第二单元形状与结构

1第二单元形状与结构第一课抵抗弯曲教材分析通过对“纸”的厚度与抗弯曲能力大小的实验探究，了解增加纸条的抗弯曲能力，认识衡量立着放的道理。在探究中学会识别与控制变量采集和记录数据，并利用曲线图和数九分析解释厚度与抗弯曲能力的关系【教学目标】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。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。教学准备为小组准备：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。【教学过程】教学过程：一、质疑导入新课2在三年级时，我们研究过纸承受拉伸和弯曲的性能。说说纸承受弯曲的性能如何？（1）图片导入了解：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。（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。二、纸的厚度与抗弯曲能力的大小。在同学们的学习生活中用得最多的就是纸，那么你们在学习中特意去留心纸的特性了吗？今天我们就一起来研究一下纸抗弯曲的能力与什么有关。1.、教师提出问题：薄的纸连自身重量都不能承受就弯曲了。那厚的纸呢？同学们猜想一下如果加大纸的厚度，纸的抗变曲能力会怎样呢？2、通过同学的猜想会提出问题，引导学生的注意力集中到：影响弯曲的因素上3、针对学生的疑问教师指导学生制定实验计划与实施中注意的问题。（1）注意实验应控制哪些量不变。（2）怎样表示纸的抗弯曲能力的大小？（3）表格设计：表1纸的厚度3抗弯曲能力的大小预测实测4、并根据所得数据制成曲线图进行数据统计和分析。（本课时对学生实验技能的得要培养）5、最后得出结论：增加厚度可以明显地加强其承受重量的能力。三、平放还是立放。我们发现桥梁的横截面一般是什么样子的？观察桥梁是怎样安放的，通过今天的学习，请同学们说说这样安放的理由。并用实验来证明自己的理由。四、课堂小结提问归纳本节课学习的要点，指名这生回答教师给予更正完善。技能训练1、很多的房屋和桥梁都是依靠直立的材料（柱子）和横放的材料（横梁）支撑住的。2、横梁抗弯曲能力是建筑科学上要研究的重要问题。3、薄形材料抗弯曲能力差，增加厚度能显著提高材料的抗弯曲能力。所以在建筑中广泛采用厚度很大的横梁来承受巨大的重量。4、建房时承重横梁是长方形的，一般是立着放，原因是立着放厚度大，可以增强抗弯曲能力。课后反思42形状和抗弯曲能力教材分析通过研究“形状与抗弯曲能力”“瓦楞纸的研究”两个问题，使学生知道改变材料的形状，可以改变材料的抗弯曲能力。【教学目标】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。教学准备为小组准备：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。教学过程：一、复习导入通过上节课的学习我们知道增加物体的厚度可以明显地加强材料的抗弯曲能力，但这样就要增加材料的用量。同学们还能为工程师想想其它的办法吗？二、瓦楞纸的研究我们平时看到的很多物品的包装都用到一种纸，同学们知道这种纸的名字吗？（这种纸叫瓦楞纸）51.感知瓦楞纸的特性同学人平时也接触过这种纸，现在老师也为大家准备了这种纸。大家可以拿到手上感受一下并可以折一折，感觉一下它有多硬，抗弯曲能力如何？2.实验一：我们利用解剖的方法，观察瓦楞纸的结构是怎样的，看看各组成部分的厚薄和软硬。三、形状与抗弯曲能力通过上面的实验我们得出了一个最关键的问题就是：估计一下，什么样的形状有好的抗弯曲能力？1.实验要求：不改变纸的长度，把纸折成不同形状，预测并实际测试它们的抗弯曲能力。2.测度记录：形状预测抗弯曲能力实测抗弯曲能力3.小黑板出示问题：(1)与没有折的纸比较，它们的抗弯曲能力增强了吗？(2)比较这些形状的纸抗弯曲能力的大小，试做出自己的解释。(3)为什么有的钢材或铝材要做成“T”、“U”、“L”、“工”字或“口”字等形状？6四、总结通过学习我们证明了：哪些结构和情况下材料的抗弯曲能力可以得到明显的增强。技能训练1、钢材为什么做成“V”“T”“U”“L”“工”字或“口”字形状？答：通过改变薄形材料的“一”字形状，虽然宽度减少了，但厚度却增加了，增大厚度能大大增强材料的抗弯曲能力。它节省了材料，增加了用途。2、瓦楞纸的结构为什么能使柔软的纸变硬？答：瓦楞纸由三至五层薄纸构成，上下两层是夹板，中间一层或两层是波浪形，这种结构使纸板强度增大。所以瓦楞纸变硬，承重能力很强。3、“L”形材料哪部分像平放的梁立着放了？答：“L”形材料等同“V”“T”“U”“L”“工”字或“口”字形材料，通过改变薄形材料的“一”字形状，虽然宽度减少了，但厚度却增加了，增大厚度能大大增强材料的抗弯曲能力。就像横梁立着放。课后反思3、拱形的力量7教材分析通过“测试纸拱的承重力”“搭一个西瓜拱”两个问题，使学生知道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。【教学目标】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。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。教学过程：一、激趣导入让学生看一些拱桥的图片。问为什么桥要做成拱形，特别是在古代，材料还不是很多，强度也不是很好的年代。其原因在那里？同学们原意和老师一起来解开这个千古之謎吗？二、拱形承受压测试。1、实验：做一个纸拱，试试它能承受压力吗？82、学生分组进行实验3、要求：测试纸拱能承受多大压力。观察纸拱随着压力的增强，形状有什么变化。4、分组表述自己的实验结果。三、让拱形承受更大的压力。提出问题让学生自主解决：1、怎样使纸拱能承受更大的压力。2、提示：根据拱形受压变形的现象，寻找克服变形的方法。3、学生组实验：要求学生做好工，并注意哪些量是要求不变的。四、长寿的石拱桥通过资料让学生感受我国历史上丰富多彩和发达的造桥工艺。技能训练1、古代城门和石桥、为什么做成拱形的？答：当拱形受到压力时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。当城门或石桥受压时，拱石相互挤压，相互支撑，拱足处有巨大坚实的基础，能很好地抵抗向外的推力。2、赵州桥是公元606年建造的，距今近1400年历史，桥跨度37.02米，是典型的长寿石拱桥。3、拱形承重的秘密是什么？（请看图解释拱形手里的特点）答：当拱形受到压力时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。当城门或石桥受压时，拱石相互挤压，相互支撑，拱足处有巨大坚实的基础，能很好地抵抗向外的推力。9课后反思4、找拱形教材分析通过“圆顶形和球形”“塑料瓶的形状”“生物体中的拱形”三个问题，使学生知道圆顶形、球形等有和拱形相似的特点，可以承受很大的压力。【教学目标】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。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）。教学过程：10一、引入。我们周围有许多圆弧形的东西。它们和拱形有没有关系？二、认识圆顶形、球形，研究它们承受压力的特点。1、观察：观察课本中圆顶形建筑和物品的插图，或观察教师提供的图片。2、这些物体的形状可以叫做什么形状？3、演示：圆顶形与拱形有联系吗？演示几个相同的拱形可以拼成一个半圆形。4、提问：我们看到的这些物体为什么做成圆顶形？圆顶形承受压力的能力如何？5、观察、实验、分析：观察剖成两半的乒乓球，看球壳的厚薄，捏一捏塑料皮的软硬。你们估计一下，把半个乒乓球扣在桌上，向下压它，它能承受多大的压力？实验演示：现在我们在三个这样的半个乒乓球上摞书，看能摞多少本？你们认为圆顶形承受压力的能力如何？试着解释一下，为什么半个乒乓球能承受这么重的书？（适时提示：拱形的拱脚是要用力抵住的，圆顶形为什么不需要抵住？想一想，如果几个人手牵手围成一个圆，每个人都努力向外退，能走开吗？为什么？）6、教师讲述：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，球形硌个方向上都是拱形的。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11都更坚固。巨大的贮油罐做成球形就是这个道理。电灯泡为了更透光，玻璃壳很薄，但做成球形，它就比较坚固了。三、塑料瓶形状的分析1、谈话：在我们周围利用拱形增加材料强度的例子很多。我们来做一个“关于塑料瓶形状的研究报告”。你们可以先观察塑料瓶的各部分的形状，看哪些部位包含了拱形，与剖开的塑料瓶对比，试一试强度上的差别，写出发现。2、小组研究，教师巡视。汇报交流。四、认识生物体结构中的拱形结构1、谈话：我们研究了人工设计的物体。我们自己身体中存在着拱形结构吗？人的肋骨是什么形状的？有什么好处？头骨是什么形状的？有什么好处？人的脚骨也是拱形的吗？它能使人的脚承受更大的重量且有弹性。2、提问：观察龟壳、贝壳、蛋壳等，说说这些形状对它们自身有什么意义？3、小结：研究了拱形后，你们有什么感想？技能训练1、圆顶形可以看成是拱形的组合。它有拱形承载压力大的特点，而且不产生向外推的力。这使得它比任何形状都要坚固。2、塑料瓶的形状设计包含了哪些科学道理？答：塑料瓶的底部一般都不是平的，是向内凹进去的成拱形结构，而且瓶底厚、硬，这样抗压力强，容易直立。圆柱形的瓶身也是12拱形组成，虽然薄、软，但节省了材料，拱形设计使它不易变形。瓶身的凹槽是方便手握，不打滑。瓶嘴是整个瓶子最硬的地方，拱形结构，一是能盖上盖使瓶子密封，二是倒水方便，不至于瓶口变形水到处洒。3、人体结构中有哪些拱形？有什么作用？答：人的头骨近似球形，可以很好地保护大脑；拱形的肋骨护卫者胸腔内的内脏；足骨构成拱形—足弓，可以承载人体的重量。4、龟、蚌、螺以及鸟类、爬行类的蛋的壳的形状对生物本身有什么意义？答：动物身上的壳是用来保护身体；卵壳是用来保护胚胎组织。5、球形结构有哪些优势？答：球形在各个方向上都可以看成是拱形，而且不产生向外推的力，这使得它比任何形状都要坚固。6、你知道哪些著名的拱形建筑？答：赵州桥、中国国家大剧院、悉尼歌剧院等。课后反思5、做框架教材分析通过“做简单框架”“做一个坚固的正方形框架”，使学生知道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。13【教学目标】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。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。教学过程：一、导入新课现示各种框架结构的图片(可选视频材料)二、研究简单框架1、实践体会利用筷子捆一三角形框架和长方形框架。观察到力的作用时有什么不同？哪一个容易变形？可以把长方形框架加固吗？2、根据要求分组操作，并作好各种形状的记录。主要思考增加斜杆起什么作用？并说说三角形框架有什么特点。3、做一个坚固的正方体框架1)请同不思考如何制作一个坚固的方体框架。2)制作一个较复杂的结构，应当先画草图，计算材料。143