第二单元科学学案.doc

第二单元形状与结构第一课 抵抗弯曲【学习目标】 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。教学准备长度、宽度相同、厚度不同的纸条（相同的卡纸粘贴而成），长度、厚度相同、宽度不同的纸条；铁垫圈、尺子。 一、思考：在三年级时，我们研究过纸承受拉伸和弯曲的性能。说说纸承受弯曲的性能如何？（1）观察、比较最简单的房子和最简单的桥的结构特点来认识房子和桥梁都是依靠柱和梁支撑的。用板凳来比喻柱和梁，用板凳来比喻房子和桥梁（2）通过观察板凳，思考如下问题：柱子承受的压力会使柱子变得怎样？横梁承受的压力会使柱子变得怎样？二、在同学们的学习生活中用得最多的就是纸，那么你在学习中特意去留心纸的特性了吗？今天我们就一起来研究一下纸抗弯曲的能力与什么有关。1.、提出问题：薄的纸连自身重量都不能承受就弯曲了。那厚的纸呢？同学们猜想一下如果加大纸的厚度，纸的抗弯曲能力会怎样呢？2、针对学生的疑问，指导学生制定实验计划与实施中注意的问题。（1） 注意实验应控制哪些量不变。（2） 怎样表示纸的抗弯曲能力的大小？（3） 表格设计：表1纸的厚度抗弯曲能力的大小预测实测4、并根据所得数据制成曲线图进行数据统计和分析。5、最后得出结论：三、平放还是立放。我们发现桥梁的横截面一般是什么样子的？观察桥梁是怎样安放的，通过今天的学习，请同学们说说这样安放的理由。并用实验来证明自己的理由。四、 课堂小结 （1） 同桌相互说一下本节课学习的要点。（2） 在作业本上试图归纳本节课学习的要点五、作业 创新学习第一节2形状和抗弯曲能力【学习目标】 改变材料的形状，可以改变材料的抗弯曲能力。教学准备实验用的大小相同的纸若干张、铁垫圈、胶水、包装箱瓦楞纸板。一、 复习导入通过上节课的学习我们知道增加物体的厚度可以明显地加强材料的抗弯曲能力，但这样就要增加材料的用量。同学们还能为工程师想想其它的办法吗？二、瓦楞纸的研究我们平时看到的很多物品的包装都用到一种纸，同学们知道这种纸的名字吗？1、 感知瓦楞纸的特性同学人平时也接触过这种纸，大家拿到手上感受一下并可以折一折，感觉一下它有多硬，抗弯曲能力如何？2、 实验一：我们利用解剖的方法，观察瓦楞纸的结构是怎样的，看看各组成部分的厚薄和软硬。(经过研究，你产生了什么问题或想法？准备怎样继续研究？)三、形状与抗弯曲能力通过上面的实验我们得出了一个最关键的问题就是：估计一下，什么样的形状有好的抗弯曲能力？1、实验要求：不改变纸的长度，把纸折成不同形状，预测并实际测试它们的抗弯曲能力。2、测度记录：形 状预测抗弯曲能力实测抗弯曲能力3、 通过实验对比，思考如下问题：a）与没有折的纸比较，它们的抗弯曲能力增强了吗？b)比较这些形状的纸抗弯曲能力的大小，试做出自己的解释。c)为什么有的钢材或铝材要做成“T”、“U”、“L”、“工”字或“口”字等形状？四、总结通过学习我们用事实证明了，哪些结构和情况下材料的抗弯曲能力可以得到明显的增强？五、练习1.把薄板形材料弯折成“V”“L”“U”字等形状，实际是减少材料的宽度而增加材料的_，这就大大增加了材料的_2.在建筑中所采用的钢材，做成下面哪些形状时，抗弯曲能力最弱（ ）A T形 B U形 C形 D 一字形3.将一块不是很硬的纸片折成横截面呈圆形的形状，其抗弯曲能力比不折的时候（ ） A 增强 B减弱 C不变3、拱形的力量【学习目标】 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。教学准备做拱形的纸，铁垫圈若干;搭瓜皮拱的瓜皮、小刀一、复习巩固纸的宽度和厚度与抗弯曲能力的关系？纸的形状与抗弯曲能力的关系？二、自主探究1将纸改变形状折成拱形，它的抗弯曲能力会怎样？2观看一些拱桥的图片。思考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。猜测其原因在那里？拱形承受压测试。 三、合作探究1、 实验：做一个纸拱，试试它能承受压力吗？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，放在垫板上观察，说一说拱自身的重量在哪里？特别注意不能借助其他物体。2、 学生分组进行实验(要求做好分工与记录)小结：在拱与垫板接触的地方，我们把它叫拱足3、 要求：测试纸拱能承受多大压力。下面请同学们轻轻放一个垫圈在纸拱上，来测试拱的承受力，仔细观察纸拱有何变化？再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。四、提出问题：如何让拱形承受更大的压力？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、 组实验：要求学生做好工，并注意哪些量是要求不变的。五、练习 1、为了增强桥的抗弯曲能力，我们一般都会将桥设计成_ 2、判断 （1）赵州桥保留至今，是因为当桥受压时，拱石相互挤压、支撑，能够很好地抵抗桥拱向外的推力 （ ） （2）固定拱形的拱足是克服拱形变形的方法之一 （ ） （3）当拱桥不能够抵抗拱的外推力时，拱桥将会垮塌 （ ）3、拱形能承受更大的压力，是因为 （ ） A拱形受到压力时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分B拱形与其他形状对比，增加了厚度C建造拱形时选择了特殊的材料4、许多桥梁都建成拱形，主要是为了 （ ） A更加美观 B节省材料 C更加牢固5、要使纸拱能承受更大的压力，并且形状保持不变，可以（ ） A抵住纸拱的外推力 B增加纸拱的厚度 C减少每个垫圈的质量 七、 作业 创新学习4、找拱形【学习目标】 圆顶形、球形等有和拱形相似的特点，可以承受很大的压力。教学准备为小组准备：完整的和三个对半剖开的乒乓球，完整的和剪开的塑料饮料瓶。一、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。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、思考：我们看到的这些物体为什么要做成圆顶形？圆顶形承受压力的能力如何？5、观察、实验、分析（1）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？（2）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？试一下，在三个这样的半个乒乓球上摞书，能摞多少本？（3）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？（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？）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、关于塑料瓶形状的研究报告。在我们周围利用拱形增加材料强度的例子很多，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、我们研究了人周围的物体。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？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。头骨是什么形状的？有什么好处？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？3、小结：研究了拱形后，你们有什么感想？五、作业 创新学习5、做框架【学习目标】 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。教学准备 筷子或塑料吸管、橡皮筋、剪子。一、观察各种框架结构的图片二、研究简单框架1、 实践体会（1）利用筷子捆一三角形框架和长方形框架（2）观察它们受到力时的作用有什么不同？（3）哪一个容易变形？（4）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。（1）主要思考增加斜杆起什么作用？（2）并说说三角形框架有什么特点。3、做一个坚固的正方体框架（1）思考如何制作一个坚固的正方体框架。（2）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？（制作一个较复杂的结构，应当先画草图，计算材料）（3）每根斜杆起什么作用？框架中有多少个三角形？（4）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？三、练习 1、框架铁塔从结构上看包含了_形、_形，其特点是_、_，所以比较稳固不易倒塌。 2、判断（1）框架结构的优点是能用较少的材料建构巨大的物体，支撑出很大的空间 （ ）（2）三角形框架在一般情况下都要比四边形框架和拱形框架 （ ）（3）巴黎“艾菲尔”铁塔的设计采用了角形框架和拱形框架 （ ）（4）在很多复杂的建筑物中，框架的使用都是组合式的 （ ） （5）长方形框架比三角形框架更稳定 （ ） (6)上面小，下面大，上面轻，下面重的物体不容易倒 （ ）（7）我们在矿泉水瓶上能找到许多拱形 （ ）（8）蛋壳很薄，但能承受很大的压力，这与它的外形有关 （ ）（9）框架结构能减少风对物体的阻力，从而使它更加稳固 （ ）3、三角形框架结构的基本特点是 （ ） A易变性 B稳定性 C灵活性 D美观性4、使四边形框架加固的方法是 （ ） A增加斜杆 B增加直杆 C增加面积 D怎样处理都一样5、下列形状中最不容易变形的是 （ ） A三角形 B四边形6、底部（ ）的物体，不容易倒 A越大越轻 B越大越重 C越小越轻四、小结五、作业 创新学习 6、建高塔【学习目标】 上小下大、上轻下重的物体稳定性好。教学准备 几个大小不同的塑料瓶、沙、吸管、胶带、水。一、（1）学生观察塔的图片，感受到塔的神奇与生活中的具大作用。（2）思考：这样高大的塔要承受哪些方面力的作用呢？（3） 观察这些铁塔，它们在形状和结构上有什么相同的地方？二、物体不容易倾倒的秘密。1、 猜想是哪些结构特点使铁塔高耸入云又不容易倾倒？把我们的猜想写下来。2、 学生分组，实验证明（1） 利用塑料瓶怎样放最容易倾倒？（2）塑料瓶怎样放最不容易倾倒？（3）怎样做，使塑料瓶最不容易倾倒？3、总结要想使物体不容易倾倒，可以用些什么方法？三、制作不容易倒的高塔（1）利用老师要求准备的材料做一个塔，并尽量使它不容易倾倒，看谁做的塔又高又稳定。（2）分组操作测量高度，哪组的塔最高？并测试哪组的塔最不容易倒？如果这是一座真正的高塔，它的挡风能力与框架结构的高塔有什么不同？ 四、铁塔形状和结构的再思考。塔为什么不容易倒？看看我们先前的猜想，哪些得到了证实？哪些需要修正补充？五、练习1、一般来说，塔的底部应该比塔的顶部_2、框架结构的物体比封闭的物体抗风能力_（选填“强”或“弱”）3、框架结构的铁塔，_、_，空气阻力_，使它不容易倒4、判断 （1）塔的高度越增加，塔的稳定性就越强 （ ） （2）影响塔稳定性饿因素有地基、材料、结构、高度等 （ ） （3）我们可以建造一座稳定的上大下小的巨型建筑物 （ ） （4）要建造高塔，不但要考虑到自身的坚固，还要考虑到整体的稳定性 （ ） （5）做一个坚固的正方体框架需要4根横杆，4根竖杆 （ ） （6）框架结构显著的优点是省材料而又能达到很高的强度 （ ）5、（ ）的物体最容易倒 A上下一样重 B上轻下重 C上小下大6、（ ）的物体放的稳 A上下一样重 B 上轻下重 C上重下大7、桥的形状和结构【学习目标】 桥梁有多种不同结构，有的桥梁把多种结构合为一体。 桥的形状和结构与它的功能是相适应的。教学准备 吸管或竹片、粗线，木板或瓦楞纸板、绳子。我国著名桥梁专家茅以升说过：“桥梁是一种自古有之，最普遍而又最特殊的建筑物。”一、观看美丽的彩虹桥拱桥。观察比较这些拱桥，它们有什么相同和不同？各有什么优点？1、 实验：做一个拱，然后两个做对比，看是那一个面的受力更大。2、 （桥面在拱下方的拱桥，桥面可以拉住拱足，抵消拱产生的向外的推力。桥面被水平方向的力拉紧，还增加了桥面的抗弯曲能力。）三、拉索桥1、观察拉索桥，它们的受力部分主要是哪些？2、以实际例子说明（可结合我们家乡黄河大桥作说明）观察这些桥的结构是怎样的。拉索桥究竟有什么优点？3、实验：模拟做一个拉索桥在实验中学生边观察边思考问题，当演示完成后回答。（1） 两人同时用力拉绳把“桥”吊起来。我们朝什么方向用力？（2） 把绳子拉平直些，再拉平直些，感觉用力有什么变化？四、结合我们的生活自己来制作桥利用课余时间进行，让学生分组完成。让学生说出自己设计和制作桥的想法和原理是什么？五、练习 1、桥面可以拉住拱足，抵消拱产生的向外的_ 2、斜拉桥也叫_，这种桥除了有桥墩支撑外，还被_紧拉着 3、钢索桥主要由_、_、_组成，钢缆的作用是_, 桥塔的作用_,桥塔修的很高是为了_ 4、判断 （1）斜拉桥主要是由桥梁、钢索和桥墩上的塔架三部分组成。钢缆是桥的主要承重构件，桥塔是支撑钢缆的主要构件 （ ） （2）跨越长江的江阴大桥是一座钢索桥 （ ） （3）钢索桥的桥塔修得很高，是为了降低钢缆的拉力 （ ） （4）拱桥的梁桥在受到压力时，拱桥会将压力向四周传播 （ ） 5、茅以升是我国著名的（ ） A 环境学家 B农业学家 C 企业家 D桥梁专