十月份案例分析 科学组.doc

拱形的力量案例分析【教材分析】拱形的力量是教科版科学教科书六年级上册第二单元的第三课，学生通过前面两课的学习已初步了解改变材料的厚度和形状会增强抗弯曲能力。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。拱形结构有的书又叫推力结构，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。教材精心设计了几个体验和实验活动，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。【学情分析】通过本单元前两课的学习，学生对增加材料厚度和改变材料的形状可以增加物体抗弯曲能力的探究已产生了非常浓厚的兴趣，在这氛围下相信进一步探究拱形，学生们的热情会更加高涨。【教学目标】科学概念 拱形受到压力时，能把向下的力向下和向外传递给相邻的部分。如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。过程与方法 根据学生原有的逻辑思维能力与学习水平，我对本节课的教学流程作了如下处理：激趣导入，引出问题。大胆假设，自主探究。总体评价，归纳小结。探究活动延伸。这样处理符合认识论过程和科学探究的要求，既体现了“从生活走向科学，从科学走向社会”，又“注意科学探究，提倡学习方式的多样化”，使课程结构自然流畅，学生易于接受。从提出问题走进探究，在做中学，又带着问题走向生活、社会，把探究的空间拓展到课外，拓展到了日常生活。能够边实验边思考，逐步深入地研究一个问题。能根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。学生在实验探究活动中，如何进行实验，如何分工合作，如何处理数据，实验中出现与探究课题不同或与生活常识有矛盾的问题，应如何对待，也需在实验探究过程中引导学生正确处理，并鼓励学生大胆尝试。培养学生实验动手能力的方法，一是让学生在实际操作中逐渐提高；二是教师在实验过程中给予恰当指导。情感、态度、价值观 让学生了解拱形在生活中的应用，同时体验科技的力量、创造的快乐。【教学重点】弄清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。【教学难点】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】教师准备：相关的图片资料，做拱形的纸，课件（教师用）。180g绘画纸一整张裁成长21cm、宽10cm的小块，铁垫圈、螺帽若干，垫板（三层板裁小长21cm、宽10cm大小），自制搭拱积木（二至三组）。学生准备：每生带四五本书用于抵住拱足。【教学过程】一、引入师：前几节课我们学习了在不增加材料的情况下，增强材料抗弯曲能力的几种办法，这节课我们继续来研究让一张纸承受更大压力的方法。（师出示一张纸）看老师手中的这张纸。(把它平放着，用手托住纸的两端将纸平放在两手之间，纸塌下去了）它连自身的重量都承受不起，这样柔软无力的纸你能用什么办法让它至少能承受自身重量不塌下去吗？学生汇报。(提示不能增加材料。让学生充分发言，可以检查学生对前概念的理解。引导学生说到拱形时。)师：(做一个拱)做成拱形后它没有塌下去，看来拱形也有科学道理。我国古代劳动人民早已利用拱的科学原理进行建筑设计。请看(播放课件图片：赵洲桥、拱门、房子、奥运馆所)这么多的建筑为什么都采用了拱形呢？同学们愿意和老师一起来研究拱形中的学问吗？（板书：拱形的力量）设计意图：使学生认识到“拱形”是“改变形状”的另一个视角。通过欣赏拱形建筑的图片，让学生感受到中国劳动人民的勤劳智慧，拱形的神奇作用，最后的提问激发起学生的求知欲。二、测试纸拱的承重能力1、做一个纸拱，试试它能承受多大的重量实验一：师：现在请同学们像老师这样（把纸先卷一卷再松开，做成一个拱形）做一个纸拱，放在垫板（提示：按垫板上事先画好的两拱足间距离来做拱）上观察，说一说拱自身的重量在哪里？特别要注意：这个拱形不能借助其他物体的帮助。分组实验（教师巡视指导）。学生汇报。（在拱下部）师：对，在拱与垫板接触的地方，我们把它叫拱足。好下面请同学们轻轻地放一个垫圈在纸拱上，来测试拱的承受力，仔细观察纸拱有变化吗？（有，“纸拱”向两边伸展。）哪个部分承受着垫圈的重力？(拱顶)请大家再在上面加一个垫圈，观察一下是不是有新的变化，纸拱随着压力的增大，你发现它的形状有什么变化？（拱形的足伸展得更大了，最后就平了。）你能解释这种现象吗？“纸拱”为什么会向两来伸展开去？（课件演示：垫圈的重量压在了拱上，拱的全部重力传到两个拱足，这个力向下，向两边传去，使拱足在垫板上向外滑动，拱就伸展开了。）(板画：)设计意图：通过观察描述活动，学生能清晰地认识拱形桥的受力轨迹，从而建构第一层次的“拱形”概念拱形可以通过材料向下和向外传递承受的压力。看到拱足分开自然想到要用什么东西去抵住它。2、把拱足固定，测试纸拱能承载多大的重量实验二：师：既然我们知道了纸拱受力变形的原因，你有什么办法使纸拱不容易变形，能承受更大压力？承受几个垫圈你能预测一下吗？用实验检测下看行不行。分组实验（教师巡视指导）师：有作用吗？(学生回答)用东西抵住拱足它确实比刚才承受的压力要大一些，看来大家刚才的想法是正确的。讨论：说说你们观察到的现象。当拱顶上的压力不断增加时，它的形状会有什么变化？(还是要塌，向左右偏)纸拱为什么会产生这种变化？你是怎样想的？设计意图：让学生在认真观察现象后，对出现的问题作出解释，并开动脑筋去思考解决方案，有了方案再去用实验去验证。用事实证明自己的方案是有效的。这样多次训练有助于学生养成良好的科研习惯。对于纸拱还是会变形。这时就会激发学生思考应从哪些方面来改进自己的方案。在讨论中学生相互启发，有助于后面的探究活动。3、让拱形承受更大的压力实验三：师：怎么使纸拱承受更大的压力？你打算怎么做？先将自己的方案写下来，再汇报。我们的设计我的设想(添加的物体、数量、放在哪里)推测能承受的垫圈数改进设想推测能承受的垫圈数学生汇报。老师引导学生说出添加什么？怎么添加，具体放在什么位置？有什么道理？学生听取别人的意见后对自己的方案可能有修改，让学生改进设想，完善方案。师：好，我们来挑战一下，看谁的拱能承受更大的压力。(提示：1.根据拱形受压变形的现象，寻找克服变形的方法。2.注意别在形变过程中加垫圈。3.在考虑让拱形承受更大压力的同时，考虑材料的合理利用。实验中还要注意：1. 按拱足间距标准记号放拱形。 2. 第一次实验过的拱还能在第二次实验中用吗？想想为什么？ 3. 实验结果填在表格里。)设计意图：让学生充分动脑、动手、动口、动耳有利于培养学生解决问题的能力，在表述自己的方案时进一步明确弄清道理，同时听了别的小组的汇报对自己的方案也有一个比较、反思的过程，会不断优化自己的设计方案。教师在活动前指导比在活动后指导更有价值，因为活动中要控制的变量很多，对学生操作的要求也较高，操作不规范将直接影响实验结果。分组实验（教师巡视指导）。学生汇报。（学生在视频展示台上展示自己的实验结果。可多请几个小组汇报让学生充分发言，说出自己的改进办法。）寻找“拱形的力量”第 小组温馨提示：1、先设计方案，再进行实验，并做好数据记录。2、每次实验，“拱桥”的拱足之间的距离要保持一致。3、如果纸条被压坏或有明显折痕，应该换上新的纸条。4、在实验中对数据进行分析，寻求现象背后的奥秘是学习科学最快乐的事。推测能承受的垫圈数实际能承受的垫圈数第一次第二次第三次第四次师：通过不断改进实验，大家做出来的实验结果跟原来的相比，拱的承受力都大了很多。全班同学都挑战成功，祝贺你们！仔细观察，你们的方案有一个共同的特点，是什么？（都在拱形的两边放物体，把拱足抵住。）现在你能还解释一下为什么抵住拱足，就能提高拱的承受力？第一次教学反思：一、适时呈现生成的问题。科学科中往往生成问题会很多，对于生成问题的处理反映了一个科学教师的教育机智。当我发现有手按住本子时，不应该马上提出这个问题。最好在汇报数据后出现了问题，再来分析问题，用数据来说话。这也让我觉得我在这节课的汇报数据的方式上也应作一些改变。二、汇报数据的方式。我采取的方式是让学生对三组数据一起汇报，这样不但浪费了时间（因为报一组数据时，只要我说出“没有支撑的”，他们就会直接说出数据，而我让他们一起汇报时，他们会说“没有支撑的多少个，用英语本多少个”），而且不能及时处理出现的问题，比如要是我没有及时说出有些小组用手按住英语本的事实，到一起汇报数据时，有些同学可能已经忘了这个事实了。所以数据必须及时呈现。三、让学生多说。这节课的思路虽然清晰，但我的话说得多了，学生说的却少了。这也是许多老师存在的问题，就是怕学生说不好。其实，让多个学生说，说了再补充，就可以慢慢提高学生的概括能力的，不然考试的时候，学生明白的事实也会写得语无伦次。再下几节课的教学中通过不断改进，我进行了逐步完善，把课堂探究变为了：第二、三次教学展示师：今天这节课，王老师带来了一张纸。在上一节课里，我们已经知道了改变纸的形状，可以使纸的承重能力发生变化。那我们知道这张纸的承重能力是很差的，我们可以试一下（教师演示，在平放于两个勾码盒上的纸上轻轻地放上一个垫片，）它最多能够承受多少重量。它连一个都不能承受。那么你有没有办法，用很简单的方法，可以使他承受更多的重量？可以怎么办？生：把这张纸折一下就行。师：尽量简单。还有别的方法吗？生: 把这张纸弯过来，夹在两个勾码盒中间。师：好的，你来试一下。（学生上来演示）师：是不是这样？是不是很简单？那么，我们今天这节课我们就来研究一下这种形状。这种形状我们把它叫什么？生：拱形。师：今天我们要研究的内容就是拱形。（教师板书：拱形 ，PPT出示课题：拱形的力量）师：那么刚才有同学说，这个拱形，它的承受重量的能力比那个（平纸）要强，那么是不是这样呢？我们再试一下。（教师演示，在拱形的纸上轻轻地放上一个垫片）有没有倒塌？生：没有。师：还可不可以再加？生：可以。师：再加一个，轻一点，放的时候轻一点。这样它塌下了，垮掉了。那我们说它的承重能力是多少呢？生：一个。师：只能算一个，是吧。今天我们在实验的时候，就以它倒塌为止。倒塌之前承受的重量，就是它的承重能力。那么，拱形它为什么会比，他这个承重能力会比它（平纸）强呢？想不想研究这个问题？生：想。师：那今天这节课我们就来研究一下拱形为什么能够承受比较多的重量。刚刚我们看到的这个拱形，为了方便大家交流，我们先来了解一下拱形它的构造。（教师板画：）师：这是一个拱形，那么拱形的这个最高处，它的顶端，我们可以把它称为什么？（教师板书：拱顶）生：拱顶。师：拱形的下面，有两个和地面接触的地方，我们可以把它叫做拱足。（教师板书：拱足）是不是像两只脚一样？生：是。师：那么在两个拱足之间有一段距离，这一段距离我们可以称为什么？-我们可以把它称为跨度。（教师板书：跨度）一般桥梁它有一定的跨度。那么了解了拱形的构造以后，接下来我们要研究拱形的话，那我们要来制作一个拱形。先来看一下怎么样做拱形。我们要来做一个怎么样的拱形。（PPT出示：做一个跨度为12厘米的纸拱材料：拱纸1条、底座纸1张。制作方法：纸拱放在底座纸上，两个拱足放在底座纸的两条竖线记号上，如果超过12厘米，就把拱纸圈拢一下 ，再放到底座纸上，不到12厘米，请你轻轻地拉开拱纸。）师：我们要来做一个跨度为12厘米的纸拱。我们先看一下制作的方法：一张纸条，拱纸，这张纸比刚才那张纸要厚一点，还有一张底座纸，在你们的抽屉里，你们可以把它拿出来，（学生从抽屉里拿出一张拱纸和一张底座纸）按照这个方法，请你这个跨度为12厘米的纸拱做好。做好了举手。（学生动手操作）师：如果它超过了12厘米，那么你把它圈一下，把它圈拢。然后不到呢拉开距离，拉到12厘米为止（教师同时示范）。师：好了吗？（教师巡视。）做好了就坐正。师：那我们做好了纸拱以后，接下来我们怎么来研究呢？那我们来看一下研究的方法。在我们的抽屉里还有一张实验记录单（教师出示实验记录单），可以把这张实验记录单先拿出来看一下。（PPT出示：实验要求：（1）拱形跨度为12CM。（2）先画好实验方法示意图。（3）垫片必须轻放在拱顶（一个一个加垫片、竖叠）。做好实验记录。观察记录：随着纸拱承受重量的增加，拱纸的形状有什么变化？(画图或者文字描述 ) （4）实验完成后把实验器材原样放好, 小组讨论、分析实验现象和实验结果，说说你们发现了什么。）师：这张实验记录单，大家有没有看到，我们今天一共要做几次实验？生：4次。师：那么这4次实验，要求是这样的。第一个，拱形跨度为12CM，一定要控制好。在做实验之前，先画实验方法示意图，实验方法示意图怎么画呢，在上面我已经帮你画好了一个拱，那么实验1，就是在拱足旁边不加任何物体，直接把这个重物从拱顶放上去，看他能够承受多少重量。垫片要轻放，竖叠，一个一个加上去。第二个实验开始，要用螺帽了，你们下面有一袋螺帽，还有一个信封，这个信封里面还装着垫片，这是我们等一下实验要用的材料。然后等一下你这个螺帽怎么放？你可以自己用不同的方法来试，放的时候怎么来表示呢？比如说，那个螺帽我们可以用一个圆圈来表示，这个螺帽你放在这里，这边也有一个螺帽，两个螺帽是这样放。当然你也可以放到其他位置，都可以自己设计，但是你在这一组实验当中，最好能够方法一致。因为我们要比较它们承重的能力的。在第2、3、4三次实验放的时候要注意方法要一致。还有一个是我们在实验的过程当中，我们要进行观察记录：随着纸拱承受重量的增加，拱纸的形状有什么变化？要求画图或者文字描述。这个在实验记录单下面，有没有看到。做这个实验的时候，你要把这个变化，拱纸形状的变化给画下来，或者用文字写下来，你不会画的就用文字记录。最后，实验完成以后，把实验的器材原样放好, 可以在小组里面讨论一下，分析一下你们的实验现象和实验结果，说说你们发现了什么。这样清楚了吗？生：清楚了。师：清楚了我们就可以开始实验了。学生分组实验活动，教师巡视，（师：螺帽现在要不要动？注意不要把纸拱折掉。）个别指导。师：差不多了，下面请你把这个实验材料都原样放好。接下去我们就要进行汇报了。请你把材料放好，垫片都放进信封里面，仍旧放回抽屉里面，放到下面，就留一张实验报告单。（教师指导学生整理实验器材。）师：下面我们从第一组开始。请你们先把这个你们组的实验结果（报上来），我们按照顺序，你只要报4个数字，连续的报下去。开始。数据汇报结束师：我们来看一下，你们发现-，你们做了这个实验以后-。我们看一下这组数据，好像有一组数据比较特殊。（教师用粉笔圈出来）是第4（小）组的，第4（小）组的同学，能不能上来给我们演示一下你们做的这个实验，是怎么做的？把你们的材料拿上来。学生上来演示实验。师：先把12厘米（跨度控制好），两个人合作。教师指导、协助。学生放了2个螺帽后，纸拱没有垮，（下面学生开始哄笑）。师：继续。轻一点，这样扔下去的。第三个螺帽放上后垮了。师：要不要再做一次。生：要的。师：再做一次。两个学生继续演示实验。师：你们有没有找到原因。为什么只能够承受1个垫片？这次学生实验结果是只能够承受1个垫片。师：现在好像是只能承受了1个（垫片）。再来一次。两个学生再次演示实验。结果是放上2个垫片后只支撑了一会纸拱就垮了。（下面学生又哄笑。）师：就这样，下去吧。那么，大家觉得，他们这一组数据，看到了，确实有一次它只只能够承受1个垫片。那么可能是什么原因，我们等一下再分析。现在来看一下你们的发现，好不好？第一组能不能说一下，你们有什么发现？生：我们发现，随着垫片的个数增加，拱顶会越来越矮。师：你们发现这个形状的变化了，是吧。拱顶会越来越矮。好的。还有吗？你说。生：当承受重量越来越多，拱纸会往外打开，同时拱纸也会变矮。师：哦，拱足也往外移开了，能不能上来画一下。拱顶发现变化了，拱足也发生变化了。是吧，能不能上来画一下。请刚才发言的第二位同学上来画，其他同学在下面看她画示意图。师：（指拱顶）你这里为什么画2层？生：越来越往下了。师：越来越往下了。其他同学，其他组的同学观察到这个现象了吗？生：观察到了。（有个别好像说：没有。）师：观察到了。是吗？非常好。（教师指黑板上的示意图）观察非常仔细。师：刚才两个组的同学汇报，发现随着和垫片在增加，它的承重能力在增加，还有一个，发现了它的形状发生了变化。那么，我们来分析，形状为什么会发生变化呢？什么原因？（学生一下子不能回答）我们小组里面讨论一下。学生小组讨论，教师倾听小组讨论，适当指导。板书：1、为什么会变形？2、为什么加螺帽承重力增大？师：这两个问题有没有想清楚？好，你来说。生：为什么会变形，这是因为我们放上去的垫片是有重量的，还有垫片放的越多，它就越沉，然后它就变形了。师：哦，这样它就变形了。还有同学想说。你说。生：螺帽（应该是垫片）放在拱顶，然后力就从那个两端这样子往下，然后拱足的跨度变大，然后就是往两边，直到拉平为止，上面也有力，然后就会往下压，它就变平了。师：你能不能上来画一下。比如说，他说这个拱顶上面承受垫片以后，它是不是有一个向下的力，（教师在黑板上画出拱顶受到的压力）然后会怎么样？（请学生继续画示意图，学生在两个拱足处画了两个向外的力。）师：往这两边传递。是吧。生（众）：对。生（画）：然后这里就会往下。（在拱顶下画向下的箭头）师：往外面怎么样了-推，是不是有往外面推啊，还有一个是继续往下的，这里面凹下去了。好的。分析得非常好。那么我们把这一个力，就叫做-（教师板书：外推力）生：外推力。师：当拱顶受到压力的时候，它会沿着这个拱（有学生在说：弧）向两边传递，出现往外面的外推力。是吧。就把这个拱压垮了。那么，为什么增加了螺帽，它能够承受垫片的数量就越多呢？这是为什么？你说。生：因为螺帽将它两边的（外推）力固定在一个地方，这样的话-师：螺帽起到了什么作用？生：固定。师：有没有更加确切的说法。你说。生：螺帽支撑住了两个拱足。它的往外（撑开）速度在变慢。师：好的。有道理的。还有没有想说的？生：螺帽减少了外推力。师：螺帽在减少外推力吗？外推力会减少吗？这个外推力会不会变？（有个别学生说：不会。）外推力是不变的。外推力是随垫片数量增加而增加的。螺帽它主要起到了，刚才一个同学讲的固定，或者说，我们也可以说它阻挡，它跟外推力的作用是怎么样的？生：相反的。师：相反的，你要往外推，我要怎么样？阻挡住。那么，螺帽越多，为什么承重能力就增强，（承重能力）越大呢？是不是它阻止这个外推力的力量越强？是不是这样？好了，那么现在，谁能够来说说看，拱形为什么这个承重能力（强），我们来比较一下，跟这个平桥。（教师在黑板上画一座平桥）它为什么拱形这个承重能力比较强呢？我们来分析一下，它的受力情况。这样一座平桥，当它受到压力的时候，我们刚才看到了，这个平桥怎么样了？直接就往中间凹下去了，那我们跟拱桥比较一下，有什么不一样？（教师指平桥），它有没有分散到两边去？生：没有。生：拱桥有一部分会扩（分）散到两边去，而平桥直接往下压了。师：对。直接往下压。（教师指拱形）它这个力分散到两边，相对中间的压力就减轻啦，这样拱形的承重能力就增强了。好了，今天接下来还有一点时间，王老师还有一样很好玩的东西。（出示塑料拱桥积木材料）我们中国有很多的石拱桥，那么今天我们就用塑料的积木块来搭一座拱桥，看一看它能承受多大重量，好不好。（教师发放材料，学生动手操作。）33：02师：想一想，应该先搭什么？不会搭的，你可以看我是怎么做的。（教师在讲台前演示，学生都管自己在做。）师：先固定住两个拱足，然后呢，把这些材料一块一块装上去。我已经搭好了。然后试一下（教师演示手掌用力往下压拱桥）。（观察），当这座桥没有受到压力的时候是怎么样的，受到压力又有什么变化？试试看，你能不能把它压塌。（教师到小组中指导）师：（教师演示手掌用力往下压拱桥）压一下，这座拱桥的承受重量它有什么特点。你压力越重，你会发现：它的桥面之间会怎么样？越牢。这个稍微一来就倒掉了（教师演示没有用手掌往下压住的拱桥，一推就倒掉了）。师：请搭好的同学可以