看球壳的厚薄,捏
一捏皮的软硬。
(可以看到乒乓球球壳并不厚,很薄;捏乒乓
球皮,感觉比较软)
把半个乒乓球扣在桌上,向下压它,感觉又如何?(感觉很硬)
②我们在三个这样的半个乒乓球上放书,看能放多少本?(可以放很重的书)
试着解释一下,为什么能承受这么重的书?
<
/p>
③用纸条弯成拱形,
演示说明几个相同的拱形可以拼成一个半圆形
。
这样把教科书上无
形的说明变成了有形的实体,学生更易理解
。
有条件时,
让学生亲手做一做,把几根纸条粘
成一个半球形。
提问:
拱形
承重时拱脚是要用力抵住的,
圆顶形还需要抵住吗?可以作个比喻,
如果几
个人手牵手围成一个圆圈,
每个人都向外退,
能退开吗
(这里的每个人都相当于一个拱的拱
足)?
(
3
)
借助对圆顶形特点的理解,
认识球形承受力的特点。
首先让学生用手掌压乒乓球,
说感觉(感觉很难压瘪)
< br>。然后师生共同分析,两个半球形可以组合成一个球形,球形也可
以看成是若干个
拱形的组合(用纸条拱形照教科书中方法演示)
。球形在各个方向上都是拱
形。
球形的任何一个地方受力,
力都可以向四周均匀
地分散开来,
所以球形比任何形状都更
坚固。
< br>
2
.
塑料瓶形状的观察和分析
。
(
1
)要
指导学生用比较、分部分、手捏的方法来进行观察。教科书上的“塑料饮料瓶
的观察记录
”
清楚地标明了观察的内容和部分。
可以用这个表指导学生观察
和记录。
观察后
的分析也按照这个表的项目进行,对每个项目问
一个为什么。
(
2
< br>)这部分的研究开放性较强,因为瓶子形状的设计还要考虑美观、容易生产、使用
方便等方面,所以学生的见解不一定相同。教学时放开解释,
只要见解有道理即可,不求
统
一答案。我们更追求的是让学生乐于观察、喜爱分析、独立思考。
(
3
)在我们周围,利用弧形增
加材料强度的例子很多,如在小勺的把上压一个弧形的
槽,在薄塑料碗、纸碟子上压凹凸
痕等。教师还可以再提供一些材料,扩展学生的见识。
3
p>
.
认识生物体结构中的拱形结构。
(
1
)人们利用拱形、圆顶形、球形的特点创
造了很多人造物体,在自然界,有没有天
然的拱形呢?我们自己身体上有拱形结构吗?引
入对头骨、
肋骨、
足骨的研究。
这部分
可以
观察骨骼模型,
可以观察图片,
也
可以摸自己的身体感知。
对足拱的观察还可以间接观察足
印。<
/p>
(
2
)扩展到
对其他生物体上拱形的观察。观察龟壳、贝壳、蛋壳,请学生说说这些形
状对动物自身有
什么意义。这部分教学可以再举出一些例子。
第
5
课
做框架
(一)背景和目标
起重机架、
输电线铁塔是一种框架式结构。
框架结构的优点是能用较少的材料建构
巨大
的物体,支撑出很大的空间。用木材、钢材建造的物体几乎都是框架结构的。研究框
架结构
又给学生打开了一扇认识形状结构的窗口。本课有两个活动。
第一,
做简单框架。
三角形框架
和四边形框架是最简单最基本的框架。
让学生自己捆扎
这样的框
架,
并发现三角形框架稳定,
四边形框架不稳定。
进一步研究怎样把四边形框架加
固,认识斜杆的作用。为下一个活动作认知和
技能上的准备。
第二,
做一个坚固的
正方体框架。
这部分内容是引导学生自己制作并加固一个正方体框
架,
在活动过程中进一步认识框架结构的特点,
掌握加固框架
的技能。
它是第一个活动的必
然发展。
科学概念
●三角形框架具有稳定性,利用三角形框架可以加固框架结构。
过程与方法
●用三角形框架来加固框架结构。
●设计、制作一个可以支承重物的框架结构。
情感、态度、价值观
●体验动脑、动手合作做框架的必要,获得成功的喜悦。
(二)教学准备
为小组准备:筷子或塑料吸管、橡皮筋、剪子。
教师自己准备:框架结构建筑的图片或影像。
(三)教科书说明
本课开始部分的插图都是框架结构的物体。
通过观察,
可以直观建立起
“框架”
的概念,
用“
骨架式”来说明框架结构是很容易理解的。
第一部分:做简单框架
教科书中的第
一幅插图是材料图,
建议教学中使用筷子和橡皮筋来捆扎框架。
第二、
三
幅图引导学生比较三角形框架和四边形框架哪一个容易
变形。
第四幅图是加固后的四边形框
架,结实不易变形。
三角形框架稳定,
四边形框架不稳定,
p>
在四边形框架中加一根斜杆可以加固四边形框架。
这些对学生来讲都
是比较容易的,
怎样激活学生的思维呢?教科书引导学生去分析在四边形
框架中增加的斜杆起什么作用。
教科书中漫画小人的推和拉的动作可以启发学生
的想象,
想
象出斜杆在不同情况下产生的作用。
左图中小人
(相当于斜杆)
的推力阻止了四边形框架变
形,右图中小人的拉力阻止了四边形框架变形。
第二部分:做一个坚固的正方体框架
做正方形框架用的杆件只需一种长度,
加的斜杆也是一种长度,
比作长方体框架用材简
单,所以教科书选用了做正方体框架。
这部分教学的目的在于通过动手做,
让学生灵活应用知识,
p>
体验框架的作用。
为了较好
地达到这个目的
,
教科书提出了一些启发性问题,
使学生认识到如果承受向下的
压力,
考虑
到节约材料,
上下面可以不
加斜杆,
只在周围的四个面各加一根斜杆就可以了。
当然四周各
交叉加两根肯定是更牢固一些,这要看实际的需要。左下插图中的框架是四周各加一根的
。
制作完成后,
让学生测试一下做的
框架能承重多少,
学生会具体感受到框架巨大的
“力量”
。
教科书还要求试分析一根斜杆的作用,而不是只抽象地说说斜杆的作
用。
(四)教学建议
本课首先让学生观察
教科书中的插图或图片,
认识框架结构。
然后可以提问:
这些框架
结构建筑有什么特点?引导学生认识框架结构能支撑起物体,
起到柱子和横梁的作用,
而且
花费的材
料又少。
当学生思维有困难时,
可以
启发他们想象,
如果把这些框架结构改成实体的结构会怎样。
这
样,学生在认识框架结构时也会加深对框架结构的理解。
1<
/p>
.
做简单框架。
(
1
)可以用橡皮筋捆筷子、竹棍、竹签或塑料吸管。因为要
加斜杆,所以要准备一些
长的筷子、竹棍、竹签或吸管。
p>
(
2
)不管选用哪种材料都要先教方法并进
行练习。用橡皮筋捆扎杆件的接头要用缠绕
的方法,不用打结的方法,可以作示范给学生
看。
(
3
)
做好三角形框架和四边形框架后,观察二者受到力的作用时有什么不同,哪一个
容易变形
。要求学生用适当大小的力,从不同的方向用力。
学生做的四
边形框架是平面框架,最好把框架平放在桌面上,用手在桌面上推、拉。
学生充分感受了三角形框架稳定,
四边形框架不稳定后,
会提出想办法加固四边形框架
的要求。
< br>(
4
)研究增加的斜杆起了什么作用(起“拉”
“推”的作用,使框架不变形)时,可让
学生用框架演示说明什么情况下
起拉的作用,什么情况下起推的作用。
(
5
)可以考虑是否出示下面的示意图,告诉学生这是墙上安装的两个不同的三脚架,
下面都挂着重物,说说斜杆受的是推的力,还是拉的力。
(6)
最后,观察大型框架结构中的
小格子差不多都是三角形,要学生作出自己的解释。
2
.
做一个坚固的正方体框架。
有了前面的基础,
学生做正方体框架和加固框架就不成问题了。
怎么引导学生在制作中
继续探究,是教师要解决的问题,可以注意从下面(<
/p>
1
)
~
(
4
)点上引导学生思考。
< br>(
1
)
让学生说说加固这个框架
可以在什么位置加斜杆。
这个问题可以说没有错误答案,
在什么
位置上都可以加斜杆,一般说来,可以在上、下、左、右、前、后六个面上加,也可
以在
正方体内部斜着加。让学生意识到具体加固框架的方法是多样的,可选择的。
(
2
)
给出具体需要(
框架是承受向下的压力)
,
让学生说说哪些地方可以不加斜杆。
这
是引导学生考虑实际需要和节约材料的问题。
(
3
)要让学生注意到制作
要求是“用较少的斜杆”加固这个正方体框架。在后面的评
价中,
要用这个标准来检查评价。不考虑需要,任意多加斜杆是不符合要求的。这已经涉及
到
了技术设计的一个基本思想:满足需要,节约成本。
(
4
)用一根斜杆为例,分析它起的作用。教学中可选择一根斜杆,要学
生具体说说是
形成了什么样的力使它能阻止框架倾斜、
垮塌,<
/p>
这要用实际的演示操作配合。
各根斜杆的作
用是相同的,说明一两根的作用就可以了。
(
5
)各小组检验制作的框架能承重多少。这是对框架结构的肯定,也是学生对
自己制
作作品的肯定。
第
6
课
建高塔
(一)背景和目标
本课将引导学生认
识框架铁塔稳定不倒的形状结构特点。
物体都有稳定性问题,
研
究这
个问题,
不但可以加深对框架铁塔的认识,
也能够认识所有物体的稳定性问题。
本课以铁塔
为什么
稳定不倒为起点和归宿,
中间用塑料瓶做实验和制作
“高塔”<
/p>
来探究物体稳定性问题。
探究学习的过程为
“推测——探索和制作——将探索结果与假设相比较”
。
本课
有三个活动。
第一,
研究物体不容易
倒的秘密。
让学生用塑料瓶和沙去自主研究教科书提出的三个问
题,初步认识上小下大、上轻下重的物体不容易倒。
第二,建
造不容易倒的“高塔”
。学生建造不容易倒的“高塔”是对前一个活动研究结
论的应用和再检验,
是一个继续研究的过程。
这里
不是制作框架式高塔,
主要考虑是不与上
课重复和教学时间的限
制。
第三,
铁塔不容易倒的再思考。
将探索的结果与最初的假设相比较进行反思,
是培养探
究能力的一个策略。这个活动希望学生经历这样的过程,体会比较、反思的意义。同时,通
过再思考使学生加深对框架铁塔不容易倒的道理的认识。
科学概念
●上小下大、上轻下重的物体稳定性好。
过程与方法
●用简单材料独立地探究物体不容易倒的秘密。
●应用知识和经验制作不容易倒的“高塔”
。
●把探究的结果与最初的假设相比较。
情感、态度、价值观
●体验合作与交流,尊重自己和他人的制作成果。
(二)教学准备
为小组准备:几个大小不同的塑料瓶、沙、吸管、胶带、水。
(三)教科书说明
教科书中的三幅图分别是法国的埃菲尔铁塔、
钻井铁架、
高压输电铁塔,
它们都展现了
高大的框架铁塔的特点。它们要
承受本身的重量和其他重压,还要承受侧面来的风的力量。
从形状结构上来看,
哪些特点使它们不容易倒?要求学生猜想并把猜想写下来,
为研究和研<
/p>
究后的反思打下基础。
第一部分:研究物体不容易倒的秘密
教科书插图是空塑料瓶和一些沙子,教科书提出了三个要研究的问题:怎样放最容易
倒?
怎样放不容易倒?怎样做最不容易倒?学生通过实验,会自己研究出瓶口向下最容易
倒,
瓶口向上不容易倒,瓶口向上瓶子里再装一些沙子最不容易倒。
在此基础上,
教科书提出问题
“要想使物体不容易倒,
可以用些什么方法?”
这里的
“物
体”是指一般物体,不专指塑料瓶。
“方法”是经过归纳的一般方法,不再
只是针对塑料瓶
的方法。通过对这个问题的思考、讨论,希望学生能想到把物体下面做大
些、重些,上面做
小些、轻些,物体就不容易倒了。这是为下面建“高塔”打下基础。<
/p>
第二部分:建造不容易倒的“高塔”
本部分使用教科书插图中的材料,利用刚研究的原理建“高塔”
。希望学生能够用到大
瓶在下、小瓶在上,
用吸管、胶带给塑料
瓶做一个大些的底座,在大瓶中装一些水或沙的方
法。要学生用扇风的方法检验建造的<
/p>
“高塔”
的抗风能力,是启发学生认识框架结构的物体
抗风能力比实体的物体强。
第三部分:铁塔不容易倒的再思考
教
科书再次回到框架铁塔的研究上来。
通过前两个动手活动的研究,
学生回答教科书上
的问题是不难的。
重要的是让学生
“看看我们先前的猜想,
哪些得到了验证,
哪些
需要修正、
补充”
。希望学生经历这样的过程,体会到把自己探
究的结果与最初的假设相比较的意义。
同时,通过再思考能使学生加深对框架铁塔稳定性
特点的认识。
(四)教学建议
引入本课,
除了观察一些高大的铁塔建筑外,
还可以简单而生动地介绍一下埃菲尔铁
塔
(见教学参考资料)
。这会引起学生对铁塔建筑的极大兴趣。
1
.
提出问
题,记录猜想。
(
1
)提出问题,引导思考。首先指出,这些框架铁塔都建造得很高,不但框架结实不
变形,
还能保持在各种情况下都稳定不倒。
然后因势提出问题
,
这些高大的铁塔会受到哪些
力的作用?观察这些铁塔的形状结
构,是哪些特点使它们不容易倒?
(
2
)
在讨论的基础上,让学生写下自己的猜想。写下的猜想要清
楚简明,分成若干条。
(
3
)本课最后部分,要把研究的结果与猜想相对照。体会把探究的结果与最初的假设
相比较的意义。
2
.
研究物体不容易倒的秘密。
(
1
)这是个简单的实验,教师不需要作指导,学生会很快找到三个问题的答案
。为了
方便学生对比,
提供两个同样的空塑料瓶,
只用一个来做,
进行前后实验现象对比也是可以
的。
因为三种情况稳定性差别是非常明显的。
(
< br>2
)当学生回答了教科书上的三个问题后,教师要问一下这是为什么,促使学生动
脑
思考这样做的道理,但是不要求学生能清楚完整地表述。
<
/p>
(
3
)让学生说说要想使物体不容易倒,
可以用些什么方法,促进学生知识迁移,为下
面的制作活动作铺垫。
3
.
建造不容易倒的“高塔”<
/p>
。
(
1
)
根据学校实际,
提供的材料可以更换。但材
料搭配要有结构,
能改变上下的大小,
改变上下的轻重,能增大
支撑的底面。
(
2
< br>)学生制作塔的方法一定是各不相同的,这里面渗透着他们的思考和创造。在制作
后,要让学生说说为什么要采用这些方法来制作高塔。
(
p>
3
)本课没有涉及塔基问题,实际的铁塔都是有基础的,在地面挖坑
灌注水泥墩,并
把铁塔与基础相连,
这样做的实质也是增加下部
的重量。
学生如果提出问题,
要给予简要解
释,学生能自己解释,只要基本合理就应当给予充分肯定。
(
4
)用扇风的方法测试学生建的“高塔”的抗风能力,是希
望学生认识到框架铁塔的
另一个特点——风的阻力小。如果学生做的“高塔”下面很重,
底面很大,扇风可能既不能
吹动它更不能吹倒它,在提供的材料方面要考虑尽量避免这种
可能。
(
5
)在“铁塔不容易倒的再思考”部分,要把学生在本课探究的结果与先前的猜想进
行比较
,所以,必须要明确总结出学生探究的结论,基本意思是:框架铁塔上小下大、上轻
下重
,空气阻力小使它不容易倒。
第
7
课
桥的形状和结构
(一)背景和目标
桥的形状结构明显外露,
容易观察研究。
桥的形状结构
变化反映了人类科学技术的进步
和发展。
本课带领学生了解多种
多样的桥梁结构,
可以加深和拓宽前面的知识,
可以深入地
p>
感受科学技术对社会进步的贡献,
还可以为下一课用纸造桥培养兴趣
和开阔视野。
本课有两
个活动。
p>
第一,观察比较各式各样的拱桥。通过这个活动,可以开阔学生视野,得到美的享受,
也了解一些不同拱桥的特点。
第二,了解大
跨度的钢索桥。通过这个活动,除了开阔视野,享受美之外,对科学技术
给我们带来的方
便也会印象深刻,同时可以认识一种新的结构“拉索结构”
。但是不一定要
告诉学生这个名称。
最后,
“观察研究我们家乡的桥”
,为有条件的学校提供了一个学生自主研究的好课题。
p>
科学概念
●桥梁有多种不同结构,有的桥梁把多种结构合为一体。
●桥的形状和结构与它的功能是相适应的。
过程与方法
●提高观察、比较、描述和评价的能力。
情感、态度、价值观
●体会科学技术对社会进步的作用。
●感受和欣赏桥梁的形状结构之美。
(二)教学准备
为小组准备:吸管或竹片、粗线。
为全班准备:木板或瓦楞纸板、绳子。
教师自己准备:各种桥梁的图片或影像资料。
(三)教科书说明
教科书从观察三种结构的桥开始,
左上图是苏州的宝带桥,
是一座连续的石拱桥。
左下
图是常见的高架公路桥,
是水泥直梁桥。
右图是南京长江大桥,是钢框架梁桥。这是前几课
p>
研究过的拱形、
条形和框架三种结构。然后用
“随着科学技术的发展,
桥梁的结构越来越多
样了”一句引入
认识多样的拱桥和钢索桥。
第一部分:各式各样的拱桥
本部分插
图是四种不同的拱桥。
上图是西藏拉萨铁路大桥,
是桥面在拱下
方的拱桥,
使
用了钢筋水泥又用了钢框架结构。
下左图是法国古代的石拱桥——加尔德桥,
桥上流着从山
上引下来的水,
桥又跨过下面的河。
下中图是长江三峡崇山峻
岭中的一座钢筋水泥拱桥。
下
右图是扬州瘦西湖里造型优美的<
/p>
“二十四桥”
(石拱桥)
。
教科书要学生找出它们的相同之处
和不同之处,
找出
各自的优点所在。
他们在观察比较中会加深对拱形结构的认识,
同时还感
受了拱桥特有的美。
学生们有自己观察的视角,可能从
桥的大小、
用途,拱的形状以及建造
用的材料来寻找不同。
p>
教科书从桥拱与桥面相对位置的角度来引导学生研究。
模拟
“做一个
没有外推力的拱”
,可以使学生直接感
受到桥面在拱下方的桥的优点。
第二部分:大跨度的钢索桥
这部分内
容要求在观察的基础上,
让学生找一找、
说一说钢索桥的结构和
显著特点。
钢
索桥主要由钢缆、
桥塔、
桥面组成。
钢缆是桥承重的主要构件,
桥塔是支承钢缆的主要构件。
显著特点从结构上看是吊桥,
即桥
面被钢缆吊起来;
从功能上看是跨度很大。
教科书对江阴
大桥作了介绍并配了图,
能给学生留下深刻的印象。
< br>左起第二幅小图是修建江阴大桥安钢缆
时的情景,可以清楚地看到钢缆的粗大。<
/p>
模拟钢索桥的活动可以让学生实际感受到钢索桥的特点。让绳子
下垂多些和拉直一些,
能感受到用力大小不同,从而理解桥塔修得很高是为了降低钢缆的
拉力。
教科书还引导学生注意到很多现代大桥不是一种单纯的
结构,而是把多种结构合为一
体。这对开启学生思维有潜移默化的影响。
作为拓展内容,
教科书最后安排了观察研究家乡的桥
的活动。
有条件的学校尽可开展这
项活动。
(四)教学建议
●为了把这一课上得内容充实、
形式活泼,
教师在
课前要布置学生收集桥的图片和资料,
告诉他们上课时要请他们介绍这些图片和资料。<
/p>
教师自己也要收集一些桥的资料,
其实这是
很有意思的工作。
●上课时,
先请
学生展示图片,
介绍自己了解的桥。教师再补充一些桥的图片,尽量涉
< br>及不同结构、不同材料的各种桥,哪怕是简单到一条河沟上架起的一块木板。
<
/p>
●可以请学生说说什么是桥,
看似简单的问题,
< br>可一下子也难于回答,
这倒可以激起学
生的兴趣。教师可
以帮助学生认识桥是一种跨越障碍的特殊建筑,但不要把它当成定义。
1
.
各式各样的拱桥。
p>
(
1
)拱桥是各式各样的,用千姿百态来形
容一点不为过。教科书在让学生知道拱桥是
多种多样的同时,重点是认识桥面在拱下方的
拱桥。为此,教科书上有一段文字说明,
还要
引导学生做一个简
单的模拟实验。在教学时,要突出这个重点。
(
2
)为了便于教学,可以利用教科书中的四幅拱桥的图来进行观察比较。教学
中可以
启发学生从不同的方面来观察不同点,
比如使用的材料、
大小、
用途、
桥拱与桥面的位置等。<
/p>
(
3
)在学生
多方面比较的基础上,可以集中到比较桥面与拱的相对位置上来。图中有
桥面在拱下方的
,有桥面在拱上方的。可以参考下面的内容适时、适量对学生点拨指导:
桥面在拱上方:桥下空间高,便于船的通行(教科书上三幅小图是这种拱桥)
。
桥面在拱下方:桥面低,与道路连接容易;桥面拉住拱足,
能抵消拱的外推力(青藏铁
路拉萨大桥就是这种拱桥。它全长928
.
85米,主跨108米,采用双层叠拱结构。该
桥的主桥
桥墩设计为牦牛腿式双圆柱墩,
结构新颖,
融民族特色与现代风
格于一体,
成为拉
萨市一个重要的景观)
。
(
4
)
制作并试验。桥面在拱的下方,
可以拉住拱脚抵消拱的外推力,
做一个模型试试。
试验一下,向下压拱圈或拉拱圈,它容易变形吗?能承受压力或拉力吗
?
2
.
大跨
度的钢索桥。
(
1
< br>)
教师可以简单介绍索桥的“家史”
:很早很早以前,人
们从缠绕在大树间的藤蔓得
到启示,
用藤蔓做成了吊桥,
后来用铁链代替藤蔓建造出了铁索桥。
再后来得益于科技的发
展,用钢丝编成的缆绳建造出了跨度达千米以上的钢索桥。
(
2
)让学生观察教科书上的钢索桥结构。提示观
察钢缆的粗大。
适时提问,
钢索桥主
要由哪些部分组成?钢索起什么作用?桥塔起什么作用?你们认为
钢索桥有什么显著特点
?
(桥被钢缆吊起,
桥的跨度很大)
适
时阅读教科书中关于江阴长江
大桥的数据资料。
(
3
)进行模拟钢索桥的体验活动。用木板或瓦楞纸
板做“桥面”
,用绳子做“钢缆”
,
用
椅子背做“桥塔”搭成一个“钢索桥”
。在纸板上放书包,不同程度地拉紧绳子,感觉用
力的大小,体会把桥塔修得很高的道理。
为了帮助学生理解桥塔修得很高的道理,
可以再打个比方:
两手提水,
把手臂水平伸直
费力,还是不伸直费力。
(
4
)观察分析教科书
第
42
页那座红色的钢索桥(美国旧金山金门大桥,跨度为
p>
1 280
米)
,
它使用的什么结构,
让学生注意到这座桥把框架结构、拱形结构、
钢索结构都用上了。
(
5
)最后,可以根据情况决定是否提出这样的问题:想一想,桥为什么呈现出这么多
不同的形状和结构?什么对桥的形状和结构影响最大?
(决定桥的形状和结构的主要因素是用途、
材料和技术。
桥梁
反映着科学技术的进步状
况)
3
p>
.
观察、研究家乡的桥。
(
1
)如果有条件,指导学生观察研究家乡的桥是很有
价值的活动,可以把科学技术与
社会联系起来,培养学生热爱家乡,关心社会的思想感情
。
(
2
)开
展这样的活动,要先讨论如何观察、描述一座桥(可归纳成用什么材料,采用
什么结构,
为什么采用这种结构,估计跨度大约是多少,
它的作用是什么,
有什么特点等)
。
< br>(
3
)联合语文老师、美术老师指导学生写、画“家乡的
桥”
“著名的桥”……
(
4
)必要时要强调安全。
第
8
课
用纸造一座“桥”
(一)背景和目标
纸易于剪裁,又比较结实,它可以为“小小建筑师”们提供很大的想象和创造的空间。
< br>本课要求学生在规定时间里
(比如
20
< br>分钟)
,
用纸造一座有一定大小和载重能力的桥。
学生
们在经历设计、
制作和交流评价的过程中
,
能够发展诸方面的素养,
也可以为本单元的学习
评价提供一定的依据。本课有两个活动。
第一,<
/p>
用纸造桥要考虑哪些问题。本部分是对学生如何设计作指导。用纸造桥,需要综
合考虑许多因素,如材料的特性和数量,形状和结构,部件的组合和连接,等等。教科书用
卡通讨论的形式作了一些提示,
希望通过这四个发言打开学生的思路,<
/p>
学生可能就会由此想
到彼。最后整理思路,填写设计方案表。
p>
第二,介绍评价我们的桥。这是制作好纸桥后的活动,是一个必要
的过程
,
可以达到前
面教学不能达到的
目标,如培养表达、倾听、评价等方面的能力。
科学概念
●设计和建造桥需要综合考
虑许多因素,
如造桥的要求,
材料的特性和数量、
形状和结
构等。
过程与方法
●经历设计、制作、介绍交流的过程,体会设计的重要性。
●应用形状结构的知识及经验设计和制作。
情感、态度、价值观
●发展乐于动手、善于合作、不怕困难的品质。
●发展尊重他人、认真倾听、敢于发表意见的品质。
(二)教学准备
为小组准备:旧报纸一张、胶带、剪子、尺子。
(三)教科书说明
本课开篇直接提出用纸造桥的要求,要求限制了时间,规定了使用的材料、桥的跨度、
< br>宽度、载重等。接下来就是造桥了。
第一部分:用纸造“桥”要考虑哪些问题
教科书中四个学生的讨论发言可以归纳成两个方面。
第一,
要考虑纸的特性。
纸承受力
的特点是抗拉而不抗压,即抗弯曲能
力很差。纸是“薄板型”材料,要考虑怎样增强它的抗
弯曲能力。
第二,我们的桥选择什么样的形状和结构。这两方面是相互联系和影响的,
要结
合在一起进行思考、选择。另外,纸是限量的,我们的桥由哪几部分组成,各用多少材料,
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怎么牢固地连接在一起……这些让学生自己去考虑设计了。
经过讨论后,
就可动手制订设计方案了。
教科
书中的设计方案表也是对设计的一种指导。
设计好了就可以开
始建造纸桥了,教科书没有呈现这部分的内容。
第二部分:介绍评价我们的“桥”
怎
样介绍我们的“桥”
,教科书给了五方面内容的参考,包括对桥本身的说明,对知识
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的应用,制作过程的介绍和反思。对介绍评价活动的过程,教科书无须再作说明和指导。
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用纸造桥是一个创造性活动,
特点是制作
不难,
设计难。
教科书中没有学生制作好的纸桥的
图,意图是激发学生的想象力和创造力,不让他们依样画瓢。