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第二单元形状与结构第一课抵抗弯曲【教学目标】科学概念●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、导入新课（1）图片导入了解：房子和桥梁都是依靠柱和梁支撑的。认识梁和柱的形状特点。（2）教师解释：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。在同学们的学习生活中用得最多的就是纸，今天我们就一起来研究一下纸抗弯曲的能力与什么有关。二、纸的宽度与抗弯曲能力关系实验。学生小组讨论设计实验并完成实验。纸的宽度与抗弯曲能力有关系吗？学生猜，再根据问题进行实验1、要改变的条件是什么？纸的宽度2、不能改变的是什么？纸的材料、厚度以及判断纸接触桌面的标准3、改变几次比较合理？3次以上4、讨论后设计实验并完成实验学生说结果：改变宽度可以增加抗弯曲能力。三、纸的厚度与抗弯曲能力的大小。学生以小组形式完成实验。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？（小黑板出示）2、通过同学的猜想会提出问题，在这个过程中教加强引导，把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。不变：纸的材料、纸的宽度。改变：纸的厚度（2）怎样表示纸的抗弯曲能力的大小？垫圈多少表示。注意：承载垫圈以纸刚接触桌面为标准。（3）表格设计：表1纸的厚度抗弯曲能力的大小预测实测4、进行数据统计和分析。5、最后得出结论：增加厚度可以加强其承受重量的能力。四、同一张纸宽度和厚度抗弯曲能力对比实验1、一张纸承受垫圈实验，最大能承受几个垫圈？2、把这张纸分别对折一次、二次、三次承受垫圈实验。3、对比两种实验。学生说发现：第二种实验虽然宽度减少了，承受的垫圈却多了，说明增加厚度能大大增加抗弯曲能力。五、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。六、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。七、达标练习：教辅2单元1课教学建议：本课注意到了改变纸的宽度和厚度可以增加纸的抗弯曲能力，但对增加厚度可以大大增加抗弯曲能力没有特别的提示，而这个结论恰好是本课的重点，针对这种情况，我设计了同张纸宽度和厚度的对比实验，以此突破重点。2形状和抗弯曲能力【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）1、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。大家右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？(分组感知纸的特性)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。(经过研究，我们产生的什么产生了什么问题或想法？准备怎样继续研究？)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vw圆柱拱形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？四、总结通过学习我们用事实证明了，改变材料的形状可以明显增加抗弯曲能力。五、达标练习：教辅2单元2课教学建议：1、纸的形状由学生自己设计并用实验验证，教师尽量不包办。2、对抗弯曲能力增加的原因解释应当是增加了厚度，避免其它的解释。如拱形的解释。3、拱形的力量【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，材料还不是很多的年代。其原因在那里？同学们原意和老师一起来解开这些秘密吗？二、拱形承受压力测试。1、实验：做一个纸拱，试试它能承受压力吗？2、学生分组进行实验(要求学生做好分工与记录)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、观察长寿的石拱桥图片，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。五、小结：拱能向外向下分解承受的压力，所以拱形能承受更大压力；加固拱足，能使拱形不易变形，并能承受更大的压力。六、达标练习：教辅第3课教学建议：1、做拱形的纸选择较硬的纸片效果更好。2、使拱形承受更大压力方法有很多，比如改变材料等，但最重要的是加固拱足，教学中应该以加固拱足为主要实验。4、找拱形【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如葱、贝壳等和相关图片，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：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，和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？现在我们在三个这样的半个乒乓球上摞书，看能摞多少本？实验演示。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，球形各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？这些结构能使人承受更大的重量且有弹性，其中利用拱形的科学原理是关键原因。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好处？3、出示葱的实物，学生讨论：为什么葱能直立起来？还有哪些植物也利用了拱形？4、小结：圆顶形、圆柱体、球形等物体都是利用拱形的原理，其中球形最坚固。5、达标练习：教辅第4课。教学建议：1、球形分解压力实验可以用较软的塑料球演示，学生可以清楚看到压力传递到球形各部分使得球形凸起的现象，使学生直观的理解球形的分力原理。2、教学中尽量让学生亲自动手感知球形物体的坚固特性，比如摸、敲击球形物体。5、做框架【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：长方形框架（可以活动）、木条、钉子等共7组，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经们受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。三、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。3、做一个坚固的正方体框架要多少根横杆？多少根竖杆？多少根斜杆？它们的长短一样吗？4、每根斜杆起什么作用？框架中有多少个三角形？5、考验我们的正方体的承受能力。在我们的正方体框架上一本一本地放书，它能承载多少本？四、做框架比赛。把7组材料发给各小组。比赛时间2分钟。看那组框架最坚固。五、小结：可以在长方形框架上打斜杠，利用三角形的稳定性使框架更坚固。六、达标练习。教学建议：由于本课实验形式有很多，教师可以自己设计实验，只要抓住“三角形稳定性”这个关键即可。6、建高塔【教学目标】科学概念●上小下大、上轻下重的物体稳定性好。过程与方法●用简单材料独立地探究物体不容易倒的秘密。●应用知识和经验制作不容易倒的“高塔”。●把探究的结果与最初的假设相比较。情感、态度、价值观●体验合作与交流，尊重自己和他人的制作成果。教学准备为小组准备：几个大小不同的塑料瓶、沙、吸管、胶带、水。教学过程：一、导入新课出示关于塔的图片资料，让学生感受到塔的神奇与生活中的具大作用。提出问题：这样高大的塔要承受哪些力的作用呢？观察这些铁塔，它们在形状和结构上有什么相同的地方？二、物体不容易倾倒的秘密。1、猜想是哪些结构特点使铁塔高耸入云又不容易倾倒？把我们的猜想写下来。2、实验证明塑料瓶怎样放最容易倾倒？塑料瓶怎样放最不容易倾倒？怎样做，使塑料瓶最不容易倾倒？3、学生分组解决问题。4、要想使物体不容易倾倒，可以用些什么方法？三、制作不容易倒的高塔1、利用老师要求准备的材料做一个塔，并尽量使它不容易倾倒。比一比谁做的塔又高又稳定。2、分组操作测量高度，哪组的塔最高？并测试叧