工具和机械

工具和机械单元介绍提要：改编说明；单元结构与特点；单元发展目标：科学概念；科学探究；情感态度价值观；单元教学难点与建议。为什么改？本单元是在原教材《机械与工具》的基础上修改而成的。原《机械和工具》单元中部分内容偏难，如将滑轮和轮轴的工作原理用杠杆原理去分析，学生不容易理解。原教材中最后一课过于开放，学生操作难度大，教学实施不容易落到实处。改什么？删除原教材中过于偏难的部分内容，便于学生开展探究活动。将最后一课进行修改，增加学生能够操作的研究内容，将探究活动推向高潮，同时也将本单元的研究进行一次总结与提升。怎样改？保留单元的整体结构。将单元内部的结构更加富有层次，将探究活动层层深入。将对杠杆类机械作用原理的分析放到了教师用书中去分析，供老师参考，学生不必认识。在单元最后做一次总结与提升，有利于学生对本单元内容的巩固。修改后的单元特点：保持了原单元整体结构，从使用工具开始，提出研究问题，然后研究最简单的机械—杠杆，由此开始认识杠杆类机械，再研究非杠杆类机械，最后以自行车为载体，以齿轮研究为主要内容对本单元的研究作一次总结与提升，让学生对机械的作用有一个整体的认识，也因此让整个单元的结构显得更加紧凑、合理与科学。保留了原教材的成功典型案例：如研究杠杆的科学、自主研究自行车等活动。突出科学探究能力发展的重点----收集数据，用数据作为解释科学事实的重要依据。单元内部结构使用工具杠杆类工具的研究杠杆的科学定滑轮和动滑轮轮轴的秘密滑轮组自行车上的简单机械斜面的作用使用工具联系生活提出问题杠杆的科学杠杆类工具的研究轮轴的秘密杠杆类机械定滑轮和动滑轮滑轮组斜面的作用非杠杆类机械自行车上的简单机械研究自行车上的简单机械，总结提升对机械作用的认识。物质世界物体与物质运动与力能量的表现形式物体的特征材料的性质与用途物质的变化物质的利用常见的力位置与运动简单机械光的传播声音的产生与传播热现象简单电路磁现象能量的转换科学概念：·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。科学探究认识科学探究过程与方法观察、实验、操作制定计划猜想与假设提出问题搜集整理信息思考与结论表达与交流过程与方法：·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。·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。提出问题：P3对于简单机械，我们有什么问题？科学探究—收集实验数据P5研究杠杆省力的问题，我们准备收集什么数据？怎样收集数据？P10研究轮轴作用的实验P11研究轮轴的轮的大小对轮轴作用的影响实验P12-13研究定滑轮、动滑轮作用实验P14-15研究滑轮组作用实验P16-17研究斜面作用实验P19研究齿轮传动作用情感、态度与价值观对待自然珍爱生命要与自然和谐相处科学对社会的双重作用对待科学技术和社会的关系欣赏自然美关注与科学有关的社会问题用科学改善生活对待科学学习对待科学坚持性重证据想知道爱提问大胆想像愿意合作交流科学是不断发展的科学不迷信权威重证据：P5要多收集一些数据，才容易看出规律来。P12要改变钩码的数量，多做几次看看。科学不迷信权威阿基米德的故事对于自己的预测，用实验来证实。用科学改善生活工具和机械相当于延长了我们的手臂，增加我们的力量，将一些原本困难的事情变得简单易行。机械可以改变用力的方向，可以省力，可以改变运动方式等等。科学技术的发展让人们的生活越来越方便、现代。情感态度价值观：·认识到机械和工具对于推动社会发展和技术应用的重要性。·能够将机械与工具的作用、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，并意识到机械和工具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。教学难点与建议：1、研究杠杆的作用杠杆类机械是简单机械的重要组成部分，也是本单元的重要组成部分。研究杠杆的作用是本单元对简单机械作用进行研究的基础。在研究杠杆作用的实验中要重视对数据的收集。怎样收集数据？1、小组任意在杠杆尺两端挂钩码，记录下挂钩码的位置和数量，并记录下此时杠杆尺的状态。2、重复几次实验，收集几组不同的数据。3、将2-3个小组的实验数据进行整合，汇集成一个更大的数据库。怎样收集数据？4、对这个数据库进行分析，将能省力的情况、费力的情况、不省力也不费力的情况进行统计，分析出杠杆在什么条件下省力？在什么条件下费力？在什么条件下不省力也不费力？在一大堆杂乱无章的数据中，寻找有用的数据来说明问题也是进行科学探究的一种方法。数据越多越能说明问题，所以在实验中要收集尽可能多的数据。1、使用工具我们使用过的工具说一说曾经还使用过哪些工具，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？学生围绕上述问题分组讨论，互相介绍、互相启发选用什么工具好1.要将一颗铁钉和一颗螺丝钉从木头中取出来，你想到几种工具，选择哪种工具更加方便，更加省力？（组内交流）说说分别做这两件事你所选择工具的理由。2.观察木块中的螺丝钉与铁钉，逐一试用自己的工具，同时体会感受，并选出最适合的工具。观察工具，想一想有什么问题要提？要告诫学生，在试用工具的过程中注意安全。3.尝试、交流体会，发现有哪些工具最容易起出螺丝和铁钉，并作解释。4.对刚才的尝试感受你有问题吗？（上述交流过程中，教师要时刻注意引导提炼出值得学生进一步研究的、有价值的问题，注重课堂生成为主）尝试在实践中更方便地解决科学问题（拔钉子和螺丝钉）本课时重在培养学生对工具研究的兴趣，因此教师要安排足够的时间让学生试用多种工具去取螺丝钉与铁钉，细细体会不同工具的作用（省力费力）；同时，鼓励学生在充分实践的基础上提出问题。本课时是教材的第一课又是本单元的第一课，。P3的三件事适用什么工具，说说选择的理由提出更多的问题，并有计划地开展进一步研究建议杠杆类机械是简单机械的重要组成部分，也是本单元的重要组成部分。研究杠杆的作用是本单元对简单机械作用进行研究的基础。在研究杠杆作用的实验中要重视对数据的收集。2、杠杆的科学1、认识杠杆各部分的名称，会使用杠杆尺做杠杆的探索性实验；2、尝试将杂乱的实验数据进行归类，认识杠杆在什么情况下可以省力；认识杠杆杠杆能用小小的力量完成了不起的工作，那它为什么能省力呢？出示杠杆的示意图，认识支点、用力点和阻力点，再引出生活中的杠杆（P4）研究杠杆的秘密出示杠杆尺，观察杠杆尺的结构，将其与杠杆进行对比，认识杠杆尺也是一种杠杆。让学生在杠杆尺的左边挂上钩码，用手在右边将杠杆撬起来，将手换成钩码试试。体验到可以将杠杆尺左边的钩码看成重物，右边的钩码看成所有的力。从实验中发现了什么？（力点离支点越远，就会把左边的重物撬得越高。）让学生在杠杆尺的两边挂上一些钩码，观察两边钩码的情况并记录、分析活动的数据3、杠杆类工具的研究在活动过程中培养学生的探究能力和综合分析能力，用铁条打开油漆桶，并仔细观察记录盖子及铁条各部分位置的变化，能在打开盖子的过程中发现问题并做出自己的分析。开瓶器是杠杆吗？如果是，你知道它的阻力点和用力点在哪里吗？能把它画下来吗？知道杠杆上有三个点：支点、用力点和阻力点位置在不同的工具中有什么不同，能够收集生活中应用杠杆的事例，说说杠杆的作用。P8是分析和分类杠杆小杠杆的研究从杠杆的平衡入手研究小杆秤和做一个小杆秤4、轮轴的秘密轮轴有什么作用1、通过实验知道在轮轴的轮上用力可以省力A、教师演示用两个圆轮组成一个轮轴，认识两个部分的名称。B、学生仿装轮轴，把钩码分别挂在轮和轴上，观察。C、改变轮或轴的大小，对比变化。D、让学生尝试将“轮”上挂的钩码作为“所用的力”，将“轴”上挂的钩码作为“重物”，所说轮轴什么时候省力，什么时候不省力。2、知道螺丝刀和方向盘等都是一种轮轴轮的大小对轮轴作用的影响分析数据扩展找一找，说一说在我们的生活中还有哪些地方应用轮轴？轮是哪个部位？轴是哪个部位？（P11）5、动滑轮和定滑轮引入：从升旗入手，讲述升旗的过程。（升旗手讲述）问：为什么向下拉绳子，旗帜就升上去?旗杆顶部的滑轮1、研究定滑轮A．出示定滑轮装置，学生观察。（学生根据教师的演示，装配定滑轮。）B．观察定滑轮是怎样运动的。（用测力计提升）C．小结。固定的，不能随重物移动的滑轮叫定滑轮。D．研究定滑轮的作用。一．能改变用力方向。二.不能省力。E．实验并交流实验结果。会移动的滑轮1．出示动滑轮，观察动滑轮的运动情况。（学生根据演示，装配动滑轮。）2．小结。随重物移动的滑轮，叫动滑轮。3．动滑轮有什么作用？（学生重点研究）制定一个探究计划，画出示意图。应用测力计。注意点一．在做动滑轮的实验中要注意考虑到摩擦力的存在。它会影响实验的成功。二．动滑轮的实验，在器材的选择上有些难度。三．本课可以先不考虑使用测力计。用砝码演示比较直观。6、滑轮组观察起重机上的滑轮了解起重机在生产中的资料（图片模型影像资料）交流自己的发现。滑轮组的作用1．组装一个滑轮组，实验。2．在滑轮组上挂100克的重物。学生说说需要多少力才能吊起来。3．增加一个动滑轮，实验。吊100克的重物需要多少力。记录数据。玩小个子战胜大力士的游戏1．说明游戏规则。2．安课文介绍的材料，请两位学生进行游戏。3．让游戏的学生把感受告诉大家。4．分析，交流。把自己的发现告诉大家。5．学生尝试用了解的知识解释起重机的工作原理。7、斜面的作用1、出示重物和高台的图片，问：有什么好办法帮助工人叔叔比较轻松地把这个重物木箱搬到高台上去？2、学生结合已经学过的简单机械的知识想出办法，从而给予肯定和鼓励。3、在学生交流的基础上引入最简单、最方便的斜面装置。（启发学生结合生活实际的经验进行迁移，用多种生活的实际经验来说明这样做的理由。）斜面有什么作用1、实验研究：斜面的作用（不同物体在同一斜面上提升的情况）。不同坡度斜面的作用（同一物体在不同坡度上提升的情况）。（1）用科学的实验和数据作了最有力的证明。那同学们在研究中有没有发现其他问题？或者你从中发现了什么？（学生讨论交流。）（2）在学生交流的基础上，引导学生侧重于研究在其他因素一定的条件下，坡高一定，坡长不同（即坡度不一）的省力因素，讨论假设猜想并简要说明理由。联系应用1、通过上面的研究，我们对斜面这种简单机械有了比较深入的了解，它制作简单，使用省力，在生活中有着广泛的应用，你能用你的“智慧眼”把它们找出来吗？2、小组讨论交流，汇报。3、教师适时投影展示应用斜面的图片（盘山公路、剪刀、斧头、螺丝钉等），请学生解释其工作原理。螺丝钉有解释可以用卷纸的方式进行演示。拓展：1、斜面原理在生活中有很广泛的运用，我们刚才找到的只是其中一部分，老师希望同学们能和老师一起继续探究斜面原理在生活中的运用。2、创新设计：生活中，哪些地方还可以运用斜面原理进行改进。3、课外探索：8、自行车上的简单机械在对本单元的教学内容进行一次总结与提升。要让学生自主对自行车上的简单机械进行探究自行车上的链条和齿轮齿轮转动的快慢与齿轮的大小是什么关系大齿轮带小齿轮小齿轮带大齿轮寻找自行车上的简单机械自行车位置件简单机械类型所起到的作用龙头（把手）轮轴轻松地控制方向踏脚板与齿轮轮轴省力刹车杠杆省力大车轮与小车轴轮轴加快速度大齿轮与小齿轮轮轴提高转速螺丝与螺帽斜面省力………………