教科版拱形的力量优秀教案1.docx

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教科版拱形的力量优秀教案1

3.拱形的力量

【教材简析】

本课是教科版的《形状与结构》单元第三课内容。

学生通过前两课的学习已了解改变材料的厚度、宽度和形状会增强其抗弯曲能力。

在本课中，提出了一种新的形状——拱形。

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的压力和向外的推力，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。

教材精心设计了两个体验和实验活动，让学生了解到拱形的结构特点是把受到的压力分解成向下和向外的推力，通过提出问题——尝试——总结经验——改进实验，再尝试——在获得成功的探究过程中找到拱形承受巨大压力的原因，认识拱形受力的特点。

我们可以根据新版教材的设计思路进行重新解读。

问题聚焦:

通过生活中拱形类建筑的观察以及结合学生之前对形状与抗弯曲能力的认识，把问题聚焦到“研究纸拱的抗弯曲能力”上来。

探索板块，通过测试纸拱的承重能力实验和不断想办法控制拱变形的问题，使纸拱不断承载更大的重压，引导学生认识拱形承重的特点。

通过研讨活动，学生可以进一步认识到拱形承载压力的特点，并认识到拱形承重能力与抵住拱足的关系。

拓展部分，通过搭一个瓜皮拱或者其他材料（泡沫、木头等）的拱，从丰富具体的体验活动中感受到拱形的承重特点。

纸拱是很比较容易搭建的拱，做一个瓜皮拱（或其他材料的拱）不但有趣，而且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。

与前面实验相比，前者是更理性的探究，后者是更感性的制作，相辅相成。

【学情分析】

在之前的学习中，学生了解改变纸的宽度、厚度或者形状会改变纸的抵抗弯曲的能力。

同时对这类探究活动产生了浓厚的兴趣，也习得了基本的探究此类问题的方法。

在这这些前提下进一步探究拱形，学生们的热情会更加高涨、也基本形成了探究的思路，但对于设计实验方案明确具体步骤仍然需要加强。

同时，学生刚接触拱形这个形状，对这个形状的并不了解，有的会直接称其为半圆。

让学生根据形状的变化来分析力的走向也是有一定难度。

【教学目标】

科学概念目标

1.拱形受到压力时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。

2.抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。

科学探究目标

1.通过重复实验和深入地研讨分析，让学生根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。

2.能利用表格收集整理证据，用简图来记录和展示自己的思维过程。

科学态度目标

1.能对拱形的承重特点的探究活动表现出浓厚的兴趣。

2.认识到边实验边思考，对不断深入研究的重要性。

科学、技术、社会与环境目标

1.了解拱形在生活中的应用。

2.通过动手搭瓜皮拱，感受科学技术运用于生活的魅力。

【教学重难点】

重点：

明白拱形可以向下和向外传递承受的压力，设法保持拱形的形状，使它承受更大的压力。

难点：

拱的受力原理和如何更好地发挥出拱的受力特点。

【教学准备】

教师：

课件、瓜皮拱、钩码、搭建拱形装置（有条件）

小组：

做拱形的卡纸、铁垫圈、用于抵住拱足的书、作业本活动记录表、准备建拱形的泡沫塑料。

【教学过程】

一、聚焦：

通过欣赏拱形建筑提出问题（预设3分钟）

[材料准备：

拱形建筑图片课件]

1.课件播放拱形建筑的图片，学生欣赏，感知拱形在建筑上的广泛应用，时初步认识拱形结构。

2.提问：

那么多建筑都设计成拱形仅仅是为了美观吗？

到底有什么秘密？

（预设：

拱形结构牢固、抗弯曲能力强）

3.揭示课题：

拱形的力量（板书）

二、探索：

测试纸拱的承重能力（预设17分钟）

实验一：

比较纸拱桥与纸平桥的承重能力（演示实验）

[材料准备：

卡纸、铁垫圈、作业本活动记录表]

1.教师出示一座拱桥，一座平桥，学生猜测承重能力。

2.出示作业本第14页表一，明确实验要求。

3.学生上台放垫圈，测试两座桥的承重能力，并记录实验数据。

4.小结：

拱桥比平桥可以承受更大的压力。

实验二：

观察纸拱受力时的形状变化

[材料准备：

卡纸、铁垫圈、纸拱受力简图]

1.观察纸拱受力时形状变化。

2.学生用箭头画出受力形变的简图。

预设：

3.学生汇报交流，教师小结。

当拱形受到一个压力的时候，它就会把这个压力分解成向下的压力和向外的推力，产生了外推力。

实验三:

让纸拱承受更大的重量

[材料准备：

卡纸、铁垫圈、抵住拱足书本、作业本活动记录表]

1.分组讨论：

怎样使纸拱承受更大的重量？

（预设：

用重物抵住拱足，阻止其向外推变形。

）

2.出示作业本第14页表二，明确实验要求，分组实验，记录数据。

3.各小组汇报交流实验结果。

教师小结：

拱形受压时会产生一种向外推的力，抵住拱足就等于抵住了这个力，拱就能承载更大的重量。

三、交流研讨：

拱形承重的秘密（预设12分钟）

[材料准备：

纸拱受力简图]

1.学生在前面简图的基础上，分组画出拱形承重时的特点。

2.全班交流展示小组的想法

3.总结：

拱形受压时会产生一种向外推的力，抵住拱足就等于抵住了这个力，拱就能承载更大的重量。

四、拓展：

搭建一个拱形（预设8分钟）

[材料准备：

搭建拱形演示装置（或西瓜皮、南瓜皮）、每组一套搭建拱形泡沫材料]

1.各小组仿照课本32页搭建拱形。

2.思考泡沫（瓜皮）拱为什么能够承受重物，不会垮掉？

（预设：

因为泡沫（瓜皮）拱把受到的力向下向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压，结合得更紧密，所以不会垮。

）

【板书设计】

3.拱形的力量

抵抵住拱足可以承受更大重量

【作业设计】

1.寻找生活中与拱形相似结构的物品或建筑。

2.课后尝试用其他材料搭建拱形。

（选做）

教科版义务教育课程标准实验教材小学科学六年级（上册）

《拱形的力量》教学设计

一、教学目标：

科学概念:

拱形可以通过材料向下和向外传递承受的压力，能够承受较大的压力。

过程与方法：

能根据已获得的信息作出大胆而合理的猜想和假设，能设计对比实验并在实验的过程中进行思考，逐步深入地研究拱形比平形能承受更多压力的原因并对拱形受力情况进行分析。

情感态度与价值观：

关注拱形在生产生活中的应用，体会科学技术的巨大力量；在探究活动中享受合作学习的乐趣。

二、教材重、难点：

1、重点：

探究拱形承受力大的原因。

2、难点：

在结构性活动中构建“拱形由于可以通过材料向下和向外传递承受的压力，所以能够承受较大的压力”的科学概念。

三、教学准备：

每组（托盘1个、垫圈15个、记录表、钉书钉盒、卡纸条）

教师课件、自制教具（拱向外传递压力测量器）

四、教学过程：

1、激趣导入、引出问题

师：

今天，老师给大家带来了几张很美的建筑图片，我们一起来欣赏（投影课件），这些建筑物的形状有什么共同的地方吗？

猜想一下他们为什么要做成这样的形状？

师：

是不是真得像同学们猜想的那样拱形承受能力强，这节课就让我们来研究“拱形的力量”。

2、实验探究、解决问题

⑴、对比纸拱桥与平桥承重能力

师：

你能不能设计一个实验来证实你们的猜想呢？

生：

用一张纸弯成拱形，抵上两个相同的物体，放上重物，看能承受多少重量。

师：

这样行吗？

生：

应该进行对比，做一个拱桥和一个平桥。

师：

你的想法很有道理，我们就一起试试。

那么做这个拱桥和平桥有什么要求吗？

需要控制什么条件？

全班交流、汇报（确定垫圈放的方式、桥架空的距离等）

师：

刚才同学们讨论的非常好，现在，实验前老师有些要求，看谁听得最仔细。

①请大家在托盘的背面做实验。

②做完实验后，两座桥要保持原样。

③不要在桥变形的过程中如垫圈。

④记住使用的垫圈数。

师：

听明白了吗？

接下来开始实验。

（刻意分发不同数量的钉书钉盒给各小组，希望他们使用不同数量的盒子抵住拱脚）

学生实验，教师巡视。

实验结束，交流汇报，教师适时评价。

讨论：

观察黑板上的数据，拱桥承受压力总体上比平桥多，说明了什么？

生：

拱桥比平桥能承受更大的压力。

⑵、探究拱能承受更大压力的原因

师：

同学们真棒！

能像科学家一样对问题提出假设并且设计了这么好的实验证实了自己的猜想。

接下来，同学们能不能再用科学的眼光观察黑板上拱桥的数据，有什么想问的吗？

生：

使用同样的纸条搭的拱桥，连拱脚间的距离都相同，为什么承受力会不同呢？

师：

这个问题很有价值，谁来回答？

生：

因为承重多的拱脚上抵的重物多。

师：

猜得好，但口说无凭，你能不能设计一个实验证实你的推测呢？

学生讨论设计实验。

师：

设计的真好！

那还有什么需要注意的吗？

瞧这张纸可以再用吗？

（折坏的纸条要再换一张）

好，老师这儿还有材料，不够的小组可以来领。

学生实验、教师巡视。

学生实验，教师巡视。

实验结束，汇报交流，教师适时评价，加盖“科学小博士”印章。

师：

看来，我们的推测又成功了，果然是抵住拱的物体越重，拱的承受力就越大。

那么这些多承受的力传递到哪去了呢？

生：

传到两边的重物上去了。

师：

也就是说拱将受到的压力向两边也可以说向外分散了，对吗？

演示拱受力动画。

师：

那么这个小小的纸拱到底向外传递了多少压力呢？

让我们来测一测。

演示纸拱外推力测量实验。

师：

通过刚才的实验同学们能不能说说拱形能承受更大压力的奥秘？

生：

拱形能向下、向外传递承受的压力。

3、回归生活、拓展问题

①问题：

拱形的承受力这么强，你都在哪见过拱，它们都有什么作用？

②小结：

同学们说得真好！

生活中还有许多奥秘等待你们去探索，希望大家多用科学的眼光去观察、研究。

③作业：

回家后请大家像课本P32这样搭一个瓜皮拱玩玩，思考为什么瓜皮拱会不垮？

板书：

拱形的力量

拱桥承受力大于平桥距离：

10cm

向下

拱形可以向外传递承受的压力

《拱形的力量》教学设计说明

执教：

福安师范附小郑吉颖

指导：

福安师范附小卢华杰黄艳枫

一、教材解析

《拱形的力量》是教科版义务教育课程标准实验教科书小学科学六年级上册第二单元《形状与结构》的第三课。

本单元是从不同形状结构的物体与它能承受力大小的视角，引领学生探究常见的形状和结构的。

本单元知识的编排由浅入深逐步展开，先研究薄形材料怎样抵抗弯曲，再研究拱形承受力的特点，弧形结构和框架结构，最后再涉及研究结构科学在塔和桥上的应用。

其中，本课研究的拱形结构，是所有结构中唯一产生外推力的结构，它的特点是把受到的压力分解成向下的压力和向外的推力。

研究拱形的承重特点更具趣味性和挑战性。

二、学情分析

通过课前的调查，收集到学生对于“拱形”前概念的共性是：

学生都学过语文课文《赵州桥》，对赵州桥的结构比较熟悉，对拱形已有初步的了解，也都知道它能承受较大的压力，个别学生甚至知道拱形的受力原理，但他们接受的是间接的理论信息而非探究后思维内化形成的科学概念。

基于上述认识及平时对本校学生思维发展程度的观察判断，我们对教材上的探究活动做了调整，把教材上分解成几个小活动的探究实验整合成两大实验：

1、对比纸拱桥与平桥承重能力。

2、探究拱能承受更大压力的原因。

三、设计理念

1、在猜想与假设中发展思维。

《科学课程标准》中提出了"科学学习要以探究为核心"这一基本理念，并对“科学探究”提出了具体的内容标准。

猜想与假设作为学生科学探究活动的一个重要组成部分，在《科学课程标准》是这样描述的：

"能运用已有的知识作出自己对问题的假想答案；能根据假想答案，制定简单的科学探究活动计划。

"从课标的要求来看，猜想作为合情推理的一种方式，是学生制定计划的前提根据，是学生确定研究方向、选择实验方法、选择实验材料的基础。

在本课教学中，我设置了一条以实现“能根据已获得的信息作出大胆而合理的猜想和假设”的教学目标而展开的一系列教学活动为线索，来发展学生的思维。

具体策略如下：

实验⑴、对比纸拱桥与平桥承重能力。

先出示多种拱形建筑图片，促使学生根据已有知识做出“拱形承受力大于平形”的猜想，再鼓励学生设计对比实验证实猜想。

实验⑵、探究拱能承受更大压力的原因。

先引导学生对前一个实验的数据进行分析，发现相同的纸拱桥承重能力不同这一问题，提出“拱形承受力大小与抵住拱形的物体有关”的推测，最后通过实验验证证实推测的正确。

这样通过“原有认识----提出猜想----实验验证----产生新问题----合理推测----实验验证----得出结论”一个个环节既培养了学生观察、分析、探究和解决问题的能力，又达到了教学目标。

2、用结构性材料促进探究。

科学探究活动很大程度上就是学生与材料之间的互动，探究的效果很大程度上取决于探究材料的选取，没有了材料就没有了动手做的对象，就没有了思维的基础；没有充足的探究材料，活动将无法全面并深入开展；没有结构性的材料，探究活动就无法典型、深刻与精致，教学目标特别是科学概念的形成就仅是“点到”而非“达到”。

在本课教学中，我们希望学生能根据实验观察发现拱形受力后形状的变化，从而分析出拱形受力的状况，形成“拱形可以通过材料向下和向外传递承受的压力，能够承受较大的压力”的科学概念。

要达到这个目标，首先要制作一个拱，然后要寻找合适的抵住拱脚的物体，我通过多次实验发现：

①16开白纸太薄，承受力很快就会到达极限，这时不论抵住拱脚的物体如何增加都不能增大它的承受力；②一个小组很难找到完全相同的十几本书，使用不同书本会使各组的实验结果难以对比。

于是，我对本课使用的材料进行了调整：

变16开白纸为2×16cm的卡纸条，变书本为钉书钉盒，垫圈统一采用直径2cm规格的，还用台秤自制了测量拱向外传递压力的测量器，使学生对拱能向外传递压力有更感性的认识。

理性猜想发展思维

----《拱形的力量》教学反思

执教：

福安师范附小郑吉颖

指导：

福安师范附小卢华杰黄艳枫

著名教育家肖川曾说：

猜测和想象是应用现有知识解决新问题的过程，是发挥创造性的过程，也是一个充满智慧挑战和精神历险的过程。

鼓励学生大胆猜想，是培养创新精神、发展思维的重要方法。

但没有经过深思熟虑匆忙展开的猜想就如无源之水，学生表达的见解既不成熟，也不具备深度，就像在进行猜谜游戏一样，这样的猜想没有丝毫的价值，带给学生的将是不良的思维习惯、不负责任的态度。

有根据、理性的猜想才能指引学生像科学家一样进行探究，真正发展学生的思维。

在本课教学中，我设置了一条以实现“能根据已获得的信息作出大胆而合理的猜想和假设”的教学目标而展开的一系列教学活动为线索，来发展学生的思维。

一、猜想应建立在学生原有的知识和经验基础上。

片断1：

（出示几种拱形建筑图片后）

师：

这些建筑的形状有什么共同的特点吗？

生：

都是拱形的。

师：

为什么都要做成拱形呢？

生：

拱形更牢固，能承受更大的压力。

师：

既然大家都说拱形的承受力大，那能不能设计一个实验来证实你们的猜想呢？

……

这是一次学生根据自己的生活经验的猜想，虽然简单，但暴露了学生的前概念掌握情况，他们了解拱形结构能承受更大压力。

当学生进入我们的课堂，脑子里并不是一张“空白的纸”等着我们描绘，他们已经有一定的生活经验，也有一定的获取各种知识的渠道。

这时教师就要引导学生积极地思考，调动与这一问题相关的知识和经验的支持，提出合理的猜想，为后续的探究活动奠定基础。

二、有价值的猜想有赖于教师的有效引导。

片断二：

（当学生经过拱桥与平桥承重能力的对比后，发现不同组的拱桥承受垫圈的数量不同）

师：

大家观察这组数据，有什么发现？

生：

各组拱桥使用的垫圈数为什么不同？

生：

我觉得和桥的长度有关。

师：

刚才同学们的拱桥长度都是多少？

（实验前已经讨论控制了桥的长度、垫圈放的方式等）

生：

10cm.

师：

那么这个想法可以排除。

生：

我觉得和钉书钉盒子的放的方式有关。

师：

有什么关系？

生：

盒子竖着放比横着放使拱桥承受的垫圈多，还有盒子放多几个拱桥承受力也会增大。

师：

你是说抵住拱脚的物体越高拱桥承受力越大，抵住拱脚的物体越重拱桥承受力越大，对吗？

生：

对，就是这个意思。

师：

那能不能也设计实验来证实这两种推测呢？

……

学生参与科学探究活动了，进行猜想了，就能获得有价值的猜想吗？

有价值的猜想的获得、学生猜想能力的提高有赖于教师的有效指导。

因为我们知道小学生的猜想一般是建立在他们现有的知识经验和生活经验的基础之上的，是稚嫩的、不成熟的，甚至是错误的。

因此，教师要引导学生对自己初步提出的猜想结果进行反驳、筛选、修改。

总之，在新课程背景下的科学课堂教学，猜想已成为学生进行科学探究活动的一个重要组成部分，培养学生的猜想能力是培养学生的科学素养，发展学生思维的重要渠道。

因此我们在引导学生进行猜想时，要多一些理性的成分，少一些胡猜瞎蒙。