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五年级上册科学教案第四单元 运动和力 教科版.docx

1、五年级上册科学教案第四单元 运动和力 教科版第四单元运动和力一、单元概述我们处在一个永恒运动的世界中,一切物体都在不停地运动着;我们处在一个力的世界里,力无处不在。物体运动状态的改变是因为受了力的作用,力是运动状态改变的原因。本单元研究的是机械运动,即物体之间相对位置的改变。在研究运动的过程中让学生认识各种不同的力。对力的研究,将贯穿单元的始终。学生们对运动和力其实并不陌生,他们有着自己的感性经验。在他们看来,有的物体是静止的,有的物体是运动的;物体因为受到力的作用从静止开始运动,因为力的持续作用而保持运动,因为失去了力的作用而慢慢停止下来这些观点在科学理论上有的是正确的,有的是不正确的,但这

2、是他们的经验。根据学生的原有认识和认知水平,本单元选择了他们熟悉的车作为主要研究对象。在实际条件下,而不是在理论条件下,研究车在力的作用下怎样运动起来;不同的力对车的运动产生怎样的影响;还选择了如测量力的大小等一些相关活动。通过以上活动将引导学生对物体的运动、作用力和二者的关系进行感知和思考,认识到改变物体静止或运动状态必须有力的作用,作用力的大小、方向不同,对物体运动的影响不同。这将为他们今后深入研究运动和力奠定一定的基础。整个单元的内容可分为四个部分。第一部分(第13课):了解重力、弹力、反冲力,用这些力作动力使小车运动起来,研究动力的大小与小车运动的关系。第二部分(第4课):学习测量力的

3、大小,认识力的单位“牛”,为研究摩擦力大小做好技能上的准备。第三部分(第57课):认识摩擦力,研究影响摩擦力大小的一些因素,摩擦力对物体运动的影响。第四部分(第8课):动手制作,用所学知识设计和制作一个小车。课程标准指出,物质世界这部分应该充分体现与技术的关系。本单元在指导学生探究运动和力的科学概念时,还注意了技术教育。比如,要求安装实验器材,寻找自行车上好的设计,学习设计并自己设计制作小赛车等。这是本单元的一个特点,在教学中要注意体现这个特点。二、单元教学目标科学概念 物体运动有不同形式,如滑动、滚动和反冲运动。运动的快慢是可以测量和比较的。 力有大小和方向,力的大小是可以测量的。力的单位是

4、“牛”。 常见的力有:重力、弹力、反冲力和摩擦力。 摩擦力大小与接触面的光滑程度、运动物体的重量、运动方式(滚动还是滑动)有关。 摩擦力有时有利,有时有害,我们可以按需要增大或减小它。 改变物体的静止或运动状态,必须有力的作用。过程与方法 安装用重力拉动的小车,用橡皮筋弹力驱动的小车和气球反冲力推动的小车。用简单材料制作橡皮筋测力计,模拟滚珠轴承。 在教师指导下,运用已有知识和经验大胆想象,创造性制作小赛车。 使用弹簧测力计测量力的大小。 用简单器材做拉力大小与小车快慢关系的实验、橡皮筋绕的圈数与小车行驶距离关系的实验。 在教师指导下做研究摩擦力大小的简单对比实验。经历推测、设计实验、检验推测

5、的过程,并作实验记录。 运用已有的知识和经验对摩擦力有益还是有害作判断,对自行车上增加和减少摩擦力的设计作解释。情感、态度、价值观 体验合作和不怕困难,尊重自己和他人的劳动成果。发展对技术设计和动手制作的兴趣,激发创造精神。 体验认真实验、收集数据,进行解释的科学过程,树立根据数据得出结论的科学态度。 勤于思考、大胆解释,乐意用科学知识分析日常事物。感受科学技术与社会的关系。三、分课时教学建议第1课我们的小缆车(一)背景和目标玩具小车是学生都感兴趣也是玩过的东西,但是他们并没有用实验手段研究过小车运动与力的关系。用重力拉动小车,拉力的大小可以测量而且容易控制,所以本单元第一课安排研究用重力拉动

6、的小车,同时认识我们最常见的力重力。本课有两个活动:第一,组装用重力拉动的小车。在重力小车装置中,铁垫圈有重量,绳子对小车可以产生一个水平方向的拉力。改变铁垫圈的数量,就改变了重力的大小,也就改变了小车拉力的大小。接下来就可以用这个小车进行研究了。第二,研究拉力大小与小车运动的关系。科学概念 重力是物体由于地球吸引而受到的向下的拉力。 一定的拉力能够使静止的小车运动起来,拉力越大,小车运动得越快。过程与方法 安装用重力拉动的小车。 做拉力大小与小车运动快慢关系的实验。 用实验数据验证自己的推测。情感、态度、价值观 注重获取证据,用证据来证明观点。(二)教学准备为小组准备:实验用小车一辆、粗线一

7、根、挂铁垫圈的小钩一个(回形针弯制)、铁垫圈若干、秒表(可用目测代替)。教师自己准备:一些车的图片或影像。(三)教科书说明教科书从让学生回忆各种各样的车开篇。插图中是马车、汽车、电瓶车、缆车,用的动力是马的拉力、发动机的动力、电力和缆绳的拉力。第一部分:安装用重力拉动的小车教科书上提了三个问题。第一个是引导学生注意在小车上拴绳子的位置会影响到小车行进的方向。只有拴在恰当的位置,一般是车头正中,拉力的方向才与车轮滚动前进的方向一致,否则小车会跑偏。第二个是引导学生观察拉小车绳子的长度不能是随意的,应该约等于桌子的高度,这样,小车在桌面上运动的距离也不会超过桌子的高度。第三个是提醒学生注意不要让小

8、车冲出桌面。教科书中关于重力的资料是重力的描述性概念。单元后资料库重力和万有引力一文较详细地介绍了重力的产生。通过阅读这些资料,学生对小车装置中铁垫圈作用的认识会更加清楚。第二部分:研究拉力大小对小车运动的影响学生可能都知道,拉力小,小车运动得慢;拉力大,小车运动得快。但是不是任何小的力都能拉动小车呢?要多大的力才能使小车开始运动呢?这个问题是大多数学生没有想过的,这部分的教学就首先从这点开始。为了指导学生选择好实验的方法,教科书上作了三点要求。(1)有了共同的起点和终点,才可以用计时的方法比较小车运动的快慢;(2)从挂一个垫圈开始,一个一个地增加,才能发现不是任何小的力都能使小车运动起来,也

9、才能比较准确地找到使小车运动起来的最小的力;(3)多个多个地增加垫圈,才能更容易用秒表测量出或目测看出小车运动的快慢。通过实验和讨论,学生会发现:拉力太小,小车不会动;拉力大到一定程度,小车开始运动起来;拉力越大,小车运动越快(更科学地说,是加速度越大,这里用学生能够接受的“快”描述这个意思)。实验后的两个讨论题,第一个是指向实验技能的,第二个是指向科学概念的。是引导学生通过讨论在这两方面有所提高。(四)教学建议1.安装重力拉动的小车准备工作:(1)如果实验用的小车在拉力下(方向正确)有跑偏的现象,将使实验无法进行。所以建议你课前检查小车在正常的拉力下行驶的方向,如有跑偏现象,可以检查和调节小

10、车轮子。(2)如果发现小车太轻太滑,比较难测定使小车运动起来的最小的力,可以从两方面解决:一是可以在小车上加一点重物,增加它的摩擦力;二是换用较小的垫圈与小车相配。给学生准备的一头拴有小钩的细绳应当比桌子的高度要长一点,要绕在一块厚纸板上。在厚纸板的边上剪一小口,将线头卡在里面,以免缠绕打结。学生实验完毕后,要要求学生仍然把细绳绕在厚纸板上。对安装小车的指导:(1)在出示材料后可以提问,我们怎么用这些材料安装一个小缆车?让学生的头脑活动起来,而不是机械地按要求去操作。(2)可以适时提示教科书上的三个问题。告诉学生,如果小车跑偏,可调节拴绳的位置。要求小组确定一个同学用手挡住小车,使它不冲下桌子

11、去。(3)让学生用垫圈把小车拉动,试验几次,检查小车能不能很好地运动起来。(4)最后要提问,我们安装的小缆车,铁垫圈起了什么作用?我们是用什么力使小车运动的?(铁垫圈起了拉动小车的作用,我们是用铁垫圈的重力使小车运动的)学生发表了看法后,可简述或指导阅读关于重力的资料。2.拉力大小与小车运动关系的实验对实验活动的指导:(1)首先让学生明确拉力的大小可用垫圈的个数表示,然后让学生推测一下最少用几个垫圈可以拉动小车,说说为什么这样推测。学生一般推测不准,也不会一致,推测的目的是引起注意和思考。(2)再让学生推测拉力大小怎样影响小缆车的运动。学生都会说拉力大,小车跑得快。教师可以设问,能肯定吗?能用

12、实验验证自己的推测吗?怎样用实验来验证推测呢?(3)提出教科书上的三点要求,同时要学生想一想为什么要这样做呢,但是在此不深究,而让学生在活动中去体会和认识。(4)时间测量很重要,测得的数据是证明假设的证据。如果用秒表记时间,要先教秒表的使用方法,并统一练习几次。如果是目测小车运动的快慢,更要注意增加垫圈数量的差别,记录表就只填“快慢顺序”栏了。(5)研究小车行驶快慢与拉力大小关系时,建议学生增加垫圈个数可以是4个、8个、16个而不能是4个、6个、8个梳理归纳:按教科书的要求从两方面进行。(1)实验技能的强调让学生说一说为什么在研究小车快慢时,要多个多个地增加垫圈。这种改变变量的技能在做对比实验

13、时是经常要用到的。这个问题也可以与“开始时为什么一个一个地增加垫圈”对比起来问。(2)概念的归纳可以提问,拉力大小和小车运动有什么关系;或者提问,记录表能说明什么?提示学生注意到我们得出的结论是两个,参考结论如下:要使小车运动起来,必须要有一定的拉力(或者:一定的拉力才能使小车运动起来)。拉力越大,小车运动得越快。学生把上面的“小车”用“物体”一词进行表述也是可以的,那是他们把认识上升了一级。最后要学生把自己归纳的话写下来。第2课 用橡皮筋作动力(一)背景和目标生活中的各种机动车几乎都是用轮驱动方式前进的,即动力使车轮转动,轮子通过与地面的摩擦力带动车身前进。本课用橡皮筋带动小车轮子转动,轮子

14、再带动整个小车前进,这种方法就是轮驱动。认识了橡皮筋动力小车的驱动特点,就了解了生活中机动车驱动的特点,更是为后面研究车辆的摩擦力,研究自行车的设计特点打下了基础。用橡皮筋作动力也为学生认识弹力提供了条件。本课有三个活动。第一,安装用橡皮筋驱动的小车,这是下一个活动的准备。这时,学生已经观察到“轮驱动”,但教科书始终都没有提出这个概念,这丝毫不影响学生接下来的研究,只会使活动更集中在安装和研究上。第二,研究橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离的关系。这是换一种形式研究运动和力的关系,会强化有关科学概念的建立。第三,引导学生认识弹力,了解弹力的产生。安排为第三个活动是先让学生通过动手做进行感知,再认识

15、弹力概念。这符合学生认识规律,同时突出了重点活动。科学概念 弹力是物体形状改变时产生的要恢复原来形状的力。 橡皮筋的弹力越大,作用时间越长,小车运动的距离越远。过程与方法 用橡皮筋给小车安装动力。 做橡皮筋绕的圈数与小车行驶距离关系的实验。情感、态度、价值观 认同认真实验、收集数据、进行解释的重要性。(二)教学准备为小组准备:实验用小车一辆、橡皮筋几根、测量距离的皮尺或绳子。教师自己准备:弹簧、橡皮筋等有弹性的物品、有关弹力应用的图片或影像。(三)教科书说明本课从车辆需要动力导入用橡皮筋作小车动力的课题。左下插图是电力机车,是用电作动力的火车头。第一部分:安装用橡皮筋驱动的小车实验用的小车轮子

16、与轴是固定连接在一起的,轴转动就带着轮子一起转动。教科书用文字和插图表现了把橡皮筋绕在小车轮子的轴上带动小车行驶的方法。教科书插图中车轮轴上紧紧安装了一个车轴套(教具配套部件),使橡皮筋容易绕在轴上(在车轮轴上缠几层胶布或胶带也可以起到防止橡皮筋在轴上打滑的作用)。教科书提出的问题,一个是引导学生认识到小车动力来自橡皮筋的弹力,这时学生不能使用“弹力”这个词没关系,只要关注到这个力在小车运动中的作用就行了。另一个是引导学生知道橡皮筋缠绕的方向与小车行驶的方向是有关的,在以下的实验中会按正确方向缠绕橡皮筋。第二部分:研究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系本部分首先让学生对二者关系进行推测,然后设

17、计实验来检验推测。橡皮筋弹力的大小不能用眼睛直接观察出来,弹力大小和作用在小车上的时间因圈数不同而有不同,所以教科书提出了“实验时注意观察”的两个问题。希望学生能观察到橡皮筋缠绕1圈时,产生的弹力较小;缠绕多圈时,产生的弹力较大。橡皮筋缠绕1圈时,弹力作用在小车上的时间短;缠绕多圈时,弹力作用在小车上的时间长。这样的观察研究把学生觉得简单的问题,弄“复杂”了,促使他们去更好地认识弹力,更好地认识橡皮筋圈数与行驶距离的关系。怎样使小车行驶得更远?这是个具有开放性和挑战性的问题,可以激起学生创造的火花,把探究引向深入。方法可以是多样的:想办法增加橡皮筋长度(另做拴橡皮筋的支点),想办法增大橡皮筋弹

18、力(并排安装两根橡皮筋),如果弹力大了轮子打滑,可以适当增加小车重量这是拓展性内容,教学中可灵活处理。第三部分了解橡皮筋的弹力是怎样产生的课文资料的要点是,弹力是物体形状改变时产生的;性质是要恢复原来形状的一种力;弹力在生活中有广泛的应用。本课只要求学生了解弹力是怎样产生的就可以了。弹力广泛存在于我们的生活中,学生也并不陌生,通过前面对橡皮筋动力小车的研究,学生理解这部分内容不会太难。这个资料可由学生阅读、研讨,教师简单讲解。(四)教学建议1.安装橡皮筋驱动的小车准备工作:(1)为了在小车轮轴上缠绕橡皮筋,轮轴要与小车的框架有一定距离。请用两根配套的两孔直角铁条,在车框架内的两个孔上安装轮轴支

19、架,并在轴上安装一个车轴套(教具配套部件)。车轴套边上预先做个缺口,用作卡橡皮筋用。如果用的小车没有车轴套装置,轮轴又较细,绕上去的橡皮筋容易打滑,可在轴上缠上几圈胶布或胶带来解决。(2)如果用的小车橡皮筋稍稍多缠几圈轮子就打滑,可以给小车加上一些重物,如木块来增加摩擦力。对安装小车的指导:(1)橡皮筋连接起来的合适长度是:橡皮筋套在车架上拉伸后,接近车轴位置。太长了,缠绕的前1、2圈没有弹力;太短了,多缠几圈弹力就太强,车轮容易打滑。(2)如果是安装了车轴套的小车,就把橡皮筋套在车轴套的缺口上,转动车轮绕就行了。如果是没有车轴套的小车,要用绕上去的橡皮筋压住橡皮筋头。并从压住处开始计算圈数,

20、因为压住的橡皮筋头一松开,整个橡皮筋就松掉了,第一圈是不起作用的。2.缠绕圈数与行驶距离关系的实验(1)可在教室里进行推测、设计实验,然后在室外做实验。实验场地要平坦但不很光滑。用尺子在地上画出表示距离的格子来测量小车行驶的距离。(2)推测橡皮筋绕的圈数与小车行驶的距离有什么关系时,不要满足于学生说“绕的圈数多,小车行驶得远;绕的圈数少,小车行驶得近”。可以追问:“圈数增加一倍,小车行驶的距离也增加一倍吗?”以启发学生深入思考,认真实验认真记录。橡皮筋圈数与小车行驶的距离并不成比例。换句话说,绕4圈时小车行驶的距离并不是绕两圈时行驶距离的两倍,而是更远些,因为橡皮筋后绕上去的两圈弹力更大。但有

21、的小车也可能会近一些,因为弹力大了轮子打滑。(3)研究教科书上的两个问题:橡皮筋绕一圈时和绕多圈时,橡皮筋产生的力大小一样吗,橡皮筋绕一圈时和绕多圈时,力作用在小车上的时间长短一样吗。要学生动手做一做,在车轮上用手感觉弹力大小。让学生感觉出绕得圈数越多手感觉越紧,或者是第4圈比第1圈力大。用眼睛看,绕的圈数不同,橡皮筋完全松开的时间也不同,绕的圈数越多,橡皮筋完全松开的时间越长。(4)拓展活动可以让学生讨论怎样使小车行驶得更远,并实施自己的设想。比如可以用一根筷子加长车身,在筷子头上拴长橡皮筋。这样做,可以为最后一课设计制作小赛车打下一定的基础。3.橡皮筋的弹力是怎样产生的(1)可提问讨论,我

22、们为什么能用橡皮筋作动力驱动小车?橡皮筋的弹力是怎样产生的?(2)用力拉弹簧拉力计或者松紧带,再慢慢松手实际感受弹力是怎样产生的,怎样消失的,拉的长度与弹力大小有什么关系。(3)阅读课本中的资料。第3课 像火箭那样驱动小车(一)背景和目标反冲运动是学生比较熟悉的,反冲力学生也并不陌生,但它们到底是怎么一回事,学生就不明白了。用气球像火箭那样驱动小车是很有趣的,操作也不难。学生研究它不但增加了对反冲力和反冲运动的感性认识,还可以进一步加深对运动和力的理解。本课有两个活动。第一,用气球驱动小车。通过做气球小车,测量气球小车能行驶多远和想办法使小车行驶得更远,进一步认识运动与力的关系。同时在活动中思

23、考气球喷气为什么能推动小车运动,引导学生感知和认识反冲力。第二,对小车运动的思考。指导学生适时归纳,是把事实上升到概念,把低层次概念上升到高层次概念的方法之一。在这里整理前三课的研究,把“动力”对小车运动的影响作一个小结,就是要促使学生进一步提升概念。科学概念 气球里的气体喷出时,会产生一个和喷出方向相反的推力,叫反冲力。 要使静止的物体运动起来,必须对物体用力。要使物体运动得更快,必须对物体用更大的力。过程与方法 组装气球小车和研究小车的反冲运动。情感、态度、价值观 体验合作的重要性和形成不怕困难的积极态度。(二)教学准备为全班准备:气球一个、夹子一个、回形针两个、胶带、长线一根。为小组准备

24、:实验用小车一辆、铁皮条和螺丝钉(材料箱配,组装支架用)、气球。教师自己准备:有关喷气式飞机、火箭的图片或影像。(三)教科书说明本课首先让学生玩气球。他们在玩气球的过程中会发现气球在反冲力的作用下能够运动。在认识了反冲现象后,可以引导学生把反冲力应用在推动小车上。第一部分:用气球能驱动小车吗教科书给出了材料图和装配好的小车,学生可以在教师指导下或自行完成装配气球小车的任务。教科书启发学生在玩喷气小车时,要试着解释气球喷气为什么能推动小车运动。试一试采用哪些办法能使小车行驶得更远些。探究这两个问题可以增加活动的科学价值。教科书中对反冲力的表述,止于举例说明的水平,只要学生能举出反冲运动的例子就可

25、以了。单元阅读材料“反冲力和反冲运动”一文可以帮助学生进一步认识反冲现象。插图是我国自行设计制造的长征火箭正在点火升空,另一幅是我国自行研制的歼10喷气式战斗机。第二部分:对小车运动的思考学生分别用铁垫圈、橡皮筋、气球(重力、弹力、反冲力)使小车运动起来了。其实,我们还有很多的方法可以使小车运动起来,如推和拉,安装电动机、螺旋桨,放在斜面上,等等。这些方法共同的地方就是对小车有力的作用,小车是在力的作用下运动起来的。本部分让学生找使小车运动起来的更多的方法,比较这些方法的共同地方。实际上是对前三课探究成果的再思考和归纳。从中学生能认识到:要使静止的物体运动起来,必须对物体用力。要使物体运动得更

26、快,必须对物体用更大的力。“要使物体运动得更快,必须对物体用更大的力”是指在实际生活中有摩擦力和其他阻力存在的情况下而言的,不是指没有任何阻力的理论条件下的情况。在没有任何阻力的理论条件下,任何小的力只要持续作用在物体上,物体都会不断加速,达到可以达到的速度。(四)教学建议1.玩一玩气球的活动玩气球活动是本课的导入活动,这个活动为制作喷气小车做了很好的铺垫。要注意使学生真正活动起来,注意到反冲现象的存在。(1)玩气球的方法很多,可以先让学生自由地玩一玩,然后启发提问:“把气球吹足了气放开,气球会怎样?”(把气球吹足气放开,气球会运动,但运动不是朝一个方向,而是胡乱地变换着方向)。(2)提问:“

27、气球在喷气时,为什么会运动起来?”“能控制气球向一个方向运动吗?”(气球在喷气时,有一种反冲的力量。控制喷气的方向就可以控制运动的方向)。(3)“把气球固定安装在我们的小车上就能控制它喷气的方向,但是它能像火箭那样驱动小车吗?”引导学生研究怎样安装气球小车。2.对安装和驱动气球小车的指导(1)把两根3孔Z形铁条分别安装在轮子旁边的框架上,像自行车挡泥板一样挡住小车轮子。(2)在另一对轮子那边的框架条正中,用合适的铁条安装气球喷嘴支架。(3)把气球、气球喷嘴安装在支架上。准备一个塞子塞喷嘴。(4)不管是在什么小车上安装气球,指导时都要强调两点,一是不要让吹胀的气球蹭到轮子,二是喷口的方向尽量不要

28、歪。(5)气球的反冲力是较小的,使用的气球不能过小。喷气口的大小要合适,过小了,力量不够,过大了,喷气的时间太短。(6)找一块平滑的地面来试验喷气小车。如果地面条件好,我们的喷气小车可以行驶很长的距离。(7)以气球小车为例,指导学生认识反冲力概念。气球里的气体喷出时,会产生一个和喷出方向相反的推力,这个力叫反冲力。反冲运动的特点是,当物体内部有东西喷出时,这个物体会运动起来,运动的方向与喷出东西的方向相反。让学生认识到喷气小车是被反冲力驱动的。(8)介绍火箭。火箭是我国最早发明的。现代火箭用高能物质做燃料,用液态氧帮助燃烧,燃烧后产生大量的高温气体,连续不断地向后喷出,使火箭高速飞行。因为火箭

29、自带燃料和氧气,所以可以在没有空气的宇宙空间飞行。3.对小车运动的思考(1)先让学生说一说在第1到第3课的学习中,我们用了哪些方法使小车运动起来。再启发学生找一找还能用什么方法使小车运动起来。把学生说的写在黑板上。提问,这些方法为什么都能使小车运动起来?这些力对小车来说有什么相同的地方?(2)归纳、提升认识。提问,要使静止的物体运动起来需要什么条件?怎样使物体运动得更快?(把“小车运动”上升到“物体运动”;把重力、弹力等具体的力的作用上升到抽象的“力”的作用)填写在教科书上的空格里。这里可以把使物体运动的力归纳称为动力。(3)最后可以问,如果要使运动的物体停止下来,应该怎么办呢?是不是也要用力

30、,该怎样用力呢?以引起学生思考,为后面的学习埋下伏笔。4.另一种教学程序在玩气球这一部分,增加做“气球火箭”的活动,通过活动认识反冲运动和反冲力。拓展气球驱动小车这一部分的作用,提出自己设计安装一个行驶得尽量远的火箭小车。过程要点是:(1)在学生认识了控制喷气方向能控制运动方向后,提供一个较长的竹管(喷气嘴),一根长的尼龙线,两个回形针弯成的小钩,几根线。让学生设计一个装置,让气球沿着尼龙线喷气运动。(2)研讨“气球火箭”是怎么运动起来的,方向是由什么决定的。认识反冲力,介绍火箭。(3)展示气球小车的安装方法,演示小车在气球反冲力作用下的运动。(4)提出活动要求,让学生自己设计、安装喷气小车,比赛哪组的喷气小车行驶得更远。第4课 测量力的大小(一)背景和目标弹簧测力计的构造、原理、使用方法都比较简单。学生已经知道力有大有小,下一课研究摩擦力的时候也需要知道摩擦力的大小是多少。这一课让他们认识弹簧测力计、测量力的大小是适时的。用弹簧测力计测量力的大小还能进一步加深他们对弹力的认识。本课有三个活动。第一,认识弹簧测力计。这是使用弹簧测力计的前提。学生通过观

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