小學(xué)科學(xué)教育科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)形狀與結(jié)構(gòu)《拱形的力量》教學(xué)設(shè)計(jì)

《拱形的力量》教學(xué)設(shè)計(jì)淮口第二小學(xué)肖坤嬋【教材分析】

《拱形的力量》是教科版科學(xué)教科書(shū)六年級(jí)上冊(cè)第二單元的第三課，學(xué)生通過(guò)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(huì)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(shū)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(jì)了幾個(gè)體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，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(guò)提出問(wèn)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(guò)程中找到拱形承受巨大壓力的原因，認(rèn)識(shí)拱形受力的特點(diǎn)。

【學(xué)情分析】

學(xué)生在學(xué)習(xí)這課時(shí)，有這么幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)作為基點(diǎn)：１、學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了工具和機(jī)械，２、學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“形狀與抗彎曲能力”這一課，知道改變形狀抗彎曲能力得到大大地提高。通過(guò)本單元前兩課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)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(huì)更加高漲。

【教學(xué)目標(biāo)】

科學(xué)概念

：

拱形受到壓力時(shí)，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(guò)程與方法

：通過(guò)探究紙拱的承受能力的活動(dòng)，了解拱形承重的秘密。情感、態(tài)度、價(jià)值觀：認(rèn)識(shí)到邊實(shí)驗(yàn)邊思考，對(duì)不斷深入研究的重要性。學(xué)生了解拱形在生活中的應(yīng)用，同時(shí)體驗(yàn)科技的力量、創(chuàng)造的快樂(lè)?！窘虒W(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?！窘虒W(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，做拱形嶄新的紙若干張，課件。鐵墊圈、螺帽若干。學(xué)生準(zhǔn)備：做拱形嶄新的紙若干張，硬幣20個(gè)、鐵墊圈。每生帶四五本書(shū)用于抵住拱足。、教學(xué)活動(dòng)過(guò)程一、激趣引入，引出問(wèn)題：1、多媒體出示城際鐵路永修段彩虹橋圖片。師提問(wèn)：（1）、這是哪里？(永修鐵路彩虹橋)（2）、是什么形狀?（拱形，引出課題）（3）、猜想一下為什么要做成這樣的形狀？（學(xué)生們各抒己見(jiàn)）2、出示一張比較柔軟的紙，學(xué)生觀察：（師出示一張紙）看老師手中的這張紙。(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(wú)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(bào)。(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(duì)前概念的理解。引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)到拱形時(shí)。)

師：(做一個(gè)拱)做成拱形后它沒(méi)有塌下去，看來(lái)拱形也有科學(xué)道理。我國(guó)古代勞動(dòng)人民早已利用拱的科學(xué)原理進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。請(qǐng)看(播放課件圖片：趙洲橋、拱門(mén)、房子、國(guó)家在劇院……)這么多的建筑為什么都采用了拱形呢？同學(xué)們?cè)敢夂屠蠋熞黄饋?lái)研究拱形中的學(xué)問(wèn)嗎？（板書(shū)：拱形的力量）

二、拱形的力量的研究接下來(lái)，我們就要進(jìn)行拱形承受壓力的研究，為了使同學(xué)們研究得更加有效，老師有幾點(diǎn)想法與大家一起交流。A、明確各組員的分工，并強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意合作探究。B、介紹實(shí)驗(yàn)記錄表：先動(dòng)腦再動(dòng)手，有發(fā)現(xiàn)及時(shí)記錄（可以用圖表示）“我們的做法、遇到的問(wèn)題、解決的方法”。C、同學(xué)們研究的時(shí)候，紙盡量減少褶皺。D、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拱的寬度要保持不變。E、增加墊圈時(shí)動(dòng)作要輕，一個(gè)一個(gè)地加，拱明顯變形時(shí)不要再放墊圈。F、老師遇到一個(gè)問(wèn)題：鐵墊圈放到最后一個(gè)時(shí)，拱形變形或塌下去，我們說(shuō)這個(gè)拱形能承受幾個(gè)鐵墊圈？比如：放到第6個(gè)鐵墊圈拱形塌下去，我們說(shuō)這個(gè)拱形能承受幾個(gè)鐵墊圈？（一）、拱形承受壓力的測(cè)試1、做一個(gè)紙拱，試試它能承受多大的重量

①實(shí)驗(yàn)一：

師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們像老師這樣（把紙先卷一卷再松開(kāi)，做成一個(gè)拱形）做一個(gè)紙拱，放在墊板（提示：按墊板上事先畫(huà)好的兩拱足間距離來(lái)做拱）上觀察，說(shuō)一說(shuō)拱自身的重量在哪里？特別要注意：這個(gè)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(bào)。（在拱下部）

師：對(duì)，在拱與墊板接觸的地方，我們把它叫拱足。好下面請(qǐng)同學(xué)們輕輕地放一個(gè)硬幣在紙拱上，來(lái)測(cè)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(gè)部分承受著硬幣的重力？(拱頂)

請(qǐng)大家再在上面加一個(gè)硬幣，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(huì)向兩來(lái)伸展開(kāi)去？

（演示：墊圈的重量壓在了拱上，拱的全部重力傳到兩個(gè)拱足，這個(gè)力向下，向兩邊傳去，使拱足在墊板上向外滑動(dòng)，拱就伸展開(kāi)了。）(板畫(huà)：)

2、把拱足固定，測(cè)試紙拱能承載多大的重量

①實(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(gè)硬幣你能預(yù)測(cè)一下嗎？用實(shí)驗(yàn)檢測(cè)下看行不行。

②分組實(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(lái)大家剛才的想法是正確的。

③討論：說(shuō)說(shuō)你們觀察到的現(xiàn)象。當(dāng)拱頂上的壓力不斷增加時(shí)，它的形狀會(huì)有什么變化？(還是要塌，向左右偏)紙拱為什么會(huì)產(chǎn)生這種變化？你是怎樣想的？

（二）、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(xiě)下來(lái)，再匯報(bào)。

我們的設(shè)計(jì)我的設(shè)想(添加的物體、數(shù)量、放在哪里)推測(cè)能承受的硬幣數(shù)改進(jìn)設(shè)想推測(cè)能承受的硬幣數(shù)

學(xué)生匯報(bào)。老師引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出添加什么？怎么添加，具體放在什么位置？有什么道理？

學(xué)生聽(tīng)取別人的意見(jiàn)后對(duì)自己的方案可能有修改，讓學(xué)生改進(jìn)設(shè)想，完善方案。

師：好，我們來(lái)挑戰(zhàn)一下，看誰(shuí)的拱能承受更大的壓力。(提示：1.根據(jù)拱形受壓變形的現(xiàn)象，尋找克服變形的方法。2.注意別在形變過(guò)程中加硬幣。3.在考慮讓拱形承受更大壓力的同時(shí)，考慮材料的合理利用。實(shí)驗(yàn)中還要注意：1.按拱足間距標(biāo)準(zhǔn)記號(hào)放拱形。2.第一次實(shí)驗(yàn)過(guò)的拱還能在第二次實(shí)驗(yàn)中用嗎？想想為什么？3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果填在表格里。)

②分組實(shí)驗(yàn)（教師巡視指導(dǎo)）。

③學(xué)生匯報(bào)。（學(xué)生在展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？啥嗾?qǐng)幾個(gè)小組匯報(bào)讓學(xué)生充分發(fā)言，說(shuō)出自己的改進(jìn)辦法。）尋找“拱形的力量”

第

小組

溫馨提示：

1、先設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并做好數(shù)據(jù)記錄。

2、每次實(shí)驗(yàn)，“拱橋”的拱足之間的距離要保持一致。

3、如果紙條被壓壞或有明顯折痕，應(yīng)該換上新的紙條。

4、在實(shí)驗(yàn)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尋求現(xiàn)象背后的奧秘是學(xué)習(xí)科學(xué)最快樂(lè)的事。

推測(cè)能承受

的硬幣數(shù)實(shí)際能承受的硬幣數(shù)第一次

第二次

第三次

師：通過(guò)不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，大家做出來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟原來(lái)的相比，拱的承受力都大了很多。全班同學(xué)都挑戰(zhàn)成功，祝賀你們！仔細(xì)觀察，你們的方案有一個(gè)共同的特點(diǎn)，是什么？（都在拱形的兩邊放物體，把拱足抵住。）現(xiàn)在你能還解釋一下為什么抵住拱足，就能提高拱的承受力？

④請(qǐng)學(xué)生試著解釋。

（教師演示課件說(shuō)明:拱形承載重量時(shí)，能把壓力向下和向外傳遞給相鄰的部分，拱形各部分相互擠壓，結(jié)合得更加緊密。拱形受壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向外的推力，如果能抵住這個(gè)力，拱就能承載很大的重量。）

師：從同學(xué)們剛才的實(shí)驗(yàn)中我們看到抵住拱足的物體的多了、重了，拱的承重能力就增強(qiáng)了！那現(xiàn)在老師有個(gè)問(wèn)題了，要是我們繼續(xù)在旁邊加書(shū)本，拱是不是會(huì)一直都這樣，承受的物體越來(lái)越多呢？（引出極限、“限載”的含義）

師：大家都非常認(rèn)真，終于將拱形的受力情況分析的清清楚楚。

（三）、尋找讓拱形承受更大壓力的其他方法實(shí)驗(yàn)四：引導(dǎo)談話：前面做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，老師為什么要強(qiáng)調(diào)拱的寬度要不變呢？如果改變拱的寬度（跨度），結(jié)果會(huì)怎樣？1、改變拱的寬度（減小和增大），其他條件不變，測(cè)試拱的承重能力。2、學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論。（拱形越拱，承受的壓力越大）三、捏乒乓球游戲——充分感受拱形的力量師：（左手出示乒乓球）同學(xué)們，老師手上有一個(gè)乒乓球，它很輕，也很薄。今天我們來(lái)做“乒乓球”的游戲，出示游戲要求。1、只能集中掌心用力捏，不能有個(gè)別手指壓。2、游戲時(shí)間2分鐘。3、最先把乒乓球捏破或變型者獲勝。（獲勝者有紀(jì)念品獎(jiǎng)勵(lì)）各小組選出本小組的一名大力士選手上臺(tái)比賽。游戲結(jié)束后請(qǐng)各小組討論并解釋乒乓球能承受這么大壓力的原因。四、了解趙州橋及其他拱形建筑1.我們中華民族是一個(gè)偉大的民族，我們的人民勤勞而又智慧。古代人們很早就發(fā)現(xiàn)，用石柱、石梁構(gòu)架的建筑物，如果石柱間距離過(guò)寬或橫梁承受壓力過(guò)重，就很容易倒塌。而自然界中巨大的石拱卻屹立千年而不塌。人們根據(jù)大自然的啟發(fā)建造了拱門(mén)、拱窗和拱橋。趙州橋就是一座聞名世界的拱橋。2、關(guān)于趙州橋，你們知道些什么?3、學(xué)生們回憶并講述趙州橋的有關(guān)知識(shí)。師：老師這里也有一些趙州橋的構(gòu)造和特點(diǎn)的資料，我們一起共享。（播放趙州橋錄像）4、教師補(bǔ)充介紹趙州橋石拱的構(gòu)造和特點(diǎn)。5、讓學(xué)生談?wù)勛约簩?duì)趙州橋的感受？6、你們還知道哪