教科版（2017秋） 四年级上册3-3《用橡皮筋驱动小车》教学设计

《用橡皮筋驱动小车》教学设计
【教材分析】
前两节课分别知道了小车有不同的动力类型，并用气球喷出的反冲力做动力驱动小车，本课将学习另一种动力驱动方式——弹力。教材设计了两个活动，第一个活动组装用橡皮筋驱动的小车，让学生在动手动脑的过程中初步体验用橡皮筋的弹力作为动力，弹力作用于车轴，带动小车轮子转动，即“轮驱动”；活动二是研究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系，也就是研究小车运动状态与橡皮筋产生的弹力之间的关系，是对“运动和力”概念的进一步构建和理解。对于弹力概念的引入，在本节课是逐渐渗透的，聚焦和探索部分让学生注意弹力的效果和产生条件，拓展部分引入弹力的概念，引导学生凭借“橡皮筋受力变形”的例子来理解什么是弹力。
【学情分析】
橡皮筋是学生所熟悉的物体，学生能知道橡皮筋拉得越长，橡皮筋会越紧，以及在弹弓上安装小石子，弹弓拉得长，小石子飞得更远，但是很难从这些例子中抽象概括出“弹力”这个概念的本质。在本节课中，将通过探究活动帮助学生构建弹力的本质概念。
如何将橡皮筋安装在小车上，利用橡皮筋的弹力来驱动小车运动？这是学生不明白但是十分感兴趣的，通过在教学过程中对学生适时的点拨，期待学生认识到橡皮筋动力小车的驱动特点。
四年级的学生经过三年的科学学习，具备了一定的实验和探究素养，对于如何研究“小车运动距离与橡皮筋缠绕圈数的关系”，学生能自主设计实验，说出基本的方法。但是一些实验的指导需要教师及时点拨，以及给学生小组成员明确的任务分工，以确保活动的有效进行。
【教学目标】
科学概念目标
1.橡皮筋产生的动力大小会影响小车的运动距离。
2.橡皮筋在外力的作用下会产生形变。
3.当物体形状改变时会产生一个要恢复原来形状的力，这个力就是弹力。
科学探究目标
1.会用橡皮筋给小车安装动力。
2.会做橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离关系的实验。
科学态度目标
1.发展进一步研究运动和力的兴趣。
2.认同收集数据作为证据、进行解释的重要性。
科学、技术、社会与环境目标
1.体会到不同小车具有不同类型的动力。
2.改变橡皮筋的弹力大小会对小车的运动有影响。
【教学重难点】
重点：经历提出问题——做出假设——设计实验——得出结论的过程，探究橡皮筋缠绕圈数和小车行驶距离的关系。
难点：通过小组合作探究，结合实验数据进行整理和分析得出，橡皮筋缠绕的圈数越多，弹力越大，小车运动的越远。
【教学准备】
学生小组准备：小车1辆（小车的一端车轴上装上齿轮，车身用磁铁负重，防止打滑）、橡皮筋1根、测量距离的皮尺。
教师准备：小组实验材料一套、钩码若干、实验微课指导视频。
【教学流程图】
【教学过程】
1.聚焦
（给每个学生发一根橡皮筋，让学生拉一拉后松手）
教师提问：拉一拉橡皮筋会有什么感觉？松开手呢？
学生思考：手被橡皮筋拉着的感觉；越用力，橡皮筋越紧，被拉得越细；松手后，橡皮筋会弹回去……
教师板书：根据学生的回答板书：形状改变、弹力。
教师提问：（聚焦本节课的研究主题）我们能用橡皮筋来驱动小车吗？
设计意图：让学生动手玩玩橡皮筋的活动，以此激发学生的兴趣，同时，了解学生对于弹力的前概念，为后续深入理解弹力奠定基础。
2.探索
（1）组装用橡皮筋驱动的小车
教师提问：（出示小车和一根橡皮筋）如何将橡皮筋安装在小车上，才能使橡皮筋驱动小车运动起来呢？
学生活动：学生小组观察小车，思考应该在小车哪个部位拧上橡皮筋才能带动小车运动，动手尝试让小车运动起来。（教师可根据学情对器材进行简单处理，以此引导学生想到安装的驱动方式，如先将橡皮筋的一端固定在车的前端中心处）
教师活动：（教师出示安装视频展示橡皮筋的组装方法：将橡皮筋的一端固定在车的前端中心处，另一端固定在车轴上。）
教师提问：若要让小车向前运动，橡皮筋的缠绕方向应该是怎样的？使车轮转动起来的力来自哪里呢？
学生活动：根据实验指导组装小车，在让小车运动起来的活动中能发现，要使小车向前运动，车轮必须向后旋转；把橡皮筋缠绕在小车车轮的车轴上，松开转动车轮的手，橡皮筋就会带动车轴转动，从而使小车运动起来。因此使车轮运动起来的力来自橡皮筋的弹力。
（学生尝试让小车动起来后）师生归纳弹力概念：橡皮筋受到外力作用时会产生形变，橡皮筋为了恢复到原来的形状就会产生一种力，这就叫弹力。当橡皮筋恢复到原来的形状后，弹力就消失了。
设计意图：橡皮筋动力小车的安装是整堂课的基础。提出问题，放手让学生去感知材料，使得学生在尝试的过程中思考利用橡皮筋驱动小车的方法。对于想不出安装橡皮筋小车的学生，利用视频展示组装方法，可以有效降低难度，提高课堂效率。
（2）探究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系
教师提问：老师在你们的活动中发现：有的小车跑的远，有的跑的近。小车行驶的距离跟什么有关系呢？
学生思考：预测橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离之间的关系，橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶的距离越远。
教师提问：如何用数据来证明我们的猜测？
学生思考：分组设计实验，如在车轴上缠绕不同的圈数来做对比实验。每组实验重复三次……通过汇报交流完善实验计划。（教师可在学生交流的过程中提出问题引导其完善实验计划：如怎样比较它们行驶的距离？这个对比实验中，为了保证实验公平性，哪些条件要保持一致？为了避免偶然误差，保证实验数据的准确性，实验过程如何做？）
教师活动：播放实验指导微课。①将橡皮筋缠绕两圈，小车的前轮对准起始线，松开小车，小车停止运动后，小车的后轮的位置记为终点线，用软尺测量出小车运动的距离；②同圈数的实验要反复做3次，取中间数；③将橡皮筋缠绕圈数改变至4圈、6圈，重复以上实验操作。
学生活动：学生观看，熟悉操作步骤，回忆注意事项：①以小车前轮所在的位置为起始线，后轮所在位置为终点，测量小车行驶的距离；②同圈数的实验要反复做3次，取中间数。
教师活动：巡逻指导学生实验过程。
学生活动：开展分组实验，填写实验记录表，并将实验结果写到班级记录表中。
设计意图：让学生经历提出问题-做出假设-设计实验-得出结论的过程，使学生更好地认识到橡皮筋缠绕圈数与小车运动距离的关系，同时，培养学生的实证精神和严谨的科学探究态度。
3.研讨
教师提问：橡皮筋在车轴上缠绕的圈数与小车行驶的距离有什么关系？为什么会有这样的关系？
学生回答：学生能根据班级的数据进行分析并得出相应的结论——橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远。是因为橡皮筋缠绕的圈数越多，橡皮筋被拉伸的长度越长，橡皮筋产生的弹力越大，驱动小车行驶得距离越远。
教师活动：（根据班级的记录表格，在数据分析时尤其要注意有没有一些差距太大的数据或错误数据，引导学生对此进行分析：例如有的缠绕6圈后小车的运动距离并没有比缠绕4圈时行驶的距离数据大，可能是没有按照规定的圈数缠绕；可能是缠绕圈数过大，小车打滑，或没有按照直线运行等。）
教师提问：生活中有哪些利用弹力的例子吗？
学生思考：弓箭、拉力器、弹弓……
设计意图：通过学生的探究，以实验数据作为证据论证观点，使学生形成严谨的科学态度。
4.拓展
教师提问：（在课堂上演示挂了不同数量钩码时橡皮筋的变化情况）橡皮筋被拉伸的长度与其产生的弹力大小有什么关系？
学生思考：橡皮筋被拉伸的长度越长，橡皮筋产生的弹力越大。
教师提问：是不是橡皮筋被不断拉伸，产生的弹力越来越大呢？
学生思考：拉伸到一定程度会断掉。
设计意图：通过拓展活动，使学生在理解弹力的基础上，对弹力的认识有更深入的思考。
【板书】
【板书说明】
板书下端的表格为全班实验结果统计表，各小组将实验数据填写到黑板上，用于全班的交流研讨。其他文字板书随着各个环节有序展开，逐步生成。
【实验设计单】
探究“橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离关系”实验记录表
班级：_____
第____组
记录时间：_____年____月___日
橡皮筋缠绕的圈数
实验次数
测量距离
（厘米）
取中间值
（厘米）
小车行驶距离
（远、中等、近）
2圈
1
2
3
4圈
1
2
3
6圈
1
2
3
我们发现
1、实验中，驱动小车的动力是：_______________________。
2、小车运动距离与弹力的关系是:_______________________。