(共37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
观察塔台和设计模型。
在工程中设计模型有什么作用和意义？
科学聚焦
设计
制作
测试
评估
改进
做一名小小工程师
科学聚焦
科学探索
02
1.要求
以小组为单位，用材料制作一个高60厘米的塔台（底部不得粘在桌面上）。要求进行图形和文字的设计，使用所给的材料，塔台必须保证站立能承受一定的重量和风力，并具有一定的抗震能力，还要尽量节省材料。看一看哪组设计的作品能达到稳固、美观、价廉的平衡。
科学探索
①尺寸：塔台高度60厘米；
②功能：底部能够移动；
③稳固：承重能力强，抗风、抗震能力强；
④成本：节省材料；
⑤美观。
项目要求：
科学探索
设计要求：
①应有文字、图画、数字、标记等，清晰明了，有条理。
②小组分工明确、系统，有组织的开展设计活动。
科学探索
思考：我们面临的工程任务的要求，哪些是必须达到的？哪些是重点考虑的？
（1）塔高、稳固、能承重是基础要求；
（2）有抗风、抗震能力是关键要求重点考虑；
（3）成本、美观、设计图、分工等是均衡整合考虑完成的要求。
科学探索
2.材料（每组）
70根20厘米长的吸管
剪刀（1或2把）
胶水
尺子（1或2把）
科学探索
塔台模型制作评价表 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，每个成员安排了相应的任务，并且每位成员都明确自己的任务，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
科学探索
1.依据评价量表思考问题
①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？
上小下大，但底座不能太大；尽量瘦长一些；用一些吸管从中间和侧面进行支撑，并帮助延长高度。
科学探索
②哪些设计是为了稳固塔台模型？
利用了框架，相互交错，使用了一些斜杠加固，塔体整体上小下大。
科学探索
你们觉得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
探索哪种结构更稳定
科学探索
③如何保证塔台不倒下？如何保证塔台的倾斜角最小？
④什么因素会导致塔台产生倾斜角？
⑤如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震？
科学探索
探索物体不容易倒的秘密
观
看
视
频
科学探索
2.设计活动
科学探索
3.设计成果
科学探索
科学研讨
03
1、我们的设计方案完备吗？是否考虑到了各个因素？
2、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？
科学探索
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
