五年級科學(xué)上冊《拱形的力量》教學(xué)設(shè)計
【教材分析】
《拱形的力量》是教科版科學(xué)教科書六年級上冊第二單元的第三課，學(xué)生通過前面兩課的學(xué)習(xí)已初步了解改變材料的厚度和形狀會增強(qiáng)抗彎曲能力。在本課中，提出了一種新的形狀——拱形。拱形結(jié)構(gòu)是一類很重要的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用廣泛。拱形結(jié)構(gòu)有的書又叫推力結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是把受到的壓力分解成向下的壓力和向外的推力，是所有結(jié)構(gòu)中唯一產(chǎn)生外推力的結(jié)構(gòu)。研究拱形的承重特點(diǎn)更具趣味性和挑戰(zhàn)性。教材精心設(shè)計了幾個體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)活動，讓學(xué)生了解到拱形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是把受到的壓力分解成向下和向外的推力，通過提出問題——嘗試——總結(jié)經(jīng)驗(yàn)——改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，再嘗試——在獲得成功的探究過程中找到拱形承受巨大壓力的原因，認(rèn)識拱形受力的特點(diǎn)。
【學(xué)情分析】
通過本單元前兩課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對增加材料厚度和改變材料的形狀可以增加物體抗彎曲能力的探究已產(chǎn)生了非常濃厚的興趣，在這氛圍下相信進(jìn)一步探究拱形，學(xué)生們的熱情會更加高漲。
【教學(xué)目標(biāo)】
科學(xué)概念
拱形受到壓力時，能把向下的力向下和向外傳遞給相鄰的部分。如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的壓力。
過程與方法
根據(jù)學(xué)生原有的邏輯思維能力與學(xué)習(xí)水平，我對本節(jié)課的教學(xué)流程作了如下處理：①激趣導(dǎo)入，引出問題。②大膽假設(shè)，自主探究。③總體評價，歸納小結(jié)。④探究活動延伸。這樣處理符合認(rèn)識論過程和科學(xué)探究的要求，既體現(xiàn)了“從生活走向科學(xué)，從科學(xué)走向社會”，又“注意科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式的多樣化”，使課程結(jié)構(gòu)自然流暢，學(xué)生易于接受。從提出問題走進(jìn)探究，在做中學(xué)，又帶著問題走向生活、社會，把探究的空間拓展到課外，拓展到了日常生活。
能夠邊實(shí)驗(yàn)邊思考，逐步深入地研究一個問題。能根據(jù)觀察到的拱形產(chǎn)生的形變來推想它受力的狀況。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究活動中，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如何分工合作，如何處理數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)與探究課題不同或與生活常識有矛盾的問題，應(yīng)如何對待，也需在實(shí)驗(yàn)探究過程中引導(dǎo)學(xué)生正確處理，并鼓勵學(xué)生大膽嘗試。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手能力的方法，一是讓學(xué)生在實(shí)際操作中逐漸提高；二是教師在實(shí)驗(yàn)過程中給予恰當(dāng)指導(dǎo)。
情感、態(tài)度、價值觀
讓學(xué)生了解拱形在生活中的應(yīng)用，同時體驗(yàn)科技的力量、創(chuàng)造的快樂。
【教學(xué)重點(diǎn)】
弄清拱形可以向下和向外傳遞承受的壓力，設(shè)法保持拱形的形狀，使它承受更大的壓力。
【教學(xué)難點(diǎn)】
拱的受力原理和如何更好地發(fā)揮出拱的受力特點(diǎn)。
【教學(xué)準(zhǔn)備】
教師準(zhǔn)備：相關(guān)的圖片資料，做拱形的紙，課件（教師用）。180g繪畫紙一整張裁成長21cm、寬10cm的小塊，鐵墊圈、螺帽若干，墊板（三層板裁小長21cm、寬10cm大�。�，自制搭拱積木（二至三組）。
學(xué)生準(zhǔn)備：每生帶四五本書用于抵住拱足。
【教學(xué)過程】
一、引入
師：前幾節(jié)課我們學(xué)習(xí)了在不增加材料的情況下，增強(qiáng)材料抗彎曲能力的幾種辦法，這節(jié)課我們繼續(xù)來研究讓一張紙承受更大壓力的方法。
�。◣煶鍪疽粡埣垼┛蠢蠋熓种械倪@張紙。(把它平放著，用手托住紙的兩端將紙平放在兩手之間，紙塌下去了）它連自身的.重量都承受不起，這樣柔軟無力的紙你能用什么辦法讓它至少能承受自身重量不塌下去嗎？
學(xué)生匯報。(提示不能增加材料。讓學(xué)生充分發(fā)言，可以檢查學(xué)生對前概念的理解。引導(dǎo)學(xué)生說到拱形時。)
師：(做一個拱)做成拱形后它沒有塌下去，看來拱形也有科學(xué)道理。我國古代勞動人民早已利用拱的科學(xué)原理進(jìn)行建筑設(shè)計。請看(播放課件圖片：趙洲橋、拱門、房子、奧運(yùn)館所……)這么多的建筑為什么都采用了拱形呢？同學(xué)們愿意和老師一起來研究拱形中的學(xué)問嗎？（板書：拱形的力量）
設(shè)計意圖：使學(xué)生認(rèn)識到“拱形”是“改變形狀”的另一個視角。通過欣賞拱形建筑的圖片，讓學(xué)生感受到中國勞動人民的勤勞智慧，拱形的神奇作用，最后的提問激發(fā)起學(xué)生的求知欲。
二、測試紙拱的承重能力
1、做一個紙拱，試試它能承受多大的重量
�、賹�(shí)驗(yàn)一：
師：現(xiàn)在請同學(xué)們像老師這樣（把紙先卷一卷再松開，做成一個拱形）做一個紙拱，放在墊板（提示：按墊板上事先畫好的兩拱足間距離來做拱）上觀察，說一說拱自身的重量在哪里？特別要注意：這個拱形不能借助其他物體的幫助。
分組實(shí)驗(yàn)（教師巡視指導(dǎo)）。
②學(xué)生匯報。（在拱下部）
師：對，在拱與墊板接觸的地方，我們把它叫拱足。好下面請同學(xué)們輕輕地放一個墊圈在紙拱上，來測試拱的承受力，仔細(xì)觀察紙拱有變化嗎？（有，“紙拱”向兩邊伸展。）哪個部分承受著墊圈的重力？(拱頂)
請大家再在上面加一個墊圈，觀察一下是不是有新的變化，紙拱隨著壓力的增大，你發(fā)現(xiàn)它的形狀有什么變化？（拱形的足伸展得更大了，最后就平了。）你能解釋這種現(xiàn)象嗎？“紙拱”為什么會向兩來伸展開去？
（課件演示：墊圈的重量壓在了拱上，拱的全部重力傳到兩個拱足，這個力向下，向兩邊傳去，使拱足在墊板上向外滑動，拱就伸展開了。）(板畫：)
設(shè)計意圖：通過觀察描述活動，學(xué)生能清晰地認(rèn)識拱形橋的受力軌跡，從而建構(gòu)第一層次的“拱形”概念――拱形可以通過材料向下和向外傳遞承受的壓力�？吹焦白惴珠_自然想到要用什么東西去抵住它。
2、把拱足固定，測試紙拱能承載多大的重量
�、賹�(shí)驗(yàn)二：
師：既然我們知道了紙拱受力變形的原因，你有什么辦法使紙拱不容易變形，能承受更大壓力？承受幾個墊圈你能預(yù)測一下嗎？用實(shí)驗(yàn)檢測下看行不行。
�、诜纸M實(shí)驗(yàn)（教師巡視指導(dǎo)）。
師：有作用嗎？(學(xué)生回答)用東西抵住拱足它確實(shí)比剛才承受的壓力要大一些，看來大家剛才的想法是正確的。
③討論：說說你們觀察到的現(xiàn)象。當(dāng)拱頂上的壓力不斷增加時，它的形狀會有什么變化？(還是要塌，向左右偏)紙拱為什么會產(chǎn)生這種變化？你是怎樣想的？
設(shè)計意圖：讓學(xué)生在認(rèn)真觀察現(xiàn)象后，對出現(xiàn)的問題作出解釋，并開動腦筋去思考解決方案，有了方案再去用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。用事實(shí)證明自己的方案是有效的。這樣多次訓(xùn)練有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的科研習(xí)慣。對于紙拱還是會變形。這時就會激發(fā)學(xué)生思考應(yīng)從哪些方面來改進(jìn)自己的方案。在討論中學(xué)生相互啟發(fā)，有助于后面的探究活動。
3、讓拱形承受更大的壓力
①實(shí)驗(yàn)三：
師：怎么使紙拱承受更大的壓力？你打算怎么做？先將自己的方案寫下來，再匯報。
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