【核心素养目标】3.3《用橡皮筋驱动小车》教学设计

中小学教育资源及组卷应用台
3.用橡皮筋驱动小车
【核心素养目标】
科学观念：通过制作、测试和研讨橡皮筋小车活动，知道和理解以下科学原理：橡皮筋产生的动力大小会影响小车的运动距离。橡皮筋在外力的作用下会产生形变。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。
科学思维：利用分析、归纳和演绎的方法，能够理解和应用橡皮筋小车基本原理。
探究实践：会安装用橡皮筋做动力的小车；探究橡皮筋缠绕的圈数与小车运动距离的关系。
态度责任：
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。
3.需要科学严谨的作风才能确保科学有效的制作活动。
【教学重难点】
重点：探究橡皮筋缠绕圈数与小车运动距离的关系。
难点：探究橡皮筋缠绕圈数与小车运动距离的关系；并对数据进行收集、处理和分析。
【教学准备】
学生：每组实验用玩具小车1辆、橡皮筋几根、测量距离的皮尺1根、学生活动手册。
教师：学生实验材料1套、钩码、班级记录单、教学课件。
【教学过程】
一、揭示课题（预设3分钟）
材料准备：橡皮筋、小车
1.出示橡皮筋，让学生拉一拉，说说发现。
（预设：橡皮筋有弹性，橡皮筋会被拉长，松手后被拉长的橡皮筋会被弹回来，变回原来样子。）
2.教师：是的，像橡皮筋这样的物体在受到外力作用时，形状很容易改变，在形状改变时它们会产生一个要恢复原来形状的力，这个力叫弹力。
3.教师出示相关图片，学生判断哪些物体产生了弹力。
4.那你能用橡皮筋的弹力驱动小车，让小车动起来吗？
揭示课题：用橡皮筋驱动小车（板书）
【设计意图】橡皮筋的弹力是制作小车的核心部件，皮筋弹力作为动力源教学伊始体验、感知和认识皮筋的基本特点，激发探究兴趣的同时为后续的制作活动做好有效铺垫。
二、用橡皮筋驱动小车
活动一：如何用橡皮筋驱动小车（预计8分钟）
材料准备：橡皮筋、小车
1.学生讨论组装方法。
2.橡皮筋应该绕在小车的哪个部位才能让小车动起来？（重点强调橡皮筋一端固定在车尾车身上，一端要绕在前轮车轴上）
3.出示2组动图，教师介绍两种方向的橡皮筋缠绕方法。
4.学生分组活动，用橡皮筋让小车动起来。
5.你成功让小车动起来了吗？橡皮筋两种方向缠绕下，小车运动方向一样吗？（不一样）所以想要让小车向前运动我们应该采用第一种方法，橡皮筋从车轴上方勾在车轴上，向后转动车轮。
活动二：橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系（预计18分钟）
[材料准备：橡皮筋、小车、皮尺、微视频、学生活动手册]
1.通过刚才的活动，你觉得什么情况下，小车会行驶得远一点？
（预设：橡皮筋多绕几圈）
2.是不是如你们所说橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远呢？我们可以设计一个对比实验来验证一下。
3.学生思考讨论下列问题，师生共同归纳实验方法。
问题①：橡皮筋缠绕时，怎样算一圈？
问题②：如何测量小车行驶距离？
问题③：为了让现象更加明显，我们可以设计分别缠绕几圈橡皮筋？
问题④：每组实验测几次为宜？如何取平均值？
4.通过刚才的讨论，相信大家已经对接下来的探究活动有所了解了，老师这还有一段完整的实验方法介绍视频，让我们通过这段视频在做一次梳理。（播放微视频）
5.学生分组活动，10分钟。
【设计意图】首先制作并试跑一辆小车，然后明确要求掌握技巧来实验探究皮筋圈数和小车行驶距离之间的关系。这符合制作类活动的基本要求和基本方法，尝试到熟悉的过程中，学生的体验增加了，经验增加了，为后续的标准实验夯实基础，积累经验。
三、实验数据的处理与分析（预计7分钟）
材料准备：班级记录单
1.汇报数据，说一说橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系。（预设达成共识：橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远。）
2.橡皮筋缠绕一圈时和橡皮筋缠绕多圈时，橡皮筋产生的弹力大小一样吗？
（预设：橡皮筋缠绕圈数越多，产生的弹力越大）
3. 橡皮筋缠绕一圈时和橡皮筋缠绕多圈时，橡皮筋产生的弹力作用在小车上的时间一样吗？
（预设：橡皮筋缠绕圈数越多，作用在小车上的时间越长）
4.现在你能解释为什么橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远？
（预设：在一定限度内，橡皮筋缠绕的圈数多，产生的弹力大，作用在小车上的时间长，小车行驶得远；橡皮筋缠绕的圈数少，产生的弹力小，作用在小车上的时间短，小车行驶得近。）
【设计意图】在充分的实验体验活动后，学生的经验感知积累的同时也在梳理和提炼中。此时，需要充分调动学生的实验经验和实验数据，在思辨和研讨中，梳理和整理实验规律，以得出有效的结论，并尝试用合理的方法表述出来。
四、拓展：让橡皮筋产生不同大小的力（预计4分钟）
材料准备：橡皮筋、钩码
1.出示橡皮筋和钩码，如果老师将钩码挂在这根橡皮筋上，你觉得会出现什么现象？（预设：橡皮筋会被拉长）
2.教师演示将一个钩码挂在橡皮筋上，随即提问：将一个钩码挂在这根橡皮筋上，橡皮筋会被拉长这么多，那如果再挂一个钩码，你觉得橡皮筋会被拉长那什么程度？（预设：拉长一倍……）
3.教师演示在橡皮筋上分别挂两个、三个钩码、四个钩码的现象，随即提问：如果一直往橡皮筋上加钩码会如何？这个问题留给我们下节课继续研究。
【设计意图】橡皮筋是小车动力的一种方式，也是本课小车的核心技术，这是橡皮筋弹力原理的应用实践。橡皮筋小车制作以后，学生对橡皮筋动力富有好奇，此时单独就橡皮筋承重变长进行探究是必要的。经过实验探究，学生对橡皮筋的弹性原理，在制作测试小车后有了理性的认识。
五、板书设计
(
弹
力
) (
3
.
用橡皮筋驱动小车
小车行驶距离越远
橡皮筋缠绕圈数越多
产生的弹力越大
作用的时间越长
)
【疑难解答】
1.拓展环节：尝试让橡皮筋产生不同大小的力，是否可以前置？
橡皮筋的弹力原理是制作橡皮筋小车动力源。
按教材教先制作和测试小车，此时学生对橡皮筋的弹性原理还属于不确定阶段，但是通过边摸索边制作测试的方式，学生也能完成橡皮筋小车的制作测试活动。在有一定体验基础后，拓展部分再来探究橡皮筋的承重变长活动，学生对橡皮筋的弹力原理豁然开朗，也是值得提倡的。
但是就用教材教的角度看，如果拓展环节：尝试让橡皮筋产生不同大小的力，前置是否可以，其实也有其价值所在。首先研究橡皮筋的承重变长弹力原理，学生在先知原理的基础上，提出怎样做一样橡皮筋小车，学生关于橡皮筋圈数越多小车跑得越远实验会更加得心应手，也可以说是水到渠成的，感觉这样的教学方式教学过程更加顺畅，也可以提高课堂的教学效率，学生对橡皮筋弹力原理的应用会更加深入透彻。