2019最新教科版科学六上《拱形的力量》教案

2019最新教科版科学六上《拱形的力量》教案艾城中心小学魏燕琴【教材分析】《拱形的力量》是教科版科学教科书六年级上册第二单元的第三课,学生通过前面两课的学习已初步了解改变材料的厚度和形状会增强抗弯曲能力。在本课中,提出了一种新的形状——拱形。拱形结构是一类很重要的结构,应用广泛。拱形结构有的书又叫推力结构,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。研究拱形的承重特点更具趣味性和挑战性。教材精心设计了几个体验和实验活动,让学生了解到拱形的结构特点是把受到的压力分解成向下和向外的推力,通过提出问题——尝试——总结经验——改进实验,再尝试——在获得成功的探究过程中找到拱形承受巨大压力的原因,认识拱形受力的特点。【学情分析】学生在学习这课时,有这么几个知识点作为基点：１、学生已经学习了工具和机械,２、学生已经学习了“形状与抗弯曲能力”这一课,知道改变形状抗弯曲能力得到大大地提高。通过本单元前两课的学习,学生对增加材料厚度和改变材料的形状可以增加物体抗弯曲能力的探究已产生了非常浓厚的兴趣,在这氛围下相信进一步探究拱形,学生们的热情会更加高涨。【教学目标】科学概念：拱形受到压力时,能把向下的力向下和向外传递给相邻的部分。如果能抵住拱形的外推力,拱形就能承受更大的压力。过程与方法：通过探究纸拱的承受能力的活动,了解拱形承重的秘密。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。学生了解拱形在生活中的应用,同时体验科技的力量、创造的快乐。【教学重点】弄清拱形可以向下和向外传递承受的压力,设法保持拱形的形状,使它承受更大的压力。【教学难点】拱的受力原理和如何更好地发挥出拱的受力特点。1/9 【教学准备】教师准备：相关的图片资料,做拱形崭新的纸若干张,课件。铁垫圈、螺帽若干。学生准备：做拱形崭新的纸若干张,硬币20个、铁垫圈。每生带四五本书用于抵住拱足。、教学活动过程一、激趣引入,引出问题：1、多媒体出示城际铁路永修段彩虹桥图片。师提问：（1）、这是哪里？(永修铁路彩虹桥)（2）、是什么形状?（拱形,引出课题）（3）、猜想一下为什么要做成这样的形状？（学生们各抒己见）2、出示一张比较柔软的纸,学生观察：（师出示一张纸）看老师手中的这张纸。(把它平放着,用手托住纸的两端将纸平放在两手之间,纸塌下去了）它连自身的重量都承受不起,这样柔软无力的纸你能用什么办法让它至少能承受自身重量不塌下去吗？学生汇报。(提示不能增加材料。让学生充分发言,可以检查学生对前概念的理解。引导学生说到拱形时。)师：(做一个拱)做成拱形后它没有塌下去,看来拱形也有科学道理。我国古代劳动人民早已利用拱的科学原理进行建筑设计。请看(播放课件图片：赵洲桥、拱门、房子、国家在剧院⋯⋯)这么多的建筑为什么都采用了拱形呢？同学们愿意和老师一起来研究拱形中的学问吗？（板书：拱形的力量）2/9 设计意图：使学生认识到“拱形”是“改变形状”的另一个视角。通过欣赏拱形建筑的图片,让学生感受到劳动人民的勤劳智慧,拱形的神奇作用,最后的提问激发起学生的求知欲。二、拱形的力量的研究接下来,我们就要进行拱形承受压力的研究,为了使同学们研究得更加有效,老师有几点想法与大家一起交流。A、明确各组员的分工,并强调实验时要注意合作探究。B、介绍实验记录表：先动脑再动手,有发现及时记录（可以用图表示）“我们的做法、遇到的问题、解决的方法”。C、同学们研究的时候,纸尽量减少褶皱。D、实验过程中拱的宽度要保持不变。E、增加垫圈时动作要轻,一个一个地加,拱明显变形时不要再放垫圈。F、老师遇到一个问题：铁垫圈放到最后一个时,拱形变形或塌下去,我们说这个拱形能承受几个铁垫圈？比如：放到第6个铁垫圈拱形塌下去,我们说这个拱形能承受几个铁垫圈？（一）、拱形承受压力的测试1、做一个纸拱,试试它能承受多大的重量①实验一：师：现在请同学们像老师这样（把纸先卷一卷再松开,做成一个拱形）做一个纸拱,放在垫板（提示：按垫板上事先画好的两拱足间距离来做拱）上观察,说一说拱自身的重量在哪里？特别要注意：这个拱形不能借助其他物体的帮助。分组实验（教师巡视指导）。②学生汇报。（在拱下部）3/9 师：对,在拱与垫板接触的地方,我们把它叫拱足。好下面请同学们轻轻地放一个硬币在纸拱上,来测试拱的承受力,仔细观察纸拱有变化吗？（有,“纸拱”向两边伸展。）哪个部分承受着硬币的重力？(拱顶)请大家再在上面加一个硬币,观察一下是不是有新的变化,纸拱随着压力的增大,你发现它的形状有什么变化？（拱形的足伸展得更大了,最后就平了。）你能解释这种现象吗？“纸拱”为什么会向两来伸展开去？（演示：垫圈的重量压在了拱上,拱的全部重力传到两个拱足,这个力向下,向两边传去,使拱足在垫板上向外滑动,拱就伸展开了。）(板画：)设计意图：通过观察描述活动,学生能清晰地认识拱形桥的受力轨迹,从而建构第一层次的“拱形”概念――拱形可以通过材料向下和向外传递承受的压力。看到拱足分开自然想到要用什么东西去抵住它。2、把拱足固定,测试纸拱能承载多大的重量①实验二：师：既然我们知道了纸拱受力变形的原因,你有什么办法使纸拱不容易变形,能承受更大压力？承受几个硬币你能预测一下吗？用实验检测下看行不行。②分组实验（教师巡视指导）。师：有作用吗？(学生回答)用东西抵住拱足它确实比刚才承受的压力要大一些,看来大家刚才的想法是正确的。③讨论：说说你们观察到的现象。当拱顶上的压力不断增加时,它的形状会有什么变化？(还是要塌,向左右偏)纸拱为什么会产生这种变化？你是怎样想的？设计意图：让学生在认真观察现象后,对出现的问题作出解释,并开动脑筋去思考解决方案,有了方案再去用实验去验证。用事实证明自己的方案是有效的。这样多次训练有助于学生养成良好的科研习惯。对于纸拱还是会变形。这时就会激发学生思考应从哪些方面来改进自己的方案。在讨论中学生相互启发,有助于后面的探究活动。（二）、让拱形承受更大的压力4/9 ①实验三：师：怎么使纸拱承受更大的压力？你打算怎么做？先将自己的方案写下来,再汇报。我们的设计我的设想(添加的推测能承受推测能承受物体、数量、放改进设想的硬币数的硬币数在哪里)学生汇报。老师引导学生说出添加什么？怎么添加,具体放在什么位置？有什么道理？学生听取别人的意见后对自己的方案可能有修改,让学生改进设想,完善方案。师：好,我们来挑战一下,看谁的拱能承受更大的压力。(提示：1.根据拱形受压变形的现象,寻找克服变形的方法。2.注意别在形变过程中加硬币。3.在考虑让拱形承受更大压力的同时,考虑材料的合理利用。实验中还要注意：1.按拱足间距标准记号放拱形。2.第一次实验过的拱还能在第二次实验中用吗？想想为什么？3.实验结果填在表格里。)设计意图：让学生充分动脑、动手、动口、动耳有利于培养学生解决问题的能力,在表述自己的方案时进一步明确弄清道理,同时听了别的小组的汇报对自己的方案也有一个比较、反思的过程,会不断优化自己的设计方案。教师在活动前指导比在活动后指导更有价值,因为活动中要控制的变量很多,对学生操作的要求也较高,操作不规范将直接影响实验结果。②分组实验（教师巡视指导）。③学生汇报。（学生在展示自己的实验结果。可多请几个小组汇报让学生充分发言,说出自己的改进办法。）5/9 寻找“拱形的力量”第小组温馨提示：1、先设计方案,再进行实验,并做好数据记录。2、每次实验,“拱桥”的拱足之间的距离要保持一致。3、如果纸条被压坏或有明显折痕,应该换上新的纸条。4、在实验中对数据进行分析,寻求现象背后的奥秘是学习科学最快乐的事。推测能承受实际能承受的硬币数的硬币数第一次第二次第三次师：通过不断改进实验,大家做出来的实验结果跟原来的相比,拱的承受力都大了很多。全班同学都挑战成功,祝贺你们！仔细观察,你们的方案有一个共同的特点,是什么？（都在拱形的两边放物体,把拱足抵住。）现在你能还解释一下为什么抵住拱足,就能提高拱的承受力？④请学生试着解释。（教师演示课件说明:拱形承载重量时,能把压力向下和向外传递给相邻的部分,拱形各部分相互挤压,结合得更加紧密。拱形受压时会产生一个向外的推力,如果能抵住这个力,拱就能承载很大的重量。）师：从同学们刚才的实验中我们看到抵住拱足的物体的多了、重了,拱的承重能力就增强了！那现在老师有个问题了,要是我们继续在旁边加书本,拱是不是会一直都这样,承受的物体越来越多呢？（引出极限、“限载”的含义）师：大家都非常认真,终于将拱形的受力情况分析的清清楚楚。6/9 设计意图：本活动除了承载“抵住拱形的外推力,拱形就能承受更大的压力”概念外,还蕴涵着技术与极限的内容。在汇报交流时,教师首先呼应“挑战任务”,肯定学生探究成果,激发兴趣。采用先总后分策略保障在交流研讨时,学生思维在围绕科学概念的基础上有所拓展。（三）、寻找让拱形承受更大压力的其他方法实验四：引导谈话：前面做实验的时候,老师为什么要强调拱的宽度要不变呢？如果改变拱的宽度（跨度）,结果会怎样？1、改变拱的宽度（减小和增大）,其他条件不变,测试拱的承重能力。2、学生汇报实验,并得出结论。（拱形越拱,承受的压力越大）三、捏乒乓球游戏——充分感受拱形的力量师：（左手出示乒乓球）同学们,老师手上有一个乒乓球,它很轻,也很薄。今天我们来做“乒乓球”的游戏,出示游戏要求。1、只能集中掌心用力捏,不能有个别手指压。2、游戏时间2分钟。3、最先把乒乓球捏破或变型者获胜。（获胜者有纪念品奖励）各小组选出本小组的一名大力士选手上台比赛。游戏结束后请各小组讨论并解释乒乓球能承受这么大压力的原因。四、了解赵州桥及其他拱形建筑7/9 1.我们中华民族是一个伟大的民族,我们的人民勤劳而又智慧。古代人们很早就发现,用石柱、石梁构架的建筑物,如果石柱间距离过宽或横梁承受压力过重,就很容易倒塌。而自然界中巨大的石拱却屹立千年而不塌。人们根据大自然的启发建造了拱门、拱窗和拱桥。赵州桥就是一座闻名世界的拱桥。2、关于赵州桥,你们知道些什么?3、学生们回忆并讲述赵州桥的有关知识。师：老师这里也有一些赵州桥的构造和特点的资料,我们一起共享。（播放赵州桥录像）4、教师补充介绍赵州桥石拱的构造和特点。5、让学生谈谈自己对赵州桥的感受？6、你们还知道哪些拱形建筑?它们用的是什么材料?7、播放“拱形建筑欣赏”的图片,师生共同欣赏古今中外各种拱形建筑。设计意图：让学生源于生活,还原生活。让学生吸收信息,提高创新意识。实践后的反思：我设计了几个体验和实验活动,让学生了解到拱形的结构特点是把受到的压力分解成向下和向外的推力,通过提出问题——尝试——总结经验——改进实验,再尝试——在获得成功的探究过程中找到拱形承受巨大压力的原因,认识拱形受力的特点。这样子学生学习起来8/9 就比较容易了。这是我在教学中的一个新尝试。9/9