拱形的力量（第一课时）
教材分析及设计意图：
通过前面两课的学习，学生已经初步了解改变材料的厚度和形状会增强抗弯曲能力。本课又提出了一种新的形状——拱形，拱形结构是一类很重要的结构，应用广泛。拱形结构又叫推力结构，它的特点是把受到的压力分解成向下的压力和向外的推力，是所有结构中唯一产生外推力的结构。研究拱形的承重特点更具趣味性和挑战性。教材精心设计了两个活动，第一个实验活动：测试纸拱的承重能力。通过实验——发现问题——改进实验——再次尝试的探究过程，认识拱形的承重能力，引导学生根据拱形的形变推想它的受力状况，认识拱形承重的特点。第二个体验活动：做一个瓜皮拱。观察小块的瓜皮搭成的拱非但没有垮掉还能承重，尝试解释瓜皮拱不垮的原因，进一步感受拱形承重的特点。
教学目标：
1.科学概念：
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。
2.过程与方法：
能够边实验边思考，逐步深入地研究一个问题。能根据拱形结构的形变，分析受力的状况。
3.情感、态度、价值观：
通过赵州桥了解我国古代工程技术的成就，增强自豪感。
教学重点：
理解拱形承重的特点：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。
教学难点:
在实验探究中根据拱形的形变，分析拱形受力的状况。
教学准备:
1.学生：每组10*21CM卡纸、垫圈若干、课本。
2.教师：10*21CM卡纸、垫圈若干、瓜皮拱模型、矿泉水瓶。
教学过程:
一、引入
1.师：上一节课，我们已经认识了改变材料的形状可以增强材料的抗弯曲能力。今天我们来认识一种特殊的形状。
[PPT2－3]拱形建筑
2.师：你发现了吗？这些建筑的设计都采用了什么形状？
生：拱形。
3.师：特别是在古代，材料还不是很多，材料的强度也不是很好的年代采用的拱形的结构，其原因在哪里？
生：为了更坚固。
4.这些古老的建筑经历岁月和风雨，如今仍能坚固、完好。这其中有什么科学道理呢？这节课我们就来研究“拱形的力量”。
[PPT4]课题
出示课题：拱形的力量
二、拱形承受压力测试
1.出示卡纸，这张卡纸平铺做横梁时能承受多少压力呢？我们先来实验测试一下。
师：实验时需要注意些什么？
生：垫圈放在横梁中间，轻拿轻放。
师：到什么程度，我们认为横梁的承重达到极限了？
生：横梁塌陷。
教师演示或指名学生上台演示实验：测试卡纸平铺时的承重能力。
2.师：如果把卡纸弯成拱形，你预测它承受几个垫圈的压力？教师演示做一个纸拱。
生：（根据卡纸做横梁时的承重能力预测。）
师：实验时垫圈放在什么位置？怎么认为纸拱达到承重极限？
生：垫圈放在纸拱最上面。
[PPT5]拱形各部分名称
3.师介绍拱形：纸拱上面最上面的部分叫“拱顶”，下面与桌面接触并支撑拱的部分叫“拱足”。
师：当纸拱受压后，拱顶低于其它部分时，我们就认为纸拱达到了承重极限。
[PPT6]实验注意事项
4.学生分组实验，填写实验记录表。（课堂作业本活动记录表1）
5.指名小组汇报实验结果。
[PPT7]拱足向外推
6.师：通过比较纸做拱形和横梁的承重能力，你发现了什么？
师：纸拱承受的垫圈数并没有我们预想的那么多，这是为什么呢？
生：纸拱受压时形状会发生变化，拱足会向两边推开。
三、使拱形承受更大的压力
[PPT8]讨论
1.师：有什么办法能使纸拱承受更大的压力？
2.学生交流。
预设：（1）在纸拱下放支撑物。
（2）把拱足固定住。
3.师：在纸拱下放支撑物肯定能增强纸拱的承重能力，固定拱足也能增强纸拱的承重能力吗？让我们用实验验证一下。
学生分组实验，填写实验记录表。（课堂作业本活动记录表2）
[PPT9]结论
4.汇报数据，得出结论：抵住拱足，拱能承受更大的压力。
继续增加拱形的承重能力
[PPT9]纸拱有什么变化？
1．师：在刚才的实验中，随着压力的增加，纸拱有什么变化？
生：纸拱中间塌陷或向旁边偏。
师：我们能继续增强纸拱的承重能力吗？你有什么办法？
生：用更多的书抵住拱，使它不变形。
2.教师演示用更多的书抵住纸拱，测试纸拱的承重能力。
3.师生小结：用更多的书抵住纸拱，使它不变形，纸拱的承重能力更强。
五、分析拱形的承重特点
师：通过实验，我们知道了怎样增强拱形的承重能力？
生：抵住拱足，使拱不变形。
师：为什么抵住拱足，就能增强纸拱的承重能力呢？这需要我们从拱形受到的力来分析。拱形受到了什么力？
[PPT10]拱形受力图
生：拱顶向下的压力。
师：纸拱受压时，拱足为什么会向两边推开？ 这个向外推的力是怎么来的？
生：是由拱顶向下的压力传递过来的。
师：这股力是怎么传递的呢？试着在拱形图上画出力的传递示意图。
[PPT10]拱形受力传递示意图
师:拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压，结合得更加紧密。拱形受压时会产生一个向外的推力，如果能抵住这个力，拱就能承载很大的重量 。
六、拱一个瓜皮拱
[PPT11]赵州桥
1．师：早在1400多年前的隋朝，著名匠师李春就利用拱形的这一特点，设计并制造了一座跨度达37.02米的石拱桥，至今仍然结实完好，这就是著名的赵州桥。
师：由于古代受材料和技术的限制，不可能制造一整个石拱桥。赵州桥其实是由许多块楔形的小拱石搭建而成的。
[PPT12]瓜皮拱模型
师：就像这个瓜皮拱一样。这些楔形的小块能搭成一座拱桥吗？它不会掉下来吗？
2.试搭瓜皮拱模型。
[PPT13]搭好的瓜皮拱模型（相互挤压、结合得更加紧密。）
3.师：你能用今天所学的知识解释瓜皮拱为什么不垮吗？
生：瓜皮拱受压时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压，结合得更加紧密。两边的重物抵住了拱向外的推力。所以瓜皮拱不会垮，还能承受很大的重量。
七、拓展延伸
[PPT14]寻找生活中的拱形
我国古代劳动人民利用自己的聪明才智巧妙地利用的了拱形，直到现在，人们在生活中还时常利用拱形。请大家课后寻找生活中见到的拱形，并将它们记录下来。
八、作业
完成配套作业本中的相关作业。
教学反思：
1．受纸的材质、厚度等因素的影响，各种纸拱的承重能力各不相同。实验
前教师应根据所选纸张试做实验，选择适当重量的垫圈，计算所需的垫圈数量。以免在实际教学中出现垫圈过轻，垫圈数量不够；或者垫圈数量过多，影响实验效率。
2．前一课《形状与抗弯曲能力》的知识点是通过改变材料的形状来增加厚度，从而增强材料的抗弯曲能力。关于拱形是否也属于改变形状、增加厚度来增强承重能力，许多科学教师间存在着分歧。对此我持否定的观点。拱形是一种特殊的形状结构，它的特点是将受到的压力分解成向下的压力和向外的推力。本课第二环节中设置比较卡纸平铺与拱形的承重能力实验，除了让学生发现拱形受压时拱足向外推的特点外，同时也是让学生明白在不抵住拱足的情况下拱形的承重能力并不比薄板形强，只有抵住拱足，拱形才能承受很大的重量。拱形的这一特点与前一课中的其它形状是截然不同的。
3．用西瓜皮搭拱，需要切除部分瓜肉且西瓜多汁，实验操作有一定的难度。教学时可采用实验工具箱中的拱桥模型或用冬瓜代替。因瓜皮的形状并非完全规则的拱形，在切瓜皮时也很难做到各部分大小完全一致。所以瓜皮切好后应给每块标上序号，以便在搭瓜皮拱时各部分能结合紧密。
课件15张PPT。 拱形的力量小学科学（科教版）六年级上册第二单元第3课这些建筑的设计都采用了什么形状？拱形的力量拱足拱足拱顶实验注意事项1.将垫圈轻轻放在拱顶。2.当纸拱受压后，拱顶低于其它部分时，作为纸拱的承重极限。3.边实验边记录，填写实验记录表。4.实验时注意观察纸拱的变化。你发现了什么？ 纸拱受压时形状会发生变化，拱足会向两边推开。有什么办法能使纸拱承受更大的压力？随着压力的增加，纸拱有什么变化？抵住拱足，拱能承受更大的压力。 拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压，结合得更加紧密。 拱形受压时会产生一个向外的推力，如果能抵住这个力，拱就能承载很大的重量。赵州桥 早在1400多年前的隋朝，著名匠师李春就利用拱形的特点，设计并制造了一座跨度达37.02米的石拱桥，至今仍然结实完好，这就是著名的赵州桥。这些楔形的小块能搭成一座拱桥吗？各部分相互挤压，结合得更紧密。瓜皮拱为什么不垮？ 课后寻找生活中见到的拱形，并将它们记录下来。课外拓展THANKS
