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,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? 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、 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。
教后记:
拱形这一形状,在我们身边比较常见,学生还是认识和熟悉的,但拱形有多大的力量,学生却没有太深入的了解。通过本课的学习,学生不但要认识到拱形承重的力量,还需要知道拱形为何能承受较大压力的原因,这是本课教学的难点,这个难点的突破,必须借助于实验,通过实验现象,实验数据,使学生有一个清楚的认识和了解。
本课实验在操作上并没有什么难度,重在引导学生观察实验现象,进行思考分析,从而推理得出结论,解决问题。测试纸拱的承重能力,通过在“没有抵住拱足的纸拱”上放重物实验,学生非常清楚的认识到拱受压后,拱脚会向两边推,这也为后续教学作下铺垫,而要使纸拱不垮,就得抵住拱足,这是学生都能想到的。在解决这个问题的基础上,就要测试纸拱到底能承受多大的压力。,因此,需要选择合适的纸,合适的垫圈,合适的抵住拱脚的物体,材料选择不当,就会影响实验的顺利开展,影响结论的得出。经课前尝试,我选择了书本作为抵住拱脚的物体,两边各五本;选择了较厚一点的卡纸做纸拱。明确实验要求后,要求学生观察纸拱的形状有何变化?这是需要强调的,因为这个形状的变化,也就是拱形受到压力时,将压力转移的特征。通过实验和观察,学生
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能够掌握拱形承受压力时的特点:会将压力向下和向外传递。在此基础上,很自然地提出:如何增强这座纸拱承受压力的能力?学生结合实验现象,自然会想到增加抵住纸拱的物体的重量或高度,就能抵消拱脚的外推力,从而使纸拱承受更大的压力,在学生掌握纸拱承重的秘密后,让学生自己亲手搭建一个西瓜拱,从而使学生更能理解拱形承重更大的力的原因。
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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:
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?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?
教学后记:
本课的“科学概念”是: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”是:1、用已有知识对常见弧形结构承受力的特点作解释。2、发
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展观察、联想和逻辑推理能力。 “情感、态度、价值观”是:感受科学技术对我们生活的影响。
在上本课前,我感觉课的进度太慢了。本打算第三课拱形的力量和第四课找拱形合为一节课上,认为本课就是拱形的力量的拓展延伸。上完才知道让学生真正理解,体会到拱形的力量和拱形与我们生活的密切联系,两课时学生和我都觉得紧紧张张的。 上课开始我让同学们回忆拱形能够承受很大压力的原因?接着让学生找一找身边的拱形应用。学生很自然地找到了锅、锅盖、安全帽、头、拱门、拱窗等。它们是拱形吗?导出了圆顶形和球形承重特点。(这一部分主要是学生分析后我总结讲授)第二部分观察分析塑料饮料瓶形状结构的设计。学生真正体会到了科学技术与生活的密切联系。最有趣的是第三部分,了解生物体中的拱形结构。这一部分学生基本已经明白了拱形的作用和各种“变种”。他们能想到为什么我们玩的东西(踢的、拍的、打的)大部分是球类,而不是其它形状。人体的结构中:头骨、肋骨、足骨(平足和弓足)、关节和骨头是圆柱形的等等学生能想到。更有意思的是有的学生想到:眉毛、眼皮、鼻子是拱形的;指甲是拱形的;屁股是拱形的;鸟类等动物的蛋也是拱形的。“我们在妈妈的肚子里的时间也是由球形的子宫保护着的。”我也忍不住加入他们的发言中。下课了同学们还在讨论哪些地方有拱形它的作用是什么。
这节课让我又一次体会到科学课课标中:科学教育应让儿童结合自然、环境、社会生活来学习科学,通过观察、试验、综合及运用,在掌握科学概念、原理的同时,获得对社会、自然的真切了解,增加对科学学习的兴趣,积累社会生活的经验。
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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: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 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、小结
教学反思:
第一,依探究的教学方式设计教学环节。在揭题环节,通过让学生看一些框架结构的塔或架子投影图片,找出这些框架结构的塔或架子的共同点:都是用木头或钢铁构建而成,都比较高大、牢固,从而为探究框架结构的塔或架子为什么这么牢固打下伏笔。同时,在揭题阶段,通过较形象的比喻较自然引出了什么叫框架结构的概念。
为什么框架结构这么牢固呢?让我们做框架。在探究简单框架结构中,通过做——压——究——固顺序将探究逐步深入。在运用三角形框架具有稳定性知识基础上,让学生去固定四边形框架,学生出现了不同的加固方法:有将四边形变成两个三角形的,有将四边形变成“日”字形和“田”字形的,教师让学生猜测基础上,教师进行实物验证,从而得出用三角形框架可以加固框架结构结论。然后让学生观察塔和架子为什么高大而坚固的原因。最后运用这一知识加固正方体框架,整个过程层层递进,步步深入,学生
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