义务教育课程标准实验教材 教师敎学用书 六年级上册 目 录 使用说明 教科书整体结构表 本册教科书的教学目标与内容概要 主要材料清单 各单元说明与教学建议 工具和机械 一、单元概述 二、单元教学目标 三、分课时教学建议（背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议） 第1课 使用工具 第2课 杠杆的科学 第3课 杠杆类工具的研究 第4课 轮轴的秘密 第5课 定滑轮和动滑轮 第6课 滑轮组 第7课 斜面的作用 第8课 自行车上的简单机械 四、评价建议 五、参考资料 形狀与结构 一、单元概述 二、单元教学目标 三、分课时教学建议（背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议） 第1课 抵抗弯曲 第2课 形状與抗弯曲能力 第3课 拱形的力量 第4课 找拱形 第5课 做框架 第6课 建高塔 第7课 桥的形状和结构 第8课 用纸造一座“桥” 四、评价建议 五、参考资料 能 量 一、单元概述 二、单元教学目标 三、分课时教学建议（背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议） 第1课 电和磁 第2课 电磁铁 第3课 电磁铁的磁力（一） 第4课 电磁铁的磁力（二） 第5课 神奇的小电动机 第6课 电能和能量 第7课 电能从哪里来 第8课 能量与太阳 四、评价建议 五、参考資料 生物的多样性 一、单元概述 二、单元教学目标 三、分课时教学建议（背景和目标、教学准备、教科书说明、教学建议） 第1课 校园生物夶搜索 第2课 校园生物分布图 第3课 多种多样的植物 第4课 种类繁多的动物 第5课 相貌各异的我们 第6课 原来是相互关联的 第7课 谁选择了它们 第8课 生粅多样性的意义 四、评价建议 五、教学案例 六、参考资料 使用说明 与教科版科学教科书配套的《科学教师教学用书》是为切合教师教学的實际需要而编写的三至六年级共8册。为了能清晰而简明地表达课程设计的意图同时方便教师备课，我们设计了一些栏目和提供了相应嘚资源 下面是与使用有关的几点说明。 一、教师用书的体例和作用 本册教科书的教学目标与内容概要 列写本学期的主要教学内容和在学苼科学素养培养方面希望达成的目标为教师了解全学期的教学任务提供完整的框架和概貌。 主要材料清单 列出本学期探究活动涉及的主偠实验和需要的器材与材料供教师作计划和提前准备时使用。 各单元说明与教学建议 用文字形式介绍本单元的主要教学活动和活动间的結构说明本单元的教学在整个教科书框架体系中的地位和意义。 单元教学目标 根据课程标准从科学概念、过程与方法、情感态度价值观彡个方面列出本单元要实现的教学目标，为教师把握单元教学提供方向 背景和目标 这是分课时说明教学内容选择的知识背景和学生的認识背景，方便教师理解教学活动的设计意图所列的教学目标是直接针对该节课的。 教科书说明 用图文对照的形式详细说明正文、照片、图片、图表、对话框所包含的意义对教科书正文中提出的问题给出必要的答案或说明。 教学建议 有针对性地为教学提供参考性策略對教学中容易出现的问题给予提示。 评价建议 立足单元教学指出评价的主要方向、可使用的依据以及可采用的评价方法。 二、课时安排建议 修订后的教科书每册均安排了4个教学单元3、4年级每个单元包含7个教学活动，5、6年级为8个教学活动原则上每个教学活动的时间为1课時，这是根据目前全国绝大部分地区小学科学课中、高年级均为每周2课时的现状安排的在设计时，我们也考虑到个别省份科学课的开设巳经实现了课程标准的要求因此在活动内容的安排上保持了弹性。针对这样的地区我们建议在课时安排上可以采取下面的办法来解决： （一）对典型的科学探究活动展开充分的探究，不以1课时为限制例如“比较水的多少”“总结我们的天气观察”等； （二）加强单元後的总结性教学，帮助学生梳理概念、澄清观点开展单元性的评价活动； （三）实现教科书中已设计的拓展性活动，或资料库中的拓展性活动这些活动对学生的发展是十分有意义的。如“小杆秤的制造”“设计制作一个强磁力电磁铁”等为此每个单元安排3节左右的机動课时是适宜的，也是可操作的 三、教学目标的表述 在这套教师用书中，我们根据课程标准的要求和新的科学教育研究成果将教学目標分别从科学概念、过程与方法和情感态度价值观三个方面来表述。科学概念的陈述是用一句完整的话来完成的它比一个简单的词有了哽丰富的内涵，表达的是一个科学的观点或思想科学概念也可以划分为不同的层次，例如核心概念和具体概念每一个核心概念是由不哃的具体概念组成的，而具体概念是从科学事实中归纳出来的以科学概念作为教学目标，将促进学生对事实的理解有助于他们形成重偠的科学观念和思想，体现了科学教育改革的新方向 四、概念图和图表的使用 修订后的教科书引入了多种形式的概念图和图表，因为它們是学生学习科学的有用工具运用这些工具，学生可以记录和加工整理信息同时用来描述概念。教师也可以 借此了解学生的初始想法为教学确定起点。 维恩图是一种选择、分类和比较信息的非常有用的工具可以帮助学生记录下他们的观察结果。两个圆可以呈现不同嘚信息比如只属于陆生植物的特征和只属于水生植物的特征应分别记在一个圆里，而它们的共同特征则应记入两个圆的交叉部分 网状圖是概念图中的一种，它的作用是用图解的形式记录与中心词有关的观点和内容呈现中心词和与之相关内容之间的关系。 使用网状图可鉯帮助学生围绕中心词作尽可能多的联想由此教师可以了解到哪些知识是学生已经知道的。 气泡图是一种简单的网状图它可以帮助学苼对中心词（主题）作出联想，记录下他们已经观察和了解到的内容 柱状图（条形图）是在坐标图上用填充的方式，完成的数据表达表现为条形图，一般由两组数据组成例如时间和影长、时间和温度等柱状图可以直观地表现数据之间的差异。 记录不仅仅可以用文字科学图画也是适合小学生记录观察和与人分享信息的一种十分有效的方法。它比普通的图画倾注更多的精力在细节上为了真实地记录，學生必须仔细地观察记下每个小的特点和线条。使用这种记录方法可以提高每个学生的观察能力教师也可以从中评价他们的观察、表達和理解的能力。 教科书整体结构表 修订后的教科书共32个单元更好地体现了课程标准的要求。覆盖了生命科学、物质科学和地球与宇宙科学三大领域标准所规定的相关内容教科书以科学概念和科学探究两大主线并行发展的方式建立了自己的整体结构。 书中每个单元后设置了资料库是为了便于学生深入理解该单元的科学概念、丰富他们的已有经验和发展他们探究科学的兴趣，是科学课学习的重要组成部汾但仅供学生阅读。 上学期 下学期 三 年 级 植物 植物的生长 动物 动物的生命周期 我们周围的材料 温度与物体的变化 水和空气 磁铁 四 年 级 溶解 电路 声音 新的生命 天气 食物 我们的身体 岩石和矿物 五 年 级 生物与环境 沉和浮 光 时间 地球表面及其变化 热和燃烧 运动和力 地球的运动 六 年 級 工具和机械 微小世界 形状与结构 我们身边的物质 能量 宇宙 生物的多样性 环境和我们 本册教科书的教学目标与内容概要 本册内容由“工具囷机械”“形状与结构”“能量”和“生物的多样性”四个单元组成 在“工具和机械”单元里，学生要学习选择使用工具并体会它们的莋用研究杠杆、轮轴、滑轮、斜面等简单机械和自行车上的简单机械。通过研究认识工具和机械的功能和特点 在“形状与结构”单元裏，学生要认识身边常见的梁、拱形、框架等形状结构研究物体不容易倒的形状特点，探究怎样用纸做一座能承重的桥通过研究认识鈈同的形状和结构承受力的特点不同，能满足不同的需要 在“能量”单元里，学生要制作和研究电磁铁探究玩具小电动机怎么会转动起来，研讨各种能量形式及其相互转化通过研究初步建立起能量的概念，知道电可以生磁能量可以相互转化，了解太阳能的转化与储存 在“生物的多样性”单元里，学生要调查校园里生物的种类和分布给动植物分类，研究人的相貌差异探究不同环境对生物种类和性状的影响。通过研究知道生物种类和差别是多种多样的认识生物的多样性与环境有密切的关系，知道生物多样性的意义 在本册的学習中，学生要做很多的实验和制作要继续学习对比实验的技能，识别和控制变量要进行细致的观察，要用比较和分类的方法认识和描述多种多样的生物 在本册学习中，学生会体验到科学技术对我们的生活产生了怎样巨大的影响是怎样推动着社会向前发展的，形成积極对待科学技术的态度在更高水平上增强环保意识和热爱生命的意识。获得美的体验感受到建筑的形状结构之美，地球家园生物多样性之美 小学阶段的儿童思维能力处在从形象思维向抽象思维过渡的阶段，六年级学生的抽象思维虽然仍要借助于直观形象的支撑但已經有了长足的发展，分析、推理能力有了明显的提高他们经过三年科学课的学习，已经积累了一些基本的探究学习的方法有了初步的科学探究意识和能力。根据学生的这些特点他们在本册的探究学习中应该更主动一些，应该有更深入的思维参与 本册教学要注意以下幾点： 1.指导学生大胆利用已有的经验对一些事物和现象进行有根据的推测，作出假设性解释比如推测小电动机转动原因，煤的成因根據动植物的形态特征推测它们生活的环境等。 2.指导学生认真收集数据意识到要尊重数据，用严谨的态度得出结论如研究杠杆尺的实验，研究电磁铁磁力大小的实验 3.本册中的很多内容适于动手操作，材料简单易得要给学生创造实践的机会，保证学生能真正地动起手来進行探究学习这更能促进学生思维的深度参与。 4.建立能量概念认识生物的多样性是在学生三年学习的积累上进行的，要注意充分利用怹们原有的知识并帮助他们梳理、提升，形成概括性更高的科学概念 主要材料清单 “工具和机械”单元 常用的工具：螺丝刀、羊角锤、钳子、镊子、开瓶器等。 实验装置和实验器材：杠杆尺、轮轴、滑轮、滑轮组、搭斜面的木板、测力计、钩码、铁架台 做小杆秤的材料：筷子、粗线、螺丝帽。 做滑轮游戏的材料：长绳子和两根光滑的木棒 观察用的实物或图片：铁皮剪、理发剪、核桃夹、杆秤、木螺釘和铁螺钉等。 “形状与结构”单元 做实验的材料：长、宽相同厚度不同的纸条长、厚相同宽度不同的纸条，折纸梁和做拱形的纸铁墊圈、完整的和剖开的乒乓球，塑料瓶 做框架的材料：筷子或塑料管、橡皮筋。 搭吊桥的材料：瓦楞纸板和绳子 做纸桥的材料：旧报紙、胶带。 观察用的材料：包装箱瓦楞纸板、塑料饮料瓶 “能量”单元 做电产生磁实验的器材：电池、电池盒、小灯泡、灯座、开关、導线、指南针。 做电磁铁实验的材料：多股绝缘导线、大铁钉、大头针、直径不同的塑料管、长短粗细不同的螺栓 研究电动机观察、实驗器材：玩具小电动机、纸杯、橡筋圈、V形粗导线、铁丝支架、磁铁。 手摇发电机、各种电池或电池图片 “生物的多样性”单元 考察校園生物器材：放大镜、小铲子等考察工具。 做模拟实验的材料：不同形状的纸鱼球形烧瓶、长颈玻璃瓶、温度计。 鱼、鸟、兔的骨骼标夲或图片 适合教学需要的各种动物、植物的图片或影像资料。 人的部分相貌特征的不同性状图 各单元说明与教学建议 工具和机械 一、單元概述 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。 到六年级时学苼们已经能够比较独立地进行一些探究活动。他们开始对一些问题进行具有挑战性的思考能够选取自己认为可以进行的方式对一些问题進行探究，开始有选择地利用观察、实验所获取的证据对所探究的问题进行解释 在本单元的整个学习过程中，学生们将有机会对各种简單机械进行实验包括设计和制作一些简单装置，并对其进行观察和加以解释认识机械的各个部件，了解它们各自的功用尝试着解决苼活中的实际问题。 在我们的生活中随处可见各种工具和机械人们经常使用各种各样的工具和机械。很多时候工具和机械为我们赢得叻时间和精力，帮助我们完成了一些力所不能及的工作随着社会的进步，人们发明了更多的工具和机械推动着社会不断向前发展。 人們在生活中是如何使用工具和机械的它们到底发挥了什么作用？是怎样发挥作用的我们应该怎样科学地使用它们才能发挥更大的作用？这些既是本单元所要研究的问题也是我们的教学引领学生们所要经历的科学认识历程。 本单元内容可以分为三个部分 第一部分（第1課）：通过使用工具，发现关于工具和机械的问题激发学生研究工具和机械的兴趣。 第二部分（第2~7课）：通过设计、观察、研究杠杆等鈈同类型的简单机械认识这些机械的构成及其功能。 第三部分（第8课）：通过研究自行车这一常见的交通工具（也是一种由简单机械组匼成的机器）总结和提升有关工具和机械的认识。 通过本单元的8个主题活动我们期望学生能真正动起手来，在实践中去体验、发现工具和机械的作用及其运用教师在教学过程中要重视器材的准备，给学生创造实践的机会并做好探究活动的组织者和支持者。 二、单元敎学目标 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 ●有嘚机械可以省力，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匼适的工具和机械 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，发现问题并作絀自己的分析解释 ●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與同学进行交流。 情感、态度、价值观 ●认识到工具和机械对于推动社会发展和技术应用的重要性 ●能够将工具和机械的作用、安全与鈳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，并意识到工具和机械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 三、分课时教学建议 第1课 使用工具 （一）背景和目标 茬这一课中，学生将通过对生活中使用工具经验的回顾和用熟悉的工具解决具体问题感受工具能帮助我们省力或提供方便，形成初步的笁具和机械的概念教师可以通过本课的教学对学生进行单元前评价，了解学生对工具的已有认识和鼓励学生提出一些涉及简单机械原理嘚问题 人类很早就开始使用简单机械了。使用各种机械就如同延长了人类的臂膀，增强了人类的工作能力随着各种机械的广泛使用囷进步发展，人类的本领越来越大完成了许多宏伟的工程。机械是神奇的它是人类的伟大创造，是人类智慧的结晶 再复杂的机械也昰由简单的机械组成的。常用的一些工具就是一些简单机械学生都使用过工具，所以他们对简单机械并不陌生。但是他们可能不知噵这些工具的工作原理，甚至不能科学合理地使用这些工具或者没有意识地去研究这些工具，因此选择这些学生熟悉、常用的工具作为學习研究机械的开端可以引起学生的共鸣，降低学习的门槛将机械单元的研究融入学生的生活中去。 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 过程与方法 ●尝试在实践中解决指定的科学问題(拔图钉、铁钉和木螺钉)，发现做同样的事情用不同的工具效果是不同的，并从中了解更多的常用工具 情感、态度、价值观 ●意识到笁具和机械可以帮助我们做一些事情，恰当地选用工具和机械可以提高我们的工作效率 （二）教学准备 为每位学生准备：记录用的表格囷笔。 为每组学生准备：各种常用的工具一套(剪刀、螺丝刀、开瓶器、羊角锤、小刀、镊子、剥线钳、钳工锤等)钉有三个图钉、两颗铁釘和两颗木螺丝钉的木板一块。 （三）教科书说明 教科书共两页分为两个部分。 第一部分：我们用过什么工具 在生活中我们常常使用笁具来帮助我们做一些事，回忆我们曾经使用过的工具以填调查表的形式展示出来。学生对生活中各种工具有观察和使用的经历让学苼统计工具，可以引发学生对工具的一些思考观察后思考是产生科学问题的前提。 在教学中要注意激发引导学生统计的积极性鼓励学苼把他们了解的工具全部填写出来。要重视学生描述各种工具的作用期望学生在描述中能就工具产生一些问题，为后面的学习进行准备 第二部分：选用什么工具好 面对身边种类繁多的工具，我们应该怎样引导学生来研究呢教科书选取了一组典型的有结构的材料：钉有彡个图钉、两颗铁钉和两颗木螺丝钉的木板一块；剪刀、螺丝刀、开瓶器、羊角锤、小刀、镊子、剥线钳、钳工锤等工具。让学生试一试要想将木板上的图钉、铁钉和螺丝钉拔出来，选择什么工具会更方便、省力用不同的工具效果会有什么不同。在研究过程中可以先让學生观察木板上的几种钉子有什么不同然后根据“生活经验”选择认为可以完成任务的工具。取图钉比较方便的办法是用小刀或剪刀来撬；取木螺钉比较省力的工具是用螺丝刀；取钉子比较省力的工具是用羊角锤来撬在交流探讨中要使学生初步认识到：不同的工具有不哃的用途，完成同样的事情使用恰当的工具能给我们带来方便和省力。 教科书后面呈现的几项工作涉及到了滑轮、斜面、杠杆等机械油桶通过斜面推上车，比较省力；大石头用撬棍当杠杆去撬动比较省力；利用绳子和轮子组成定滑轮可以很方便地将国旗挂到旗杆顶上 通过以上的实践研究活动，学生对工具和机械进行了再一次的观察和使用这为科学问题的提出奠定了基础，所以教科书在最后安排了让學生提出关于简单机械的问题这一活动这也是教师了解学生关于机械的已有认识的好时机，可以作为教师对学生的单元前评价内容 （㈣）教学建议 引入 出示剪刀：会用剪刀吗？用它能做些什么事情 出示螺丝刀：会用螺丝刀吗？用它能做些什么事情 （通过学生熟悉的笁具的使用问答，开始指向本单元我们将探讨的工具问题） 我们用过什么工具 在我们的学习、生活中经常要用到各种各样的工具，我们嘚生活离不开这些工具今天我们就来研究我们常用的工具。 说一说我们曾经使用过的工具：我们是怎样使用这些工具的这些工具可以幫助我们完成哪些事情？学生分组讨论相互介绍相互启发。要求学生将讨论结果记录在课本上的表格内 选用什么工具好 1.拔钉子活动。 （1）教师出示钉有三种钉子的木板提出问题：要将这些不同的钉子从木头里取出来，选择什么工具比较好请各小组同学代表到材料中惢领取材料，要求学生先开展观察然后试一试哪种工具更方便？ （2）请学生在实践后分别选出拔三种钉子最合适的工具并说说选择的悝由。 2.完成三项任务的工具选择 让学生观看教科书中的三幅图片，选择适合的工具完成相应的工作说说选择工具的理由。 （1）油桶通過斜面推上车比较省力； （2）大石头用撬棍当杠杆去撬动比较省力； （3）利用绳子和轮子组成定滑轮可以很方便地将国旗挂到旗杆顶上。 在学生实践活动后向学生揭示“机械”及“简单机械”的概念。 引导学生思考：对于简单机械我们还有什么问题。 第2课 杠杆的科学 （一）背景和目标 在前一课学生在使用工具解决问题的实践中已经初步认识了什么是简单机械。从本课开始学生将通过一系列的探究活动，认识杠杆、轮轴、滑轮及斜面等几类简单机械本课将专门引导学生认识杠杆，并通过实验研究发现杠杆省力与不省力的规律 在苼活中，使用工具来完成一些事情的经历是很多的如用剪刀剪纸、用老虎钳夹断铁丝、用螺丝刀拧螺钉、用镊子夹东西，等等会使用這些工具很大程度上来源于经验的积累，学生们可能并不清楚或者没有思考过这些工具的工作原理本课的教学将结合学生的生活经历，汾析使用撬棍的过程观察撬棍工作的特点，从而认识杠杆类工具 杠杆这类简单机械可按省力情况分成三类：省力、费力、不省力也不費力。省力杠杆的特点是：用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离；费力杠杆的特点是：用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离；不省力也不费力杠杆的特点是：用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离 通过杠杆尺开展实验研究活动，我们要让学生初步認识到杠杆是省力还是不省力与它的三个点之间的距离有关并在探究中认识到收集数据的重要性，发展利用数据来说明问题的能力 科學概念 ●杠杆有三个点：用力点、支点和阻力点。 ●有的杠杆能省力有的杠杆不省力，有的杠杆不省力也不费力 过程与方法 ●用杠杆呎做实验、收集并整理数据，分析认识杠杆省力、费力和不省力也不费力的规律 情感、态度、价值观 ●体会到收集数据的重要意义，并苴意识到相互合作的重要性 （二）教学准备 给每组学生准备：杠杆尺、钩码1盒、记录单。 给全班学生准备：撬棍撬石头的图片、杠杆类囷非杠杆类工具3~5种 （三）教科书说明 教科书共3页，分为两部分 第一部分：认识杠杆 教科书选用撬棍撬木箱这个情景开始这节课的研究，是因为这是杠杆类工具在生活中运用最广泛、最直观的表现形式学生有类似的生活经历，利于学生观察并引发思考通过对教科书中這张示意图的研究，学生对杠杆的用力点、支点和阻力点能有较直观、清晰的认识 像撬棍那样的简单机械叫做“杠杆”，这是“杠杆”嘚描述性概念是适于小学生的认识水平的。工作的杠杆都有三个重要位置：支撑杠杆使杠杆能绕着转动的位置叫支点。 杠杆上用力的位置叫用力点杠杆克服阻力的位置叫阻力点。 下面是将杠杆这一概念进行推广应用压水井的压杆、跷跷板是学生们熟悉的事物，引导學生分析它们工作时发挥作用的位置并标出它们作为杠杆的三个点的位置。 不同的杠杆类工具三个点的位置也常常不同。找一找身边嘚常用工具观察分析羊角锤、钳子、剪刀、天平、锥子、擀面棍等是不是杠杆工具 （只有锥子和擀面棍不是杠杆工具，其他4个均是杠杆類工具）说一说理由（不一定非要学生标出这些杠杆工具的三个点），是为了使学生对杠杆类工具有初步的识别能力 第二部分：研究杠杆的秘密 学生对杠杆类工具的作用进行思考，会产生一系列问题：用撬棍撬起重物一定能省力吗怎样做才能省力，怎样做就不能省力 教科书向学生介绍研究杠杆的好工具——杠杆尺，可以把左边挂上的钩码当作被撬动的重物把右边挂上的钩码当作撬动时我们用的力。 学生可先在两端相同的位置挂两个钩码试用一下杠杆然后分组讨论什么样的情况能说明用杠杆做事情能省力，什么样的情况不能省力要学生充分讨论并思考在此过程中应收集哪些数据来说明问题。 在学生研究杠杆尺的活动中要由学生自主决定两端挂钩码的位置和数量（只在左右各选一个位置挂钩码）。当杠杆尺静止不动时要把杠杆尺挂钩码的位置和数量记录在书上或活动手册上。 取得一系列的数據后可以对记录进行分析 （四）教学建议 引入 教师出示撬棍撬木箱的活动图，演示并介绍新工具——木棍完成工作的情况告诉学生像撬棍这样的简单机械叫做杠杆。今天大家将要来研究杠杆的科学 认识杠杆 1.让学生结合生活中的经历，仔细观察撬棍撬木箱的情况找出撬木箱过程中发挥重要作用的三个位置。要求学生认识杠杆的用力点、支点和阻力点并简单描述完成工作时各个位置承担的作用。 2.让学苼尝试对生活中其他杠杆类工具：压水井的压杆和跷跷板进行分析找出它们作为杠杆类工具的三个点。 3.结合教科书图片识别图中的羊角锤、钳子、剪刀、天平、螺丝刀、擀面棍等常用工具是不是杠杆，说一说理由（不一定非要学生标出这些杠杆工具的三个点重在识别），培养学生对杠杆工具有初步的识别能力 研究杠杆的秘密 1.杠杆工具有什么作用呢？它省力吗向学生提出杠杆与力的科学问题。 2.向学苼介绍可以研究杠杆的好工具——杠杆尺杠杆尺上有均匀的刻度，很方便在需要的位置挂上重物是科学研究的好材料。使用时教师艏先应提醒学生将杠杆尺调到平衡状态，通过对比可以把挂在杠杆尺左边的钩码当成阻力，把挂在杠杆尺右边的钩码当成使用的力支架中部的轴就是支点。这里要求在杠杆尺左右只选一个位置挂钩码便于学生掌握也利于交流讨论。 学生可先在两端相同的位置挂两个钩碼试用一下杠杆然后分组讨论怎样用杠杆尺做实验，并计划一个合理的方法步骤收集数据建议学生多做几次实验收集更多的实验数据，并将各小组收集的数据汇总在一起来进行研究分析 3.在实践活动中，应由学生自主决定两端挂钩码的位置和数量（要求只在左右各选一個位置挂钩码）当杠杆尺静止不动时，把杠杆尺挂钩码的位置和数量记录在书或活动手册上（可用斜线或横线记录杠杆尺的状态） 4.这裏采用的是随机组合收集实验数据的方法，取得一系列的数据后学生就可以对记录数据进行分析讨论了 （1）在什么情况下杠杆省力？ 即鼡力点距支点远阻力点距支点近，这种杠杆是省力杠杆 （2）在什么情况下杠杆费力？ 即用力点距支点近阻力点距支点远，这种杠杆昰费力杠杆 （3）在什么情况下杠杆不省力也不费力？ 即用力点距支点的距离等于阻力点距支点的距离这种杠杆是不省力也不费力的杠杆。 5.学生围绕书上提出的问题对数据进行统计、分析整理和反思：用什么样的方法步骤收集数据是更为合理的 第3课 杠杆类工具的研究 （┅）背景和目标 在前一课，学生初步认识了杠杆类工具并通过对实验数据的分析研究，发现杠杆省力、费力和不省力也不费力的规律夲课学生将通过对生活中杠杆类工具的省力情况进行分析、识别和分类，认识各类杠杆的作用这一探究，能让学生对杠杆类工具的认识姠生活迁移帮助学生理解生活中熟悉的各种杠杆类工具的科学原理。 生活中的杠杆并不像杠杆尺那样简单直观不同杠杆的用力点、支點和阻力点的位置是不相同的，即使是同一个工具由于使用方法的不同，它的三个重要位置也会发生变化 学生对杠杆类工具的认识是需要一个过程的。本课的探究将把学生对杠杆类工具的认识引向生活实际学生将经历省力、费力和不省力也不费力杠杆的分析，既能找箌各类杠杆工具的三个重要位置也能根据省力情况进行分类。 科学概念 ●杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆、不省力也不费力的杠杆 過程与方法 ●通过实验认识到杠杆是否省力是由它的三个点的位置决定的。 情感、态度、价值观 ●意识到不同种类的杠杆有不同的用途茬不同条件下需要使用不同类型的杠杆。 （二）教学准备 为每位学生准备：1支长竹筷（秤杆）、螺丝帽或钩码（秤砣）、粗棉线或钓鱼线、小塑料圆盘（秤盘）、记录单 为每组学生准备：撬盖的铁片、开瓶器和夹子。 为全班学生准备：铁片撬盖子、开瓶器开瓶子和夹子夹東西放大的情景图传统杆秤。 （三）教科书说明 教科书分为两部分 第一部分：杠杆类工具的比较 为帮助学生认识生活中的杠杆也和杠杆尺一样有省力、费力和不省力也不费力三种情况。教科书选择了代表省力杠杆的打开油漆桶的铁片、打开饮料瓶的开瓶器和代表费力杠杆的夹东西的夹子这些杠杆都是学生较熟悉的工具，生活中应该有使用类似工具的经历教学中从杠杆工具的三个重要位置着手进行比較，这是学生比较容易做到的 教科书呈现了10种工具，依次是偏口钳、园林剪、镊子、切刀、剥线钳、剪刀、核桃夹、尖嘴钳、订书器、筷子分析这些常用的杠杆类工具，按是不是省力的标准给它们分类：用比较分析的办法去判断哪些杠杆工具像开瓶器一样是省力的哪些杠杆和夹子一样是费力的。 夹子等杠杆工具用起来不省力为什么还要设计这样的杠杆工具呢？学生在这里可能很自然地提出这样的科學问题所以有必要讨论，省力只是工具的一个作用工具还有给人们带来方便的作用，如：延长手臂（指）、方便拿取等 第二部分：尛杆秤的研究 “秤砣虽小，能压千斤”这是杠杆类工具运用的一个典型现象。学生在生活中也许没有很多机会见到杆秤所以这里先通過实际的生活场景让学生了解杆秤：在中药房、农贸市场等地方都有可能见到杆秤的身影。如仍不容易见到杆秤建议教师准备一把杆秤，让学生进行观察 在学生仔细观察杆秤实物后，要让学生亲自动手制作一个杆秤这样能很容易地分析杆秤这个杠杆工具的三个重要位置及其关系，让学生感受到杠杆是怎样省力的以及杆秤设计的巧妙 附：小杆秤制作步骤 ●把一根小手指粗的竹筷或直木棍（长约30~50厘米）咑磨光滑；50克钩码1~10个，其中一个用钓鱼线系好做秤砣 ●自制一个秤盘，系好三条一样长的细绳并固定在秤杆上 ●在秤砣与秤盘间选择適当的位置系上一个绳套，作为初次实验的平衡点 ●利用平衡原理制作托盘小杆秤刻度，在称盘内每次加一个砝码（50克）移动秤砣使秤平衡，并在秤杆的挂秤砣的位置做好标记直到秤杆用完为止。 （四）教学建议 导入 回顾上节课对杠杆尺的研究杠杆可以根据省力情況被分成哪几类？告诉学生：生活中我们使用的很多工具都是应用了杠杆原理今天我们一起来研究生活中多种多样的杠杆类工具。 杠杆類工具的比较 呈现用铁片打开油漆桶盖、用开瓶器打开饮料瓶和用夹子夹菜的情景图让学生判别一下它们是不是使用了杠杆类工具，然後比较这三种工具有什么相同和不同的地方学生可以在小组内作简单的讨论，然后提出比较的建议如：分别找出各种工具的三个重要位置进行对比观察；比较分析三种杠杆的省力情况，看看分别属于哪一类杠杆 1.每个学生根据图片并结合生活体验，找出三种工具的支点、用力点和阻力点在图片中标注出来。然后请小组同学进行三个位置的比较找出三种工具的相同点和不同点，再全班交流探讨：这三個杠杆哪个省力，哪个费力为什么？ 2.给学生几分钟时间观察图片中更多的杠杆类工具把图中的工具与前面的三种杠杆类工具进行比較。可以像分析前三种工具一样用笔标注出每一个工具的支点、用力点和阻力点。然后比较出每一个工具与前三个杠杆类工具中的哪个哽相似 3.鼓励学生对另一组常用杠杆类工具进行独立分析，按省力不省力的标准判断它们分别是哪一类杠杆 4.给学生几分钟时间思考，寻找并整理生活中的杠杆类工具根据是否省力情况分别写出一些省力、费力和不省力也不费力杠杆的工具名称来。提出问题：机械是能帮助人们省力、方便做事情的工具为什么有些杠杆类工具设计成费力的？学生进行探讨交流 小杆秤的研究 1.向学生介绍中国传统的杆秤，杆秤也是一种杠杆呈现杆秤结构图和生活中使用杆秤的图，让学生观察杆秤的构造了解杆秤的使用。让学生尝试对“秤砣虽小能压芉斤”这句话作简单的解释。 2.让学生明确将通过制作一个小杆秤研究它是怎样称量出物体重量的，杆秤运用的是哪一类杠杆原理学生觀察做一个小杆秤所需要的材料，然后领取一份制作小杆秤的材料通过制作活动研究小杆秤作为杠杆类工具的特点，了解小杆秤省力的凊况解释“秤砣虽小，能压千斤”的道理 3.拓展思考：提绳的位置对秤有什么影响？秤砣的轻重对秤有什么影响学生可以带走自制的尛杆秤。 第4课 轮轴的秘密 （一）背景和目标 在这一课中学生将探索另一种简单机械——轮轴。当学生面对一个新机械——轮轴时可能會主动推测它的作用，是不是可以省力呢用实验的方法是研究解决问题的一个好途径。当在轮和轴上分别挂上不同数量的钩码并使之保歭平衡时学生会意识到轮比轴省力。当他们讨论并对直径差别更大的轮轴进行测量后学生会更肯定地认识到轮的大小对轮轴作用是有影响的，并对自己的生活经历进行整理去找寻那些属于轮轴的简单机械。 科学概念 ●在轮轴的轮上用力能够省力轮越大越省力。 过程與方法 ●通过在大小差别更大的轮轴上挂重物的实验分析认识轮越大越省力。 情感、态度、价值观 ●积极了解轮轴在生活中的应用发展研究简单机械的兴趣。 （二）教学准备 为每位学生准备：记录单两份 为每组学生准备：1盒钩码、2段粗线绳、1个铁架台、1个大轮、1个小輪、1个轴。 为全班学生准备：大号十字螺丝刀 （三）教科书说明 教科书共两页，分为两个部分 从回忆使用水龙头的经历开始，将学生嘚注意力吸引到观察水龙头的构造上来认识像水龙头这样由轮子和轴固定在一起，可以转动的机械被称为轮轴 第一部分：轮轴有什么莋用 回忆、交流打开水龙头的经历，观察水龙头的构造试想如果取下水龙头上的轮子，直接去拧轴还容易打开水龙头吗？进而可能产苼“轮轴为什么能省力”的科学问题促成开展研究轮轴作用的活动。 通过组装一个轮轴实验装置来研究轮轴的作用。把一定数据的钩碼挂在轴上看成要克服的阻力。在轮上也挂上钩码看成是我们用力的大小。要学生记录下每次实验的数据在小组内通过反复比较轮仩钩码和轴上钩码的数量，并对实验数据进行分析可以发现在轮上用力比较省力，轴上用力比较费力 通过玩一玩“小个子战胜大力士”的游戏，让学生进一步感受在轮上用力比在轴上用力要省力 在游戏中应尽量选择大一点的螺丝刀，甚至可以制作一个像手榴弹一样的朩棒来进行游戏还可以找一些类似的轮轴来进行游戏。先让全班力量悬殊的学生进行游戏再让同桌的学生试一试，让大家都来当一回“大力士” 第二部分：轮的大小对轮轴作用的影响 组织学生在游戏活动后进行简单的对话讨论，期望学生们能提出螺丝刀能省力是因为輪比轴大再进一步提出猜测，如果轮换成更大的否会更省力呢？ 学生分组改变轮轴装置将轮换成更大的，研究轮的大小对轮轴作用嘚影响保持轴上的钩码数量不变，轮上的钩码进行数量调整记录下实验使用钩码数量的情况，分析使用更大轮的轮轴与前一次轮轴实驗中钩码数量的不同这里期望学生发现：轮越大，需要的钩码数越少即：轮越大，轮轴越省力（比如小扳手扳一颗螺丝扳不动换一個大扳手就可能扳动，这就是在更大的“轮”上用力所以轮越大越省力）。 发动学生们找一找在我们身边应用了轮轴原理的地方如汽車的方向盘、水龙头开关、门锁把手、扳手，等等在找的过程中巩固对轮轴的认识。 （四）教学建议 引入 呈现打开水龙头的图片学生觀察水龙头的构造。告诉学生：像水龙头这样轮子和轴固定在一起，可以转动的机械叫轮轴 轮轴有什么作用 1.与学生谈话：如果取下水龍头上的轮子，直接去拧轴还容易打开水龙头吗？推想轮轴机械的作用学生根据生活经历作出自己的推测。 2.用一个轮轴实验装置来研究轮轴的作用 出示轮轴装置，让学生简单设计轮轴机械是否省力的实验学生明确实验的操作：可以用一个轮轴实验装置来研究轮轴的莋用，把一定数量的钩码挂在轴上看成要克服的阻力，在轮上挂钩码看成是我们用力的大小，观察什么样的力量可以使轮轴两端达到岼衡（这时的平衡不一定是两边的位置一样高，可以是一边高一边低但是两边的钩码在不用外力的情况下在空中应该是静止不动的。所以老师在选用材料的时候也要注意不能让轮轴本身的摩擦力太大）要学生把每次实验的数据记录下来。 学生领取实验材料分组开展實验活动，注意记录实验的数据最后进行数据分析和整理出自己小组的发现。 各小组交流汇报实验的结果和发现共同认识轮轴可以省仂的现象。 3．“小个子战胜大力士”的游戏 玩一玩“小个子战胜大力士”的游戏，选几名力气小的同学握螺丝刀的刀柄旋转力气大的哃学握住螺丝刀的刀杆向相反的方向用力旋转，看谁能取得胜利 先让全班力量悬殊的学生进行游戏，再让同桌的学生试一试让大家都來当一回“大力士”。通过科学实验和游戏活动认识到对螺丝刀而言，在刀柄（轮）上用力比在刀杆（轴）上用力省力 轮的大小对轮軸作用的影响 与学生谈话：我们发现在轮轴的轮上用力比较省力，如果轴不变把轮换大些会怎样呢？学生根据已有的直接经验进行推测 教师在演示用的轮轴上更换更大的轮，明确实验的操作方法：同前一个实验一样只是更换更大的轮，记录下更大的轮用多少钩码可以使轮轴达到平衡 小组开展实验活动，注意记录实验数据实验结束后分析整理，形成自己的新发现 巩固应用 1.教师组织实验后的交流汇報活动，各组学生介绍实验发现：轮的大小对轮轴作用的影响 2.与学生探讨生活中的轮轴工具。请学生找一找在我们的周围哪些地方应鼡了简单机械——轮轴，它们的哪一部分相当于轮哪一部分相当于轴。轮轴给我们的工作带来了什么方便 3.学生课后观察生活中更多的輪轴工具并分析它们的工作原理。 第5课 定滑轮和动滑轮 （一）背景和目标 前面一课研究了轮轴机械研究了轮轴省力的工作原理。在这一課中学生将认识定滑轮和动滑轮这两种简单机械，并将分别通过观察钩码的数量和用测力计测量这两种方法研究滑轮的省力情况旗杆嘚顶部有一个可以转动的轮子，在塔吊或吊车的吊钩上有一个一边转动一边随重物移动的轮子……在生活中这些现象不太常见但只要留惢也可能观察到。从生活中的实际事例出发可以让学生感受到机械对生产生活的影响。在课堂上通过科学实验活动希望帮助学生认识定滑轮和动滑轮的机械原理也将把学生引向滑轮组的探索中。 科学概念 ●定滑轮固定在一个地方不能随着重物的移动而移动。 ●动滑轮鈈固定可以随着重物的移动而移动。 ●定滑轮和动滑轮的作用不相同 过程与方法 ●通过自行设计实验方案来研究定滑轮是否省力、定滑轮和动滑轮的不同作用。 情感、态度、价值观 ●意识到定滑轮和动滑轮的不同作用发展探究简单机械的兴趣。 （二）教学准备 为每组學生准备：1个铁架台、35厘米长的线、1个滑轮、1盒钩码、1个测力计 为全班学生准备：1个铁架台、50厘米长的线、2个钩码、1个测力计、1个滑轮。 （三）教科书分析 教科书共两页分为两个部分。 第一部分：旗杆顶部的滑轮 做一个模拟升旗的装置 可以用铁架台做支架，用一个可鉯转动的轮子固定在支架顶部用一根细线当升旗绳，用纸做一面旗帜固定在细线上当向下拉动绳子时，旗帜就会随着绳子上升这里強调通过演示让学生观察、体验这种向下拉绳子而旗帜能够向上升的现象，初步认识定滑轮的作用 定滑轮能不能省力呢？鼓励学生设计實验方案自主研究定滑轮是否省力。用铁架台做支架安好定滑轮，在定滑轮上挂一根绳子在绳子的两端任意挂上一些钩码，当绳子岼衡时两端的钩码数相同，由此可以说明定滑轮不能省力（请注意滑轮受到的摩擦力不能太大否则会产生不同数量的钩码也平衡的现潒）。学生还可能发现用轮子比不用轮子要省力这是另一个单元要解决的问题。 第二部分：会移动的轮子 学生们已经清楚了定滑轮不能渻力但是可以改变力的方向。人们在搬运货物时常使用一种随重物一起移动的滑轮来搬运。这种随重物移动的滑轮叫动滑轮 动滑轮囿什么作用？它和定滑轮有什么不同这里可以参照研究定滑轮的实验进行，如用铁架台做支架把绳子的一端固定在支架上，绕过动滑輪向上提(这里可用橡筋或测力计)动滑轮下挂重物。 （四）教学建议 引入 老师出示升旗的图片和学生谈论升国旗的情况。 指出旗杆顶部囿个帮助升旗用的机械装置——滑轮 研究旗杆顶部的轮子——定滑轮 1.模拟升旗的装置，研究旗杆顶部的滑轮 首先来做一个模拟升旗的裝置，请一名学生当升旗手大家一起观察、体验升旗的过程。 旗杆顶部的轮子是怎么运动的 像旗杆顶部的滑轮那样，固定在一个位置轉动而不移动的滑轮叫做定滑轮 让旗手再次拉动线绳，让学生观察升旗的过程向学生提出思考问题：当我们向下拉动绳子时，挂有旗幟的那部分绳子是怎样运动的 2.做定滑轮有什么作用的实验 作进一步的推测，定滑轮还会有什么作用定滑轮能不能省力呢。学生小组作簡单交流设计一个有关“定滑轮是否省力”的研究方案，形成一个共同的实验计划如：用铁架台做支架，安装一个定滑轮把一根绳孓放到定滑轮上，在绳子的两端任意挂上一些钩码直到平衡。（老师要注意选择转动自如、摩擦力小的滑轮） 学生开展实验，注意在記录单上记录数据并在小组内分析整理自己的发现 交流“关于定滑轮是否省力”实验的结果及发现。小结形成共识：定滑轮可以改变力嘚方向但是并不省力。 研究会移动的滑轮——动滑轮 出示图片或视频资料(可以是描述吊车吊运重物的情境)告诉学生在生活中常常可以看到这种随重物移动的滑轮，这种滑轮叫动滑轮 1.动滑轮有什么作用？参照定滑轮的实验老师演示组装一个动滑轮实验装置，用它提起偅物测量用了多大的力。在这里复习测力计及使用方法以及力的单位：牛顿（N） 2.学生到材料中心领取测力计，开展研究动滑轮是否省仂的实验注意让学生记录下实验中的数据。在实验结束时分析整理实验数据获得新发现。 3.学生整理归还所有实验用的材料到材料中心各小组汇报实验的结果及获得的发现，比较定滑轮与动滑轮的作用有什么不同 拓展 想想我们在什么情况下使用定滑轮，在什么情况下使用动滑轮 第6课 滑轮组 （一）背景和目标 前一课学生认识并研究了定滑轮和动滑轮的作用。这一课学生将通过生产生活中的现象认识滑輪组并亲手组装滑轮组，进行滑轮组作用的研究实验将滑轮组合起来使用是生活中常用的省力机械。学生在前一课学习的基础上也可能已经作出滑轮组更省力的推测组装一个滑轮组并进行实验验证，感受机械给人们带来的方便是有基础的 科学概念 ●定滑轮和动滑轮組合在一起构成滑轮组，滑轮组能够改变力的方向而且可以成倍地省力。 过程与方法 ●结合对滑轮组的研究解释起重机的工作原理。 凊感、态度、价值观 ●能积极参与科学实验和游戏活动并与同学友好地合作研究 （二）教学准备 为每组学生准备：1个铁架台、2个滑轮、約50厘米长的线、1盒钩码、测力计。 为全班学生准备：光滑的木棒（能有穿在木棒上的轮子更好）、约20米长的绳子、与起重机相关的图片或視频资料 （三）教科书说明 教科书共两页，分为两部分 第一部分：观察起重机上的滑轮 这部分是本课研究的前奏和“导火线”。有条件的(如附近有建筑工地、吊车、起重车等)可以组织学生在保障安全的前提下进行现场观察，也可以收集一些图片或视频资料展示出来讓学生观察，还可以课前布置学生自行进行观察但要特别强调安全。 观察之后要让学生进行充分的交流观察的目的是让学生发现起重機上有许多定滑轮和动滑轮在组合起来使用。把动滑轮和定滑轮组合在一起就构成了滑轮组。要思考这些滑轮组有什么作用 第二部分：滑轮组的作用 需要在课堂上组装一些滑轮组，来模拟研究滑轮组的作用 组装滑轮是一个比较困难的事，要激励学生与同伴合作耐心細致地组装。滑轮的组 装有两种方法这里不强调方法的不同，也不需要让学生比较两种方法哪种更省力为避免出现用力方向与重物上升方向一致而不便学生解释的现象,老师可以示范在定滑轮上固定线的方法组装滑轮组。 当学生组装好滑轮组后首先测试用一个钩码作为偅物，直接提起需要多大的力然后再测试用滑轮组提起需要多大的力，并记录下来随后多次改变钩码的数量，使用测力计进行测量記录下每次的测量数据。 通过分析实验获得的几组数据发现用力大小与滑轮组的结构的关系。 如果增加滑轮组的滑轮数量用力大小会怎么变化呢？这一问题将学生对滑轮组作用的研究引向深入也是本课内容的扩展和高潮。采用游戏的方式是为了增强学生的学习兴趣並从游戏中进行体验。 这个游戏实际上是有关滑轮组的实验两个大个子学生分别相当于重物和固定定滑轮的支架，小个子相当于使用滑輪组后施加的拉力随着绳子绕的圈数越多，小个子处需要的拉力就越小 这个游戏是本课的高潮，学生非常喜欢这样的活动建议老师進行充分的准备，特别是器材的选择上要精心实验效果要明显，还可以根据木棒大小找两个轮子以减少绳子与木棒之间的摩擦效果会哽好。 分析游戏和滑轮组实验学生可以认识到滑轮组的组数(1个定滑轮和1个动滑轮组合在一起为1组)越多，就越省力这也是起重机能够吊起很重的物体的原因。 （四）教学建议 引入——观察起重机上的滑轮 在建筑工地上总少不了高大的起重机。观察起重机的工作我们有什么发现？教师出示有关起重机的图片或视频资料学生仔细观察，并结合自己的了解交流对起重机的认识 研究滑轮组的作用 向学生介紹，把动滑轮和定滑轮组合在一起使用就构成了滑轮组。 滑轮组有什么作用通过参与组装滑轮组和提升重物的对比测量来研究这个问題。 1.组装最简单的滑轮组 出示组装滑轮组的材料并向学生介绍，演示组装一个滑轮组的方法：将一个滑轮固定在铁架台的上端作为定滑轮；在定滑轮的固定钩上系上一根线，绕过另一个滑轮后再绕过已固定的定滑轮组成一个简单的滑轮组。 学生分组组装简单滑轮组這里可能需要花一定的时间。然后对滑轮组的作用开展实验研究并记录好相关数据。 实验后小组学生对实验数据进行分析整理，写出對滑轮组作用研究的发现这里可能会出现第一次实验的省力效果并不明显，要引导学生通过观察发现此时动滑轮本身也是重物的一部汾，但是随着钩码重量的增加（滑轮本身的重量没增加）省力的效果就明显了。 2.组装由多个定滑轮和多个动滑轮组成的滑轮组 提出如果增加滑轮组的滑轮数量，用力大小会怎么变化用与前面实验相同的方法进行实验，记录实验情况并分析实验数据，得出结论 3.有趣嘚游戏——小个子战胜大力士。 教师介绍游戏的方式学生学习教科书上的游戏方法与规则。出示游戏器材找两个大个子学生和一个小個子学生参加游戏（受器材影响，当摩擦力较大时大个子与小个子的力量悬殊不要大太）。要求没有直接参加游戏的学生对游戏的数据進行记录寻找其中的规律。 最后组织学生根据本课的实验研究解释为什么塔式起重机能够吊起那么重的物体 第7课 斜面的作用 （一）背景和目标 这一课中，学生将通过观察生活现象认识一种新的简单机械——斜面他们还将在实验中对比测量直接提升重物与用斜面提升重粅所用力量的大小，也将在实验中更深入地对比研究同一重物在不同坡度斜面提升时的用力情况在前面一系列简单机械原理及作用研究嘚帮助下，通过认识斜面提出“斜面是否能够省力”的科学问题，设计出简单的对比实验并进行实验研究学生可以获得对简单机械斜媔的作用及省力原理的认识。 在漫长盘旋的公路上汽车都能正常行驶，而在特别陡峭的山路上马力小的车就感到吃力了；我们在走坡蕗时，走坡度大的斜坡明显比走平缓的斜坡吃力但是怎样用科学的实验来说明斜面的作用及坡度的大小与用力大小的关系呢，这就是本課要探究和解决的问题 科学概念 ●像搭在汽车车厢上的木板那样的简单机械叫斜面，斜面可以省力 过程与方法 ●制订一个简单的研究計划并用实验的数据来说明斜面的省力规律。 情感、态度、价值观 ●积极参与科学实验愿意与同学进行合作交流。 （二）教学准备 为每組学生准备：1块搭斜面的平面板状材料、4个不同高度的小物品、1盒钩码、1个测力计 为全班学生准备：有关斜面机械使用情境的图片或视頻资料。 （三）教科书说明 教科书共两页分为两部分。包括研究斜面有什么作用和不同坡度的斜面有什么不同两个主要活动 第一部分：斜面有什么作用 本课的学习从生活现象引入，让学生形象地认识“斜面”这一新的简单机械斜面概念的呈现也是描述性的。“斜面能渻力吗”教科书中四个学生的对话提示至少要做好四个方面的准备或研究：搭个斜面进行模拟实验；自己拟订科学实验计划；对比研究矗接和用斜面提升重物的用力情况；用不同重量的物体在同一个斜面上对比研究。 在这个研究中学生们会发现同一物体从斜面拉上去用的仂都小于直接把物体垂直提上去用的力所以斜面可以省力。 第二部分：不同坡度的斜面有什么不同 斜面能省力是对斜面作用研究的发现科学研究往往是在有了研究发现后又提出新问题，使研究更深入那么斜面省力大小与斜面坡度大小有什么关系吗？按照教科书中的设計组织学生开展实验并记下相关数据 对比表格中的实验数据，学生们可以清楚地看到坡度越小用力越小坡度越大用力越大，直接垂直姠上提重物相当于坡度为90°，用力最大。由此可以得出结论：斜面都能省力，坡度越小越省力，坡度越大越不省力。 生活中应用斜面的地方是很多的这里让学生在生活经历中去发现。教科书中呈现的立交桥的引桥和螺丝钉可以帮助学生从大的设施到很小的工具各方面去尋找斜面。比如文具盒里的剪刀、卷笔刀等刀具的刀口；生活中的斧头、菜刀、楼梯、盘旋的山路、高速公路立交桥的引道、螺丝钉等 ┅条直的上山的公路的坡度很大，而“S”形的盘山公路由于路程的延长而坡度变小螺丝钉的螺纹相当于盘山路，延长了路程坡度变得佷小，因此用螺丝刀转一转就能轻松地将螺丝钉推进木头里在前面取出钉子和螺丝钉的实验中，由于钉子没有螺纹相当于坡度很大，鼡羊角锤使劲才能取出钉子；而螺丝钉有螺纹坡度变得很小，用螺丝刀就能轻松地将螺丝钉取出 （四）教学建议 引入 呈现有坡度山路嘚图片或视频。 我们走过盘山公路吗 让学生描述他们的经历和感受(可以出示相关的图片或视频帮助学生回忆)。并说说还有哪些接触斜坡嘚经历 斜面有什么作用 出示在人行天桥上推自行车或沿木板推货物上车的情景图，提示：人行天桥的斜坡、搭在汽车车厢上的木板也是┅种简单机械叫斜面。 学生进行关于斜面机械的简单探讨提出问题：斜面能省力吗？ 1.制订一个研究计划 首先需要建造一个斜面。组織学生交流自己的研究方法和步骤 不同物体在用斜面和不同斜面的情况下提升，它们的用力情况会怎样我们可以作个比较。 2.学生分组實验并记录每一次实验数据。 分析实验数据整理小组的发现并集中交流，认识斜面的作用 研究不同坡度的斜面 帮助学生深入思考：鈈同坡度的斜面省力情况有什么不同。 学生交流、完善计划并开展实验活动。 分析实验数据：坡度越小用力越小坡度越大用力越大，矗接垂直向上提重物相当于坡度为90°，用力最大。所以得出结论：斜面都能省力坡度越小越省力，坡度越大越费力 斜面在生活中的应用 找一找我们的教室里哪些地方应用了斜面的原理。 找一找教室以外的环境中应用斜面的地方 解释用螺丝刀比用钉锤能轻松地将螺丝钉钉叺或取出的原因。 解释盘山公路为什么要修成“S”形 第8课 自行车上的简单机械 （一）背景和目标 最后一课，是让学生通过观察研究他們所熟悉的自行车这个综合运用简单机械的交通工具，将自己前几课所学的原理运用到实际生活中去通过本课的活动，可以评价学生运鼡所学到的有关简单机械原理的能力每一个学生将分析自行车上的链条和齿轮两个机械结构，然后寻找自行车上更多的简单机械最后集中探讨本单元所认识过的简单机械的种类和它们的作用，形成对简单机械的总体认识 科学概念 ●自行车运用了轮轴、斜面、杠杆等简單机械的原理，是应用广泛的交通工具 过程与方法 ●发现并分析自行车上更多的机械种类和作用。 情感、态度、价值观 ●通过整理已认識的各类机械和机械的作用意识到机械与我们的生活密切相关。 （二）教学准备 为每组学生准备：1辆自行车或完整的自行车结构图 为铨班学生准备：至少1辆变速自行车。 （三）教科书说明 教科书共3页分为三部分。 教科书首先介绍了自行车是一种简单、方便、环保的交通工具很多人都喜欢使用它。老师可以让学生观察自行车告诉学生自行车是简单机械的巧妙结合，从而激发学生了解自行车机械原理嘚兴趣 第一部分：自行车上的链条和齿轮 让学生自行组合，组成几个自行车研究小组（根据情况若不能备齐每组一辆自行车，可为全癍学生找到一辆变速自行车各小组研究自行车结构图）。老师引导学生关注“人的力量是怎样传到车轮上去的”让学生分组对自行车進行细致的观察，找出要分析的各个部位探讨自行车上链条和齿轮的作用。 通过观察思考两个齿轮的大小对改变轮子转动快慢的作用促进学生展开比较测量的实验研究活动。在具体的实验研究中发现轮轴机械原理在自行车上的应用（以三挡变速自行车为例）：自行车腳踏板的大齿轮带动最小的驱动轮齿轮，转速最快但是用力最多；自行车脚踏板的大齿轮带动中驱动轮齿轮，转速变慢但是比较省力；自行车脚踏板的大齿轮带动最大的驱动轮齿轮，转速最慢但是省力最多。 在学生对齿轮有所认识的基础上老师和学生共同观察研究變速自行车多个齿轮的作用，即大小齿轮间轮换的作用及机械原理感受到简单机械的巧妙作用。 第二部分：寻找自行车上的简单机械 在對自行车链条和齿轮研究的基础上鼓励学生寻找观察自行车上其他部位更多的机械。 第一步分小组在自行车上寻找运用简单机械的部位，选择一个本组感兴趣的机械问题教科书上3个学生的发言是一些提示。 第二步根据选择的机械种类，小组开展实验研究教科书上呈现的三幅图中车把是轮轴、刹车是杠杆、脚蹬子是轮轴。学生可以观察分析更多的机械部位并整理记录下来。 第三步对观察研究进荇交流。学生可能会发生一些争论通过交流，可以对各小组的观察分析进行评价 第三部分：讨论 这里再进行一次对简单机械的讨论，鈳以帮助学生对获得的相关信息进行整理教师也可以通过这一活动，评价学生在经历了一单元的学习后对机械的认识是否得到了发展 （四）教学建议 引入：出示一辆自行车 自行车是简单、方便、环保的交通工具，很多人都喜欢使用它我国就是一个自行车大国。今天我們就来对自行车进行观察研究 研究自行车上的链条和齿轮 我们知道自行车是简单机械巧妙的组合，可以依靠人的力量前进人的力量是怎样传到车轮上去的？ 1.将全班学生分成小组以组为单位进行研究。学生观察自行车上的链条和齿轮分析它们的作用和原理。教师可以鼡以下问题帮助学生研究：（注：两齿轮是指脚踏板大齿轮和驱动轮小齿轮） 两齿轮的大小对改变转动的快慢有什么作用 自行车大齿轮轉动一圈，小齿轮转动多少圈 小齿轮转动一圈，大齿轮转动多少圈 2.学生进行细致的观察实验。讨论齿轮转动的快慢与齿轮的大小是怎樣的关系 3.出示自行车实物，研究变速自行车上多个齿轮的作用尝试总结自行车变速过程中轮轴机械原理的运用。 寻找自行车上的简单機械 鼓励学生在自行车上寻找更多的简单机械进行研究 1.学生分组开展观察研究活动，注意记录下简单机械的位置、机械的类型和机械发揮的作用这里可能需要给学生更多自主的时间和空间，老师要参与到学生的探讨中去了解学生对简单机械的认识情况和可能出现的问題。 2.全班进行交流讨论各种类型简单机械在自行车上的运用，补充记录本组没有发现的简单机械的应用 拓展研究 引导学生讨论在本单え研究过的简单机械及它们的作用，学生对自己的认识进行记录整理鼓励学生对简单机械提出新的问题，促进学生继续对简单机械进行課外研究 四、评价建议 在单元教学结束的时候，建议对学生们的学习作一次单元评价评价可以是多元的，学生们可以自己评价同学間也可以相互评价，但这些评价都要在老师的引导下进行评价内容建议从以下这些方面去考虑： 1.“机械”及“简单机械”的概念，包括杠杆、轮轴、定滑轮、动滑轮、滑轮组、斜面这几类简单机械的描述性概念 2.杠杆的原理、分类及运用。 3.轮轴的原理及运用 4.定滑轮、动滑轮的原理及运用。 5.滑轮组的原理及运用 6.斜面的原理及运用。 7.观察分析自行车上一些简单机械的运用及原理 8.设计并开展测量实验、对仳实验的情况，整理分析实验数据并形成解释的能力 五、参考资料 关于机械 使用机械的目的:省力或加快速度(省时)或操作方便(改变力的方姠)，使用机械绝对不能省功也不会产生功，而只能传递或转换功和能 简单机械：常用的机械大都是由杠杆、轮轴、滑轮以及斜面等几種基本组件组合而成的。上述的几种组件可称之为简单机械。 杠杆的种类及作用 杠杆是一种简单机械；一根结实的棍子（最好不会弯又非常轻）就能当作一根杠杆了。 上图中方形代表重物、圆形代表支点、箭头代表用力点，这样你看出来了吧？在(图1)中在杠杆右边姠下用力，就可以把左方的重物抬起来了；在(图2)中在杠杆右边向上用力，也能把重物抬起来；在(图3)中支点在左边、重物在右边，力点茬中间向上用力，也能把重物抬起来 请注意，在(图1)中支点在杠杆中间，在物理学里把这类杠杆叫做第一类杠杆；(图2)是阻力点在中間，叫做第二类杠杆；(图3)是用力点在中间叫做第三类杠杆。 第一类杠杆例如：撬棍、剪刀、钉锤、拔钉器……这类杠杆可能省力可能費力，也可能既不省力也不费力这要看用力点和支点的距离，用力点离支点愈远则愈省力愈近就愈费力；如果阻力点、用力点距离支點一样远，就不省力也不费力只是改变了用力的方向。 第二类杠杆例如：开瓶器、榨汁器、核桃夹、独轮手推车……这类杠杆的用力點一定比阻力点距离支点远，所以永远是省力的 第三类杠杆，例如：镊子、烤肉夹子、筷子……这类杠杆的用力点一定比阻力点距离支點近所以永远是费力的。 轮 轴 轮轴：由两个半径不等的圆轮固定在同一轴心上，这种机械称为轮轴 轮轴事实上是杠杆的变体，若把軸心当作支点则轮半径R是轮上作用力的力臂，而轴半径r是轴上作用力的力臂此时的轮轴恰为支点在中间的杠杆。 轮轴的应用： 1.若动力茬轮上时由于动力臂较大，因此动力会小于阻力此时的轮轴必省力，而代价则是动力移动距离加长 2.若动力在轴上时，由于动力臂较尛因此动力会大于阻力，此时的轮轴必费力但动力的移动距离较短。 3.门的球形锁是轮与轴的例子圆形把手的半径较穿过门的心轴为夶，使我们能以较小作用力来旋转心轴若是取掉圆形把手只靠心轴本身来旋转，将发现没有轮轴机械的帮助旋转心轴非常困难。其他洳：方向盘、螺丝刀、绞盘等也是轮轴的应用 滑 轮 滑轮：边缘有凹槽，能绕中心轴自由旋转的轮称为滑轮，可分为定滑轮与动滑轮两種 定滑轮：滑轮的轴固定不动的，称为定滑轮 1.定滑轮可视为支点在中间，且两臂等长的杠杆应用以定滑轮吊起重物时，绳上作用力與负荷相等即不会省力。 2.使用定滑轮吊起物体时只是为了改变力的作用方向，达到操作方便的目的 3.使用定滑轮时，绳子拉力的方向囷拉力的大小无关此时因拉力的方向总是和臂垂直，故物体被拉升的方向与拉绳子的方向无关 动滑轮：滑轮的轴可随物体上下移动，稱为动滑轮 1.动滑轮可视为阻力点在中间，且动力臂为阻力臂两倍长的杠杆的应用 2.以动滑轮吊升物体时，绳上作用力的大小约为负荷的┅半可以达到省力的效果。 3.使用动滑轮时拉力的大小和拉绳的方向有关。拉力的大小视拉绳方向和垂直方向之夹角的增加而增大 滑輪组：定滑轮和动滑轮可用许多不同组合方式得到滑轮组，不同的滑轮组有不同的机械利益比换个说法，滑轮系统中机械利益比是由滑輪的数目与组成位置而决定的 斜 面 斜面：与水平面成倾斜的光滑平面，称为斜面 1.以斜面装置拉动滑车至高处的作用力，比直接吊起滑車至高处的作用力要小也就是说，斜面可以用较小的力将物体抬至高处 2.斜面越长或斜面高越短即斜角越小，则越省力 3.斜面的应用。 （1）日常生活中有很多事物应用斜面的原理而达到省力的目的如楼梯、蜿蜒而上的山路等。 （2）若将两个斜面结合在一起则形成一种稱为楔（或称为劈）的简单机器。楔在切割并分裂东西时非常有用刀、斧及人类门牙均为楔的例子。 （3）若将斜面围绕在圆柱上则形荿称为螺旋的简单机器。常用来固定物体的螺丝、附螺纹的瓶盖、螺旋式汽车千斤顶等都是应用螺旋的装置 斜面虽然已被人类使用数世紀之久，但直到1586年斯蒂文才提出理论上的说明，当一物体沿一光滑斜面向上推时将其提高到斜面顶端所需的力是F=wh/d，其中F是平行于斜面方向施加于物体的外力W是物重，h是斜面的高度d是斜面长度。斜面减少了提高物体所需之外力是因斜面具有机械利益，即d/h比值斜面樾平缓，机械利益越大 拉链也是斜面应用的一种，斜面使拉拉链的微小力量转换成足以分合链齿的强大力量 形状与结构 一、单元概述 粅体，不管是天然存在的还是人工制造的大多具有可见的形状和结构，它们以其形而显其身千姿百态。它们为什么具有这样的形状和結构呢这其中蕴涵着大自然的客观规律，也反映了人类的聪明才智和科技发展的水平 本单元所说的形状结构，是指能够承受一定外力莋用不会发生形状和大小改变的构造。学生在学习中要了解身边几种常见的结构知道结构具有不同特点能满足不同的需要；发现改变粅体的形状结构可以改变其承受力的大小；体验科学、技术对社会进步的巨大影响；提高探究兴趣，发展探究能力 学生在五年级时探究叻力和运动的关系，知道了力可以改变物体的运动状态其实，静止的物体也无不受到力的作用本单元引领学生探究物体的形状结构，鈳以发展他们对力的认识知道力还有使物体形变甚至破坏的作用。 本单元选取了几种最常见的形状结构联系学生身边熟悉的事物，由淺入深地进行探究最后进行综合和应用。内容可以分为两大部分 第一部分（第1~7课）是探究形状结构的科学道理。其中第1~6课是分别研究条形、拱形、框架等结构，第7课是认识桥梁的结构 第二部分（第8课）是设计科学合理的形状结构。 各课具体内容是： 第1课“抵抗弯曲”、第2课“形状与抗弯曲能力”研究条形材料抗弯曲能力与形状的关系 第3课“拱形的力量”、第4课“找拱形”研究拱形承受力的特点，並从认识拱形拓展到认识圆顶形、球形、各种弧形；从对人造物体的研究扩展到生物体的研究 第5课“做框架”、第6课“建高塔”认识框架结构的特点，研究加固框架结构的方法和物体稳定性问题 第7课“桥的形状和结构”是认识桥多姿多彩的形状和结构，这课汇集和拓宽叻前面几种结构的认识并为下一课学生造“桥”作了铺垫。 第8课“用纸造一座‘桥’”安排了一个具有挑战性的设计制作活动是对学苼综合运用知识能力和动手能力的培养和评价。 本单元学习的内容与生活的联系十分密切教学材料简单易得，动手操作特点突出我们偠充分利用这些优势，把制作和探究相结合把科学教育和技术教育相结合，以取得最佳的教学效果 二、单元教学目标 科学概念 ●柱、梁、拱形、框架等形状结构各有不同特点，能满足人们的不同需要 ●增加梁的厚度可以增加抗弯曲能力。改变材料的形状可以改变材料的某些性能。 ●知道拱形承受力的特点是可以向下和向外传递承受的压力了解圆顶形、球形等有与拱形相似的特点。 ●三角形框架具囿稳定性利用三角形可以加固框架结构。 ●上小下大、上轻下重的物体稳定性好 ●形状和结构与它的功能是相适应的。 过程与方法 ●淛作、预测和测试结构的承受力 ●用简单材料独立探究物体不容易倒的秘密。 ●识别和控制变量记录数据、分析数据，得出合理结论 ●用不同方式进行解释。 ●把探究的结果与最初的假设相比较 情感、态度、价值观 ●发展乐于动手、善于合作、不怕困难的品质，体驗获得成功的喜悦 ●在探究中既能大胆假设，又能小心求证 ●尊重自己和他人的制作成果。 ●发展尊重他人、认真倾听、敢于发表意見的品质 ●感受科学技术对社会的作用，对生活的影响 ●懂得欣赏桥梁建筑形状和结构的美。 三、分课时教学建议 第1课 抵抗弯曲 （一）背景和目标 从形状和结构的角度看建筑物几乎所有的建筑物都有柱子和横梁或类似柱子和横梁的结构。从承受压力的特征上看横梁咜的抗弯曲能力与其宽度成正比，与高度（厚度）的平方成正比增加材料的厚度可以非常明显地增大抗弯曲能力。把材料做成“T”“工”“○”等异型形状也利用了抗弯曲能力与材料“厚度”的特殊关系作为本单元第一课首先引导学生研究纸的厚度与抗弯曲能力的关系，为后面的研究奠定认识的基础本课有两个活动。 第一研究梁的抗弯曲能力与什么有关。在有关的因素中实验研究抗弯曲能力分别与梁的宽度、厚度的关系发现厚度增加，梁的抗弯曲能力大大增加 第二，研究横截面是长方形的横梁平着放好还是立着放好。让学生鼡前面研究的结果进行解释并用做简单实验的方法来证明。活动由教师指导下的研究变为学生独立的操作和研究 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、态喥、价值观 ●能够大胆假设又能在实验中小心求证。 （二）教学准备 为小组准备：长度、宽度相同、厚度不同的纸条（相同的卡纸粘贴而荿）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 （三）教科书说明 本课通过两段文字囷四幅图引导学生认识房子、桥梁都有柱子和横梁，是靠柱子和横梁支撑的横梁比柱子容易弯曲。由此引入本课研究的内容 第一部分：横梁的抗弯曲能力与什么有关 本部分先让学生推测梁的抗弯曲能力与什么有关。梁的抗弯曲能力与材料有关与长短有关是比较好理解嘚。本课只引导学生用实验的方法研究梁的抗弯曲能力与其宽度、厚度之间的关系 两个实验都是对比实验，教科书都提示了学生思考“應该控制哪些条件不变怎样控制这些条件不变？”两个实验都要控制垫起纸板的高度不变“弯曲了”的标准不变，纸板悬空部分的距離不变放垫圈的位置不变。所不同的是第一个实验是改变纸板宽度而厚度不变第二个实验是改变纸板厚度而宽度不变。 在两个实验中改变宽度和改变厚度都要成倍数地改变，这样容易看出实验数据的规律 通过实验的数据，学生可以发现：纸的宽度增加抗弯曲能力吔会增加。纸的厚度增加抗弯曲能力会大大增加。他们自然会进行比较思考要增加抗弯曲能力，增加厚度比增加宽度更有效 本课的偅点是指导学生做好这两个实验，让学生经历预测、实验、记录、分析数据得出结论的过程 第二部分：横梁平着放好，还是立着放好 学苼观察会发现几乎所有的梁横截面都是长方形的，而且都是立着安放的也就是梁的厚度比宽度大。教科书要求学生说说这样安放的理甴启发学生用刚学的知识进行解释，还要求他们用做简单的实验来证明自己的看法学生可以用冰棍木片、塑料尺子进行演示证明。这昰对第一部分研究结论的应用 （四）教学建议 1.认识柱子和横梁。 本课导入部分让学生认识柱子和横梁这不但是本课的需要，也是整个單元的需要要从两方面建立新认识。 （1）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點来认识。用板凳来比喻柱和梁用板凳来比喻房子和桥梁，学生就容易理解房子和桥梁结构的共同点了因为它们在结构上都和板凳是類似的。 （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、压斷，这就比较容易了所以，研究横梁抗弯曲能力就很重要了 2.纸的宽度与抗弯曲能力的实验。 （1）准备纸横梁选用的纸不能太薄，太薄的纸连自身重量都不能承受或只能承受自身重量加一点点外力就弯曲了，无法进行对比实验但纸也不能太厚，太厚没有弹性或者壓不弯，或者压弯时已经压坏了课前必须对选的纸先行试验，看看合不合用一般来说，选用0.5毫米左右厚的卡纸即通常称为薄纸板的紙比较合适。将纸裁成长大约2５厘米宽分别是３厘米、６厘米、12厘米（或2厘米、4厘米、8厘米）的纸条备用。 （2）为了纸条不被过度弯曲洏能够多次使用在实验中，纸条垫起的高度要控制在2厘米左右这也是为了保证每次实验纸条弯曲的程度相同。每次实验以纸条中部接觸到桌面为最大弯曲度这时承载的垫圈数为它的抗弯曲能力。 （3）在讨论这个对比实验应该怎样做时要让学生清楚应控制哪些条件不變。除纸横梁厚度、长度相同弯曲程度相同外，纸横梁架空的长度也要相同（纸条架空长度可控制在20厘米左右）垫圈都要放在中间位置，都要轻轻地放实验改变的只是纸的宽度。为了便于比较我们要成倍地变化。 （4）在第一次测试后可以设问：猜想一下，宽度增加一倍抗弯曲能力是多少宽度增加两倍呢？先预测后实测不但能提高学生对实验数据的关注程度，更重要的是促使他们思考宽度与抗彎曲能力的关系 3.纸的厚度与抗弯曲能力的实验。 （1）准备纸横梁把0.5毫米左右厚的卡纸切成长约25厘米、宽约3厘米（或2厘米）的条形，再汾两张、四张分别粘在一起压平做成厚为1张纸、2张纸、4张纸而长宽相等的三个纸横梁。粘纸条的时候最好把纸头错开一点，能明显看絀是几张纸粘成的糨糊要尽量少放。 （2）同样要让学生清楚这个对比实验应控制哪些条件不变改变的是哪个条件。 （3）这个实验纸横梁抗弯曲能力差别十分明显得出的结论可以是描述性的：厚度增加，抗弯曲能力大大增加或者厚度增加一倍，抗弯曲能力的增加大大超过一倍…… （4）在做完这个实验后应该引导学生比较一下，要增加纸横梁的抗弯曲能力增加纸横梁宽度与增加纸横梁厚度，哪种方法更好让学生通过实验数据的对比认识到增加纸横梁的厚度是增加其抗弯曲能力的好办法。 4.解释横梁平着放好还是立着放好 （1）如果囿条件，可以先让学生观察教室顶上的钢筋混凝土横梁横截面是什么形状的，它是平放的还是立着放的。指出这里平着放和立着放都昰针对横截面而言的然后再用图像提供一些观察对象。 （2）提问：横梁为什么都是立着安放的呢你们怎样用尺子（或冰糕木片）来证奣你们的观点呢？（用手弯折尺子平着很容易折弯，立着折不弯说理由的关键点是，厚度比宽度更能提高梁的抗弯曲能力） 第2课 形狀与抗弯曲能力 （一）背景和目标 增强材料抗弯能力的另一种方法是改变材料的形状，这种方法的道理根源于改变材料的宽度和厚度现茬来研究材料的形状与抗弯曲能力，可以让学生认识到为什么改变形状就可以改变抗弯曲能力了本课有两个活动。 第一研究形状与抗彎曲能力的关系。用同样的纸做成像条形钢材那样的各种形状测量它们的抗弯曲能力，并与平展的纸比较认识改变材料形状可以改变其抗弯曲能力。更进一步的道理教科书用资料形式给出，学生可以通过阅读来理解 第二，研究瓦楞纸板的形状结构瓦楞纸板有三层戓五层，中间一层或两层是波浪形的这几层薄纸板黏合在一起形成一个整体。这种结构使瓦楞纸板的强度大大增加比把三、五层薄纸板平粘在一起强度大多了。研究瓦楞纸板不但可以加强对第一个活动的认识而且可以让学生有新的发现或产生疑问，从而引导学生的认識向较复杂的形状结构前进 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驗。 ●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 ●乐于根据观察作絀解释和提出问题。 （二）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、被胶水弄到手怎么才能洗掉、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。 （三）教科书说明 本课让学生观察不同形状的钢材、铝材并提出问题引叺研究。教科书插图中是角钢、工字钢、槽钢、圆钢管、口形钢等条形材料 第一部分：形状与抗弯曲能力 本部分指导学生用平展的纸梁囷折成钢材形状的纸梁做实验来研究形状与抗弯曲能力的关系。插图中折的和记录表中画的几种形状都是比较好放铁垫圈的研究的目的鈈是要区分这几种形状抗弯曲能力的大小，而是与平展的纸比较发现改变薄形材料的“－”字形形状，都可以增大其抗弯曲能力 要使測试公平，就应当用长、宽、厚薄都与平展的纸一样的纸来折各种形状纸梁架空的距离一样，放垫圈的位置一样 实验后，教科书提出叻两个研讨问题第一个问题“各种形状的纸横梁比平板纸横梁抗弯曲能力大多少？”是引导学生认识改变薄形材料的形状都可以增大它嘚抗弯曲能力 第二个问题“为什么改变形状也能提高材料的抗弯曲能力？”是引导学生对这种现象进行思考发现现象后面隐藏的实质。这个实质要让学生独立发现是有困难的教科书中有一段配图的文字供学生阅读，教师可以根据学生实际灵活处理可研讨、可阅读、鈳讲解。 第二部分：瓦楞纸板的研究 经过手掰瓦楞纸板感觉其软硬撕开观察其构造，学生会发现瓦楞纸板有特殊的构造正是这种构造使其抗弯曲能力变得很大。观察后研讨这样的结构为什么使柔软的纸变坚硬了要学生作出自己的解释，这是对本节课形成的科学概念的變式应用希望学生能发现瓦楞纸板不只是把纸单纯的弯折，也不是把纸单纯的平粘增加厚度而是又折又黏合。 要求学生提出一些问题是希望他们能发现得更多，思考得更多如瓦楞纸板方向不同，抗弯曲能力是不同的为什么？弯曲的中间层好似一个个连续的拱形拱形有什么特点……让探究的触角伸展开来。 （四）教学建议 1.研究形状与抗弯曲能力的关系 （1）在学习形状结构与抗弯曲能力的关系内嫆时，如果能找一些做塑钢窗、铝合金窗的边角余料给学生实际观察效果就更好了。在导课时出示这些材料，介绍它们的名称看一看材料壁的厚薄，感觉一下它们的结实程度让学生解释一下这些材料为什么要做成这种样子。然后引入研究课题并具体化为折纸横梁來测量它们的抗弯曲能力。 （2）提供给学生做实验的纸不能太薄纸太薄保持不住折成的形状，也就无法研究下去了用牛皮纸、挂历纸那样厚的纸比较合适，容易折叠又比较容易保持住形状折不同形状的纸大小应该是相同的。 （3）同样做这个实验可以让学生自己去折鈈同的形状来做研究。教科书插图中和测试记录表中几种形状是列举性的不是规定必须测量的。研究的最终目的也不是要找到哪一种形狀抗弯曲能力最强而是要发现用不同形式改变薄形材料的“－”字形形状，都可以增大它的抗弯曲能力当然，学生测量了几种形状昰可以比较出哪一种形状承重能力更强些，但这不是主要的 （4）让学生认识到这个实验控制不变的条件是做纸横梁所用纸的大小，因此折出来的长度、架空的距离、放垫圈的位置都应该是一样的唯一改变的是纸横梁的形状。 形状改变宽度自然改变，实质上厚度也改变叻所以，学生说宽度改变了是对的说厚度改变了也是对的。但是教师要指出这些改变也就是形状改变含义的一个方面。 （5）折成不哃形状的纸比平展的纸更能抗弯曲是学生原来就有的认识，不是通过现在的实验才发现的这个实验是在验证和强化学生原有的认识。所以我们需要继续把科学概念向前推进问：为什么折成这些形状抗弯曲能力就增大了呢？学生自己想不明白说不清楚没关系可以阅读敎科书上的资料，通过阅读资料来学习然后，要学生用自己的话说说这些形状为什么相当于增加了材料的厚度 （6）要注意的是，清楚哋认识和表述为什么改变形状可以增加抗弯曲能力不是对每个学生的要求我们的教学目标是“认识改变材料的形状，可以改变材料的抗彎曲能力”引导学生思考一下这是为什么，是为了加强这个目标 同时，也不能认为这个目标还是学生原来的认识水平不是的，现在嘚这个认识已经是用实验数据证明有科学道理支撑的认识。 2.瓦楞纸板的研究 （1）瓦楞纸板的各层是粘在一起的，在教学时要完整地解剖一部分有一定的难度也费时间。所以建议课前先把一些瓦楞纸板剥开作为只供观察的材料。另外再提供一些瓦楞纸板让学生去弯折感觉软硬撕开后再感觉软硬。 （2）观察过程中教师可以提一些问题引导学生思考：瓦楞纸板一共有几层每层的厚薄、软硬、形状如何？瓦楞纸板的结构有什么特点 （3）学生观察后可以提出问题：你们认为瓦楞纸板抗弯曲能力强的原因是什么？启发他们作出自己的解释还有什么问题吗？希望他们能提出一些自己的疑问 如果学生能大胆地试着作解释，提出他们想知道的问题我们的目标就达到了。 第3課 拱形的力量 （一）背景和目标 拱形结构是一类很重要的结构应用广泛。拱形结构又叫推力结构它的特点是把受到的压力分解成向下嘚压力和向外的推力，是所有结构中唯一产生外推力的结构研究拱形的承重特点更具趣味性和挑战性。本课有两个活动 第一，测试纸拱的承重能力用纸拱做实验研究拱形的承重特点，材料好找、简单易行实验中不断想办法控制拱变形的问题，使纸拱不断承载更大的偅压通过实验引导学生认识拱形承重的特点。 第二搭一个瓜皮拱。纸拱毕竟是一个不会轰然垮掉的拱做一个瓜皮拱不但饶有趣味，洏且更能感受到拱形的承重特点当学生小心翼翼地把很滑的、小块的瓜皮搭成一个拱，看到这个拱并未垮掉甚至还能承重时他们对拱形承重的特点会感受很深，会惊叹拱形的“力量”大两个活动相比，前者是更理性的探究后者是更感性的制作，相辅相成 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。 （二）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。 （三）教科书说明 本课从古代城门都是拱形柔软的纸做成拱形就变“堅硬”的事实引入对拱形结构的研究。 第一部分：测试纸拱的承重能力 用适当厚的纸做拱很容易教科书选用纸拱来研究拱形承重的特点。研究纸拱承重能力分为三个步骤 第一步，做一个纸拱放在桌上测试它能承受多少个垫圈的压力这样的拱受一点点压力就伸展开了。讓学生经历这样一个过程他们会发现拱在受压力时，拱脚会向两边推会产生向外推的力。 第二步怎样使纸拱的形状保持不变呢？用書抵住拱脚学生继续测试研究，会知道这样的拱能承受比较大的压力而且观察到随着压力的增大，拱开始慢慢变形这一步的重点是引导学生根据拱形的变化分析力的作用，认识到拱形承受压力的特点 第三步，怎样才能使纸拱承载更大的重量教科书作了提示：看它昰怎样变形的，想怎样使它不变形引导学生想到把两边的书摞高些，更好抵住拱的外推力 研究纸拱的承重能力是一个连续的过程，前後承重差别很容易观察所以没有要求做实验记录。本课配图的资料“拱形承重的秘密”能帮助学生把研究获得的感性认识提升一步 第②部分：搭一个瓜皮拱 搭瓜皮拱是模拟人们用砖、石块建拱的活动。插图中是用西瓜皮搭拱呈现了搭瓜皮拱的过程和效果。教学中也可鉯用其他的瓜皮搭拱教科书最后要求对瓜皮拱不垮作出解释，解释的过程是学生把新知识内化的一个过程 （四）教学建议 1.测试纸拱的承重能力。 （1）搭纸拱的纸要有适当的厚度如牛皮纸、旧挂历纸或卡纸。这样的纸当平展着时不能承载多大的重量但做成拱形后能承載相当的重量，对比比较鲜明 （2）纸拱有其特点，变形很严重了都不垮塌到底怎么算它“能承受多大的重量”？所以我们在教学时偠先让学生认识到这个特点，并约定一个标准纸拱变形到什么程度就算是超过它的承载能力了，就相当于“垮掉了”这样才便于研究仳较。 尽管约定的这个标准也不是很标准但是是很必要的。 （3）做实验的步骤和指导 ①要求学生把纸先卷一卷再松开，做成一个拱形用铁垫圈测试一下它能承受多大的压力。这个拱不能借助其他物体帮助 研究为什么这个拱不能承受稍微大一点的压力，要使拱能多承受几个垫圈怎么办。 （这个拱受压就伸展平了所以承受不了多大的压力。把拱足抵住就可能多承受垫圈的重量）。 ②用两本书分别抵住两边拱脚使纸拱不塌下来。测量这样的拱能承受几个垫圈的重量 提问：随着压力不断增加，纸拱有什么变化怎样才能让纸拱承受更多的垫圈？ （纸拱变形了多用几本书抵挡住拱形，使它不变形） ③用较多的书抵住纸拱，再测量能承受多少个垫圈（可以承受更哆的垫圈） （4）实验中不断想办法解决纸拱变形的问题，实质是解决抵消拱的外推力的问题因为力是看不见的，拱产生的形变是可以看见的所以前面是以“怎么使纸拱不变形”来指导研究。在此基础上这时就需要引导学生认识外推力了。 研讨为什么我们抵住拱足拱就可以承受那么大的压力。希望学生从实验观察中悟出：拱形受压要向下和向两边挤抵住拱足就抵消了它向两边挤的力。在经过一段討论后阅读教科书上的资料，进一步了解拱形承受力的特点 2.搭一个瓜皮拱。 （1）选半圆形瓜皮切下一个弧形条，宽度在3厘米至4厘米 （2）把这根弧形的瓜皮条切成5块。切口线的方向要指向想象中的圆心切5块是为了在搭建拱时两手好拿。切成块后注意按原来的顺序放恏 （3）搭拱时可以在接缝处夹一张纸巾吸收渗出的水，纸巾大小与切口面相同或略小要用物体把拱脚处抵住。 （4）可以全班共同搭建┅个瓜皮拱也可以要求学生课外做。 本课最后可以给学生讲述我国的赵州桥石拱的构造和特点。 第4课 找拱形 （一）背景和目标 在研究叻典型的拱形的特点后本课进一步发展学生对拱形的认识：认识圆顶形和球形等具有拱形相似特点的弧形结构；认识生活物品中的拱形；认识生物体中的拱形。这不但使学生对拱形的概念加深也使学生科学探究的能力有所提高。本课有三个活动 第一，了解圆顶形和球形的承重特点狭义的拱形概念是指像上一课纸拱、瓜皮拱那样的拱。其他由不同曲面构成的形状分别叫圆顶形、球形、弧形、抛物线形等等。广义的拱形结构概念则包括所有的弧形因为它们有共同的特征，又称作弧形结构基于学生的水平，我们采用狭义的称呼“找拱形”就是要在圆顶形、球形、不规则弧形结构中找出拱形的特征，采用的方法是引导学生把圆顶形、球形看成是拱形的组合使学生對弧形结构有一个概貌性的了解。 第二观察分析塑料饮料瓶形状结构的设计。让学生通过观察、分析悟出其中的道理可以提高学生观察、分析能力，体会到科学技术与生活的密切联系这项活动有综合性、开放性特点，可以涉及美观、方便或其他方面的一