(共38张PPT)
1.4 设计塔台模型
第一单元 小小工程师
核心素养目标
科学观念：了解工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。工程设计中蕴含着一定的科学知识。
科学思维：能深人思考，发现并解决设计中的难点问题。能反思自己的设计，不断改进。
探究实践：能够根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。
态度责任：对工程设计抱有极强的兴趣。愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。具有反思意识，能听取同学意见并不断改进自己的设计。
科学聚焦
01
科学聚焦
建立模型是工程设计中的重要环节
我们也要像工程师一样，设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建造塔台的过程。让我们从设计塔台开始吧！？
科学聚焦
科学探索
02
阅读教科书，一起来看看学校对建造塔台有什么要求。
明确任务
科学探索
1.塔台高度60厘米;
2.底部不得粘在桌上;
3.具有抗风抗震能力;
4.坚固并有承重能力;
5.节省材料；
6.稳固、美观、价廉的平衡。
工程要求的关键点：
科学探索
设计图纸清楚明了，有条理，表达方式全面，有文字、图画、数字、标记等。
小组分工明确、系统，有序开展设计活动。
设计图纸和设计活动的要求：
科学探索
我们面临的工程任务的要求，
哪些是均衡考虑完成的？
哪些是重点考虑的？
哪些是必须达到的？
科学探索
工程设计活动的三个层次:
成本、美观、设计方式、分工等是均衡考虑的要求。
底部能够移动、具有抗风抗震能力、坚固耐用是重点考虑的要求。
高度、安全、承重是必须要达到的要求。
科学探索
材料和工具要求：
70根吸管
剪刀
胶带
尺子
制订方案
科学探索
项目 1分 2分 3分
设计图及 文字说明 缺少文字和图画设计 设计了文字和图画说明，但是说明较混乱、缺少条理，没有用数字进行定量说明或者没有关键性的箭头指示等 合理地设计了文字和图画说明，对设计结构的表述条理清晰，对每部分使用的材料进行了加工和用量的详细介绍
分工合作 分工不明确，每个成员不知道各自应该做什么 有基本的分工，但是分工不系统，或执行分工不彻底，或有未承担任务的成员 有明确的分工且贯彻实施，为每个成员安排了相应的任务，并且每个成员都明确自己的任务，能有组织地执行
塔高 没有达到60厘米的高度 基本接近60厘米的高度 达到60厘米的高度
顶端承重 顶端无法承重或顶端承重为所有小组中的最小 顶端承重为所有小组中的中等水平 顶端承重为所有小组中的最大
抗风能力 能抵御1级（小风量） 风吹 能抵御2级（中等风量）风吹 能抵御3级（大风量）风吹
抗震能力 能抵御1级（轻微）震动 能抵御2级（较强）震动 能抵御3级（强）震动
美观 结构欠佳、制作粗糙，或在所有小组中最差 结构比较合理、外形较为美观，或在所有小组中处于中等水平 结构合理、外形美观，或在所有小组中处于最高水平
材料成本 统计 材料成本在所有小组中最高 材料成本在所有小组中处于中等水平 材料成本在所有小组中最低
塔台模型制作评价表
科学探索
为了尽可能达到60厘米的塔高，你们的设计是如何考虑材料使用的？
哪些设计是为了稳固塔台模型？
科学探索
正方形和三角形哪个形状更稳定？
用食指分别从两种形状物体上部中点往下压，感受它们的承受力，观察它们形状的改变。
科学探索
如何保证塔台不倒下？如何保证塔台的倾斜角最小？
如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震？
什么因素会导致塔台产生倾斜角？
科学探索
耐震
制震
免震
抗震设计示意图
科学探索
三种抗震方法：
免震——塔台底部加滚珠。
制震——塔台底部加弹簧。
耐震——加大底部面积或加重底座重量。
科学探索
科学探索
科学探索
科学研讨
03
研讨一：我们的设计方案完备吗？是否考虑到了各个因素？
我们的设计方案不是很完备，有的因素没有考虑到，比如，没有考虑到加大底部质量能够提高抗风、抗震能力等。
科学研讨
研讨二：我们的设计方案还有需要调整的地方吗？打算怎样进一步调整？
我们的设计方案还有需要调整的地方，比如，四个侧面可以只制作两面，另外两面可以按照同样的样式进行拼装，这样在保证稳固的同时又节约成本；底部可以增加金属钩码，从而增大底部质量来提高抗风、抗震能力……
科学研讨
科学拓展
04
请同学们借鉴其他小组优秀的设计方案，学习其中可以移用的巧思，继续研讨解决方案，及时调整设计方案，调整改进发现的问题。
科学拓展
课堂总结
05
课堂总结
课堂练习
06
一 填空题
1.设计塔台的要求包括高度（60厘米）、 底部不粘连桌面 、使用固定材料、承 重 、 抗风 、 抗震 、稳固、美观、价廉（节省材料）。
2.埃菲尔铁塔有很多 三角形 （填“三角形”或“四边形”）结构，这样的结构主要是有利于 增加 （填“增加”或“减少”）它的稳定性。
底部不粘连桌面
重
抗风
抗震
三角形
增加
课堂练习
二 判断题
1.我们在制作塔台模型时，底座越重越好，越大越好。（ × ）
2.我们可以把塔台固定在桌面上，例如用胶带或者胶水等。（ ）
3.设计图的好坏对模型有影响，虽然评价表中没有设计图的打分，但是也要十分细致地进行。 （ √ ）
×
×
√
课堂练习
三 选择题
1.在制作塔台模型时，我们要多使用（ A ）结构。
A. B. C.
A
课堂练习
2.设计方案最好应该是（ C ）。
A.只需要用图画表达就可以了
B.用设计图及文字说明，但缺乏条理，缺少定量说明
C.用设计图及文字说明，不仅逻辑清晰，而且在用材和多少上都有细致的说明
C
课堂练习
3.塔台的防风能力也很重要，下面的设计中对防风设计最好的是（ C ）。
A.用木板把里面密封起来
B.把塔台的重量减轻
C.使用框架结构
C
课堂练习
四 综合创新题
为了把长方形框架加固，我们一般可以在框架中加入 斜杆 。在下面的图片中，甲图中加入的材料所起的作用是 推力 阻止了框架的变形，乙图中加入的材料作用是 拉力 阻止了框架的变形。
斜杆
推力
拉力
课堂练习
课堂实验再现
制作模型是科学探究过程中常用的一种研究方法。
1.在我们设计塔台模型时，我们需要用到很多材料，同时通过这些材料来模拟现实中塔台建造所用到的材料。其中20厘米的吸管模拟的是（ ），剪刀模拟的是（ ），胶带模拟的是（ C）。
A.切割机 B.钢架 C.混凝土
B
A
C
课堂练习
2.关于抗震结构，你认为下列说法正确的是（ A ）。
A.抗震的方法有耐震、免震等
B.地震的发生是小概率事件，所以工程建设中不需要考虑抗震性
C.抗震结构的制作需要很多材料，且成本很高，不符合我们节约成本的理念一律不需要
A
点拨：地震的发生是小概率事件，但工程建设中需要考虑抗震性。抗震结构的制作需要很多材料，且成本很高，但不是一律不需要。
课堂练习
3.典典完成上面的分析后，他猜想了自己的设计中可能碰到的问题以及解决的方案。请你帮他将可能碰到的问题以及解决的方案连起来。 略
略
课堂练习
4.天天觉得上轻下重的结构稳定性好，聪聪不明白，天天就做了个实验，请你帮他解答一下：下面选项中放在电风扇前（底部是水），最稳定的是（ C ）。
C
课堂练习
