2026秋小学冀人版科学五年级上册第二单元 简单机械《4 撬棍的学问》教学设计

2026秋小学冀人版科学五年级上册第二单元简单机械《4撬棍的学问》教学设计一、教材分析（一）单元定位本单元属于2026秋冀人版小学科学五年级上册“技术与工程”领域核心内容单元，对应《义务教育科学课程标准（2022年版）》5-6年级学段“技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造”核心概念要求，单元整体围绕常见简单机械的原理与应用展开，依次设置斜面、杠杆、滑轮、轮轴4类简单机械的探究内容，旨在引导学生通过具象实验认识不同简单机械的力的作用效果，建立科学知识与生活应用的联结，提升技术实践能力。《4撬棍的学问》是本单元第4课，为杠杆类简单机械的起始探究课，教材以生活中常见的撬棍撬重物现象为切入点，依次设置“认识杠杆结构”“探究杠杆平衡规律”“辨别生活中的杠杆”三个递进式探究活动，符合小学生从具象到抽象的认知规律，既承接了前3课对“简单机械可改变力的大小、方向”的探究思路，也为后续学习滑轮、轮轴等变形杠杆类简单机械奠定理论基础，具有承上启下的核心地位。（二）内容编排特点凸显探究性：教材未直接给出杠杆相关结论，而是设置分层探究任务，引导学生通过观察、猜想、实验、归纳自主获得结论，契合科学探究的基本流程，指向“探究实践”核心素养的培养。贴合生活性：教材选取的实例均来自学生日常生活场景，如羊角锤、镊子、跷跷板等，便于学生将科学知识迁移到真实生活场景中，落实“科学观念”的应用要求。渗透文化性：教材拓展板块设置了我国古代杠杆工具桔槔、杆秤的介绍，可有机融入中华优秀传统文化教育，落实“态度责任”核心素养目标。二、学情分析（一）知识经验基础生活经验：五年级学生在日常生活中已经接触过大量杠杆类工具，比如开啤酒的起子、夹菜的筷子、玩过的跷跷板、撬钉子的羊角锤等，能够直观感受到这些工具的便利性，但不知道其背后的科学原理，也未形成“杠杆”的抽象概念。知识基础：学生在本单元前几课的学习中已经初步建立了“简单机械能够改变力的大小和方向”的认知，掌握了基本的控制变量实验方法，具备了初步的实验操作、数据记录和分析能力，为本节课的探究活动奠定了基础。（二）认知特点与难点预设五年级学生正处于具体运算阶段向形式运算阶段过渡的时期，抽象思维能力还比较薄弱，对于“支点、动力臂、阻力臂”等抽象概念的理解存在难度，容易出现三个点定位错误、动力臂阻力臂混淆的问题。学生容易存在“费力杠杆没有实用价值”的认知误区，需要通过具象的实例引导学生理解费力杠杆“省距离”的作用，纠正认知偏差。部分学生在实验过程中容易忽略控制变量的要求，出现随意调整阻力和阻力臂的情况，需要教师在实验前明确操作要求，实验中做好巡视指导。三、教学目标（一）知识与技能目标能准确说出杠杆的定义，正确识别杠杆的支点、动力点、阻力点三个基本结构，90%以上的学生能在常见杠杆类工具中标出三个点的位置。理解杠杆平衡的条件，能根据动力臂与阻力臂的大小关系准确判断省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆三种类型，说出不同类型杠杆的作用。能列举生活中3种以上不同类型的杠杆实例，说明其在生活中的应用价值。（二）过程与方法目标经历“观察撬棍撬重物现象—提出可探究科学问题—设计实验方案—开展实验探究—分析数据归纳结论—迁移应用到生活场景”的完整探究过程，提升科学探究能力。通过小组合作完成杠杆平衡实验，掌握控制变量、规范记录实验数据、基于数据归纳科学规律的方法，提升科学思维能力。通过辨别生活中杠杆类型的活动，提升将科学知识应用于解决实际问题的迁移能力。（三）情感态度价值观目标感受科学与生活的紧密联系，体会简单机械给人类生产生活带来的便利，提升对科学探究的兴趣。在小组实验中养成分工合作、实事求是的科学态度，愿意交流自己的实验发现，尊重他人的不同实验数据，能基于证据修正自己的错误认知。通过了解我国古代劳动人民对杠杆工具的应用（桔槔、杆秤），增强民族自豪感，树立文化自信。四、教学重点认识杠杆的三个基本结构，建立杠杆的科学概念。通过实验探究杠杆平衡的条件，掌握三种杠杆的分类标准及作用。五、教学难点准确识别不同杠杆类工具的三个点，正确区分动力臂与阻力臂。理解费力杠杆“省距离”的实用价值，能准确判断生活中复杂杠杆的类型。六、课前准备（一）教师准备演示教具：撬棍1根、5kg标准砖块1块、支撑用小木块1个、演示用杠杆平衡尺1套、10g标准钩码1盒、杠杆类实物工具（羊角锤、镊子、天平、钳子、筷子、钓鱼竿模型、跷跷板模型各1个）。信息化资源：PPT课件（包含撬棍撬重物慢动作动画、杠杆三个点标注示意图、杠杆平衡实验操作演示视频、生活中杠杆实例图片、我国古代桔槔和杆秤的介绍短视频、实验记录单汇总模板）、实物投影设备。教学辅助材料：实验分工提示卡、学生实验记录单每人1份、分层作业单每人1份。（二）学生准备提前观察生活中用来撬动或抬起重物的工具，记录3种自己观察到的工具及使用场景。自备铅笔、橡皮、科学笔记本。七、课时安排1课时，共40分钟。八、教学过程（一）导入环节（3分钟）教师现场演示：“同学们，老师这里有一块重5kg的砖块，有没有同学愿意上来尝试只用手指把砖块抬离桌面2cm？”邀请2名力气较大的学生上台尝试，学生均无法完成。教师取出撬棍和小木块，将小木块垫在撬棍下方，将撬棍一端插到砖块下方，只用一只手轻轻压下撬棍的另一端，砖块轻松被抬离桌面。教师提问：“为什么同学用两只手都抬不起来的砖块，老师用一根普通的棍子就能轻松抬起来？这根棍子在这里起到了什么特殊的作用？今天我们就一起来探究撬棍背后的科学知识，学习《撬棍的学问》。”（二）新授环节（10分钟）认识杠杆的基本结构（1）教师播放撬棍撬重物的慢动作动画，引导学生观察：“请同学们仔细观察撬棍工作的过程，找一找这个过程中有几个关键的位置？”（2）学生观察后汇报，教师梳理概念：①支点：撬棍工作时绕着转动的固定点，也就是垫在撬棍下方的小木块支撑的位置。②动力点：我们对撬棍施加力的位置，也就是手压撬棍的位置。③阻力点：撬棍受到重物阻力的位置，也就是砖块压住撬棍的位置。（3）教师明确杠杆的定义：像撬棍这样，能够绕着一个固定的支点转动，用来撬动或抬起重物的简单机械，就叫做杠杆。（4）巩固练习：教师出示跷跷板模型、羊角锤开钉子的示意图，引导学生分别找出三个点的位置，及时纠正学生的错误定位，比如学生容易把羊角锤的支点当成手捏的位置，教师要演示开钉子的过程，明确支点是羊角锤靠在木板边缘的位置。提出探究问题（1）教师提问：“刚才老师用撬棍轻松撬起了砖块，是不是只要用撬棍就一定能省力？如果我把垫的小木块移到靠近手的位置，撬起来还会这么轻松吗？”教师现场演示，将支点移到靠近动力点的位置，撬同一砖块需要用更大的力，学生直观感受到支点的位置会影响省力情况。（2）教师引导学生提出可探究的问题：“杠杆的省力情况和哪些因素有关？我们可以通过什么实验来探究这个问题？”引导学生猜想：省力情况可能和支点到动力点的距离、支点到阻力点的距离有关。（3）教师引出杠杆平衡实验：“要探究杠杆省力的规律，我们首先要弄清楚杠杆平衡的条件。当杠杆在水平位置静止不动时，我们就说杠杆达到了平衡状态，接下来我们通过小组实验来探究杠杆平衡的规律。”（三）小组合作探究环节（15分钟）明确实验分工与要求（1）教师明确每组4人的分工：操作员1名，负责挂钩码、调整杠杆平衡；记录员1名，负责将每次平衡的数据如实填写到实验记录单中；观察员1名，负责确认杠杆是否达到水平平衡，核对数据的准确性；汇报员1名，负责小组实验结束后汇报本组的实验数据与发现。（2）教师出示实验操作要求：①实验前先调整杠杆平衡尺的平衡螺母，确保不挂钩码时杠杆尺在水平位置保持平衡。②实验采用控制变量法，每次实验先固定左侧的阻力大小（钩码个数）和阻力臂长度（挂的刻度位置），再调整右侧的动力大小（钩码个数）和动力臂长度（挂的刻度位置），直到杠杆尺在水平位置保持平衡。③每组至少完成3组不同的实验，将数据如实填写到记录单中，不得随意修改数据，若实验出现误差要注明原因。④实验过程中要轻拿轻放钩码，避免砸伤手指，实验结束后将器材整理整齐。（3）教师出示实验记录单模板：实验序号阻力（钩码个数/个）阻力臂（支点到阻力点的距离/格）阻力×阻力臂动力（钩码个数/个）动力臂（支点到动力点的距离/格）动力×动力臂123学生分组实验，教师巡视指导（1）教师巡视各组实验情况，对操作不规范的小组及时指导，比如部分小组杠杆尺没有调平就开始实验，引导学生先调整平衡螺母；部分小组不知道如何控制变量，引导其先固定左侧的钩码数和刻度位置，再调整右侧。（2）提醒记录员如实记录数据，不要刻意凑数，若出现阻力×阻力臂和动力×动力臂相差1-2个单位的情况，属于正常实验误差，可以保留原始数据，后续分析误差原因。

3.小组汇报与规律归纳（1）每个小组的汇报员上台，通过实物投影展示本组的实验记录单，汇报本组的实验数据。（2）教师将不同小组的有效数据汇总到PPT的汇总表格中，引导学生观察所有数据，寻找共同规律：“请同学们观察所有小组的实验数据，看一看‘阻力×阻力臂’和‘动力×动力臂’之间有什么关系？”（3）学生观察后汇报：几乎所有组的“阻力×阻力臂”都等于“动力×动力臂”，个别组的数据有微小差异，是实验误差导致的。（4）教师总结杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，这个规律也叫做杠杆原理。（5）教师引导学生分析省力规律：①当动力臂>阻力臂时，动力<阻力，用较小的力就能撬起较重的物体，属于省力杠杆，特点是省力但费距离。②当动力臂<阻力臂时，动力>阻力，需要用较大的力才能撬起物体，属于费力杠杆，特点是费力但省距离，也就是动力点只需要移动很小的距离，阻力点就能移动很大的距离，方便操作。③当动力臂=阻力臂时，动力=阻力，既不省力也不费力，属于等臂杠杆。（四）课堂练习环节（7分钟）基础巩固练习（1）判断题：请学生判断下列工具是不是杠杆，是的请标出三个点，判断属于哪种类型的杠杆：①镊子夹棉球；②天平称物体；③螺丝刀拧螺丝；④钳子剪铁丝；⑤钓鱼竿钓鱼；⑥理发剪刀剪头发。（2）填空题：①杠杆的三个基本点是_、_、____；②杠杆平衡的条件是_；③省力杠杆的动力臂_阻力臂，费力杠杆的动力臂_阻力臂，等臂杠杆的动力臂_阻力臂。（3）教师随机抽取学生回答，及时纠正错误，比如学生容易把螺丝刀拧螺丝当成杠杆，明确螺丝刀拧螺丝时是轮轴，撬东西时才是杠杆；学生认为钓鱼竿是省力杠杆，教师现场演示钓鱼竿的使用过程，明确支点是手握着的前端，动力点是后手的位置，阻力点是鱼竿尖挂鱼的位置，动力臂远小于阻力臂，属于费力杠杆，能让鱼钩甩得更远，方便钓鱼。拓展应用练习教师出示应用题：“如果要撬起一块重1000N的大石头，石头压在撬棍上的位置距离支点0.2米，我们手压的位置距离支点2米，请问至少需要用多大的力才能撬起这块石头？”引导学生用杠杆平衡公式计算，得出需要100N的力，让学生直观感受到省力杠杆的作用。（五）小结环节（3分钟）教师引导学生自主梳理本节课的收获：“谁来说一说今天这节课你学到了哪些知识？”教师梳理总结：“今天我们认识了简单机械杠杆，知道了杠杆有支点、动力点、阻力点三个基本结构，通过实验探究了杠杆平衡的条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，根据动力臂和阻力臂的大小关系可以把杠杆分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆三类，不同的杠杆有不同的作用，都能给我们的生活带来便利。”（六）作业布置（2分钟）教师出示分层作业，学生可以根据自己的能力选择完成：基础作业（全体学生完成）：①整理本节课的实验记录，将杠杆的定义、杠杆平衡条件、杠杆的分类及特点整理到科学笔记本上；②在家中寻找5种杠杆类工具，分别标出三个点的位置，判断属于哪种类型的杠杆，记录下来。拓展作业（学有余力的学生完成）：①查阅资料，了解我国古代的杠杆工具桔槔和杆秤的工作原理，下节课和同学们分享；②用身边的材料（木棍、绳子、小重物、硬纸板）制作一个简易小杆秤，尝试用它称量小物体的重量。九、板书设计撬棍的学问杠杆的结构支点：绕着转动的固定点动力点：施加动力的位置阻力点：受到阻力的位置杠杆平衡条件：动力杠杆的分类及特点类型动力臂与阻力臂的关系力的大小关系特点生活实例省力杠杆动力臂>阻力臂动力<阻力省力费距离羊角锤、钳子费力杠杆动力臂<阻力臂动力>阻力费力省距离镊子、筷子、钓鱼竿等臂杠杆动力臂=阻力臂动力=阻力不省力不费距离天平、跷跷板十、教学反思（一）预设达成效果本节课采用生活情境导入，通过现场演示撬砖块的活动快速吸引学生的注意力，从学生熟悉的生活现象出发，符合小学生的认知规律，能有效激发学生的探究兴趣，预计90%以上的学生能掌握杠杆的基本结构和平衡条件，达成预设的知识目标。小组实验采用明确分工的方式，能确保每个学生都参与到探究过程中，落实探究实践的核心素养目标，学生在实验过程中能掌握控制变量的实验方法，提升数据记录和分析的能力，养成实事求是的科学态度。分层作业的设计能照顾不同层次学生的学习需求，基础作业巩固课内所学知识，拓展作业能提升学生的动手实践能力和