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2019-2020年教科版科學(xué)六上《拱形的力量》參考教案 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： 能夠邊實驗邊思考，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)生在實驗探究活動中，如何進行實驗，如何分工合作，如何處理數(shù)據(jù)，實驗中出現(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，也需在實驗探究過程中引導(dǎo)學(xué)生正確處理，并鼓勵學(xué)生大膽嘗試。培養(yǎng)學(xué)生實驗動手能力的方法。 情感、態(tài)度、價值觀：讓學(xué)生了解拱形在生活中的應(yīng)用，同時體驗科技的力量、創(chuàng)造的快樂。 教學(xué)重點 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 拱的受力原理和如何更好地發(fā)揮出拱的受力特點。 教學(xué)準(zhǔn)備 教師準(zhǔn)備：相關(guān)的圖片資料，做拱形的紙，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大小）。 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 比一比：拱橋和平橋誰能承受更大的壓力 第一步：兩張相同材料相同大小的紙，一張用來做平橋，一張用來做拱橋，請你們輕輕地在它們的中間部位放一個墊片，仔細觀察看看會有什么發(fā)現(xiàn)？（學(xué)生操作） 第二步：提醒學(xué)生：再往上面疊加墊片，觀察有沒有新的變化。 板書：拱形在受力時，力量的示意圖 二、探討 1.提出問題：在不改變材料又不變形的前提下，你有什么辦法讓拱橋承受更大的壓力呢？ 2.挑戰(zhàn)自我： l 挑戰(zhàn)時間：12分鐘； l 先設(shè)計好方案再動手操作，設(shè)計一個做一個，并填寫好記錄單； l 注意：別在形變過程中加墊圈； 可以利用身邊的材料進行實驗。 控制實驗：當(dāng)拱形彎曲到什么程度，就算做不能再加墊圈了。 實驗記錄表： 推測能承受 的墊圈數(shù) 實際能承受 的墊圈數(shù) 第一次 第二次 第三次 3.小小答辯會 實驗匯報以答辯會的形勢進行，匯報小組分組別座上答辯席，評委則是老師和其他學(xué)生組成，評委可以根據(jù)匯報情況任意提出自己的問題， 在學(xué)生充分認識和討論后老師用電腦出示抵住拱足后的受力分析圖，讓學(xué)生更加清晰明了的建構(gòu) “拱形可以通過材料向下和向外傳遞承受的壓力，抵住拱的外推力，就能承受更大的壓力”這樣一個科學(xué)概念。 教師演示課件說明:拱形承載重量時，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。拱形受壓時會產(chǎn)生一個向外的推力，如果能抵住這個力，拱就能承載很大的重量。） 師：從同學(xué)們剛才的實驗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了！那現(xiàn)在老師有個問題了，要是我們繼續(xù)在旁邊加書本，拱是不是會一直都這樣，承受的物體越來越多呢？（引出極限、“限載”的含義） 師：大家都非常認真，終于將拱形的受力情況分析的清清楚楚。 三、延伸課堂 1.提出問題：你知道了趙洲橋的長壽秘密了嗎？ 學(xué)生充分回答后，觀看書上趙州橋的圖片，播放一段趙州橋的視頻。 2.拓展延伸：尋找生活中的拱形 3.激發(fā)興趣：讓學(xué)生按照書上的事宜，自己回家搭建一個瓜皮拱。 四、課堂延伸 今天我們認識了趙州橋是利用了拱形的原理建造而成的，（播放州州橋的視頻） 我們身邊也有雪多的建筑里用了拱形，同學(xué)們可以下課去尋找一下身邊的拱形。下節(jié)課，我們看看誰找的有多有準(zhǔn)； 設(shè)計意圖：讓學(xué)生源于生活，還原生活。讓學(xué)生吸收信息，提高創(chuàng)新意識。 附送： 2019-2020年教科版科學(xué)六上《拱形的力量》教學(xué)實錄 教材說明： 《拱形的力量》是義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)教科版六年級上冊“形狀與結(jié)構(gòu)”單元的第三課。本單元是從不同形狀結(jié)構(gòu)的物體和它能承受力大小的視角，引導(dǎo)學(xué)生探究常見的形狀和結(jié)構(gòu)。前兩課主要探究條形材料的抗彎曲能力與形狀的關(guān)系，學(xué)生已經(jīng)知道改變紙的寬度、厚度或者改變紙的形狀都可以改變紙的抗彎曲能力。本課選取生活中常見的拱形結(jié)構(gòu)，希望學(xué)生在實踐探究中不斷發(fā)現(xiàn)問題，了解拱形受力的狀況，找到拱形能承受較大壓力的原因，提出增強拱形承重能力的方法。學(xué)生能初步感受到生活中的許多小事物蘊含著大道理，科學(xué)技術(shù)與我們的生活緊密相關(guān)。 教學(xué)目標(biāo)： 1、認識拱形結(jié)構(gòu)，知道拱形結(jié)構(gòu)的承重能力比橫梁要強。 2、能根據(jù)實驗觀察發(fā)現(xiàn)拱形受力后形狀的變化，分析出拱形受力的狀況，再根據(jù)拱形的受力狀況，提出增強拱形承重能力的方法，并付之于實踐探究。 3、能在合作探究中不斷地思考，逐步深入地研究關(guān)于拱形的問題。 4、能初步感受到生活中的許多小事物蘊含著大道理，科學(xué)技術(shù)與我們的生活緊密相關(guān)。 教學(xué)重點： 學(xué)生在實踐探究中能根據(jù)拱形的形變來分析拱形受力的狀況。 教學(xué)難點： 學(xué)生能根據(jù)拱形受力后形狀的變化，分析出拱形受力的狀況。 教學(xué)過程： 第一階段：談話引入，凸顯主題 師：生活中有許多經(jīng)典的建筑，讓我們一起來欣賞一下。（欣賞圖片） 生：橋。 生：城門。 生：凱旋門。 生：山海關(guān)。 師：欣賞了各種各樣橋和城門的圖片，你覺得它們有什么相似的地方？ 生：都是建筑。 生：都有圓形的結(jié)構(gòu)。 生：都是拱形。 師：建筑師為什么要把它們設(shè)計成拱形的結(jié)構(gòu)？美觀？還是出于別的考慮？ 生：美觀。 生：牢固。 生：承受的重量可以更大一些。 師：今天，我們就一起從拱形的力量中來尋找答案。（出示課題：拱形的力量） 二、主題研究1：平紙與拱紙承重能力的比較 師：要了解拱形的力量有多大，我們不妨來做個比較。我這兒有兩張紙，一張是拱形的，一張是平的。（師出示拱紙、平紙） 師：這兩張紙的材料和大小都一樣，跨度都是12厘米，現(xiàn)在如果在紙的中間輕輕地放上墊片（出示墊片），大家估計一下哪張紙的承重能力強一些？ 生：平紙。 生：拱形的紙。 生：我也覺得是拱形的紙。 師：真的是這樣的嗎？讓我們來檢驗一下。注意墊片以碰到紙面為標(biāo)準(zhǔn)，可以用手在紙面下方托一下。 師出示實驗要求： （1） 墊片必須輕放在中間（豎疊） （2） 拱足距離相同 ，跨度都為12CM （3）觀察當(dāng)紙面倒塌時，平紙與拱紙的區(qū)別 （學(xué)生小組實驗操作） 師：同樣材料和大小的紙，哪種形式的承重能力更強一些？ 生：拱形的紙。 師：為什么拱形紙的承重能力比較強呢？你能作出自己的判斷嗎？ 生：因為它是拱形的。 生：因為它把墊片的重量頂住了。 師：剛才大家只關(guān)注了紙能承受幾顆墊片，而忽略了紙在承重過程中形狀上發(fā)生的變化。我們來看一下，當(dāng)在這兩張紙上分別各放一個墊片時，形狀各有什么變化？（師邊說邊做） 生：平紙向下凹。拱形的紙兩邊往外面推開去。 生：平紙中間向下面塌下去。拱形的紙兩邊向外面推出去。 師：那我們?nèi)绻僭谏厦婕右粋€墊片的話，平紙往下凹得更厲害了，支撐不住，塌了。拱形的紙，拱腳也向兩邊推得更開了。 師板書： ，并注明拱腳。 師：靜止的拱腳會向兩邊推開，說明肯定對它施加了一個力，我們把這個力稱為外推力。（師板書：外推力）那么這個外推力來自于哪里呢？ 生：紙的上面。 師出示懸空的墊片。 生：來自于墊片。 生：外推力來源于墊片。 師：壓在拱紙上的墊片對拱紙產(chǎn)生了一個怎樣的壓力。 生：向下的力。 師：墊片的壓力是向下的，而“拱紙”的拱腳是向兩邊推開去的，這是為什么呢？ 生：因為上面的墊片太重了，把壓力向兩邊傳了一點。 生：因為通過拱紙把壓力向兩邊傳遞了。 師：對。正因為向下的壓力傳向了兩邊，所以“拱腳”才會向兩邊推開。） （動畫演示：拱形受力狀況） 三、主題研究2：使拱形承受更大的重量 師：剛才的拱紙能承受幾個墊片？ 生：2個。 師：如果想多放幾個墊片，使拱紙承受更大的重量，有什么辦法？請動手試一下。 （生動手嘗試） 師：能告訴我，有什么好辦法了嗎？ 生：我們放了4個墊片。 師：你是怎樣做到的？ 生：拱腳的兩邊用東西擋住。 師：為什么？ 生：因為這樣拱足就不會向外推開去了。 師：這樣用來抵住拱腳的東西，我們把它叫做拱足。 師板書 師：今天給大家提供的用來抵住拱腳的材料是螺帽。（出示螺帽）你覺得實驗時要注意些什么？ 生：墊片要放在中間。 生：螺帽要緊貼橋的兩邊。 師出示實驗要求： （1） 墊片必須輕放在中間（豎疊） （2） 拱足距離相同 ，跨度都為12CM （3）做好實驗記錄 （4）各小組分析實驗數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么？ 師：請拿出材料，開始動手做。請你先用2個螺帽，第2次用更多一些。并把數(shù)據(jù)記錄下來。 實驗記錄單： 使拱形承受更大的重量 數(shù)量 序數(shù) 螺帽數(shù) 墊片數(shù) 第一次 無 第二次 第三次 第四次 隨著螺帽個數(shù)的增加，拱紙的形狀有什么變化 學(xué)生分組進行實驗，教師巡回指導(dǎo)。 學(xué)生匯報實驗數(shù)據(jù)，教師輸入到EXCEL表格中。 師：同學(xué)們都非常能干，剛才的實驗都做得很成功。那么你在剛才的實驗中發(fā)現(xiàn)了什么？請觀察下屏幕上的數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么？ 生：螺帽個數(shù)越多，能承受的墊片數(shù)就越多。 師：這是為什么呢？ 生：因為拱足比較重。 生：因為拱足把紙擋住了。 師：哪個組的拱紙承受的墊片最多？愿意把實驗過程說給大家聽一聽嗎？ 生：我們組用了8個螺帽。2邊各4個。然后墊片是輕輕地放上去。最后放了10個墊片。 師：就屏幕上的數(shù)據(jù)而言，抵住拱腳的螺帽數(shù)越多，能承受的墊片就越多，這是為什么？ 生：因為拱紙推不開去了。 師：對。因為拱足抵住了拱形受壓時產(chǎn)生的外推力。（板書：外推力） 師：那么隨著重量的增加，拱紙的形狀有什么變化？ 生：中間會向下凹下去。 生：中間會向下凹，太重了就塌掉了。 師：隨著重量的增加，不光是拱腳會向兩邊伸展，拱的兩側(cè)也會向兩邊伸展，中間會向下凹。 中間向下凹說明拱受到一個向下的力，兩側(cè)向兩邊伸展說明拱受到一個向外的力。 (動畫演示并出示字幕：拱形承載重量時，能把壓力向下向外傳遞給相鄰的部分，產(chǎn)生外推力。如果能抵住這個外推力，拱形就能承載很大的力量。) 四．練習(xí)與知識延伸 生做練習(xí)：選擇題2題（課件出示） 師：在中國歷史上，有許多的拱形結(jié)構(gòu)。比如我們在本課開頭看到的城門，比如我們接下來要看到的石拱橋。 （視頻欣賞中國的石拱橋） 五、練習(xí)搭建一個拱 師：下面請小組為單位，搭建一個拱橋。 學(xué)生小組實驗 優(yōu)秀作品展示 布置課外作業(yè)：找一找我們周圍的拱形 材料： 學(xué)生：拱紙3條、墊圈30個、實驗記錄單、螺帽若干個、粗筆1支 教師：拱紙10條、平紙3條、墊圈30個、實驗記錄單、螺帽25個、粗筆3支、教鞭、課件、演示臺