六年级上册科学教案-2.3 拱形的力量 教科版

教科版六年级科学 第二单元
第3课 《拱形的力量》教学设计
教学目标：
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。
过程与方法：根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。
情感、态度、价值观：关注拱形结构与技术的结合及在生产生活中的应用；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：
学生在实践探究中能根据拱形的形变来分析拱形受力的状况。
教学难点：
学生能根据拱形受力后形状的变化，分析出拱形受力的状况。
教学准备（按12组算）：
学生：拱纸3条、垫圈30个、实验记录单、书本若干本、每组粗笔1支
教师：拱纸10条、平面纸3条、垫圈30个、实验记录单、、粗笔3支、课件
教学过程：
一、课前谈话：
师：今天老师带来了一样我们都爱吃的蔬菜-----冬瓜。
2、教书去掉半个冬瓜瓜瓤，问留下了一个什么形状？
4、对了，这是一个用冬瓜瓜皮做成的科学探究的模型。（板书： 拱形）
二、谈话引入
1、师：刚才我们从冬瓜说到了拱形，在生活中还有许多拱形的结构，请看（投影图片），对于拱形你最感兴趣的是什么？
2、生说。
3、师：综合大家的问题，主要的疑惑是我们生活中为什么会有这么多的拱形结构的物体，拱形起到了什么作用？今天我们就从“拱形的力量”上去寻找答案。
4、出示课题：拱形的力量。
三、平面纸与拱形纸承重能力的比较
1、师：要了解拱形的力量有多大，我们拿一张拱形纸和一张平面纸来做个比较，（出示拱形纸、平面纸）
2、师：（1）这两张纸的材料和大小都一样，跨度都是12厘米，现在如果在纸的中间轻轻地放垫片（出示垫片），你们估计一下哪张纸的承重能力强一些？
（2）检验一下，以碰到这桌面为标准。请数好。（师演示，板书： ）
3、通过刚才老师的演示，相同材料和大小的纸，哪种形状的承重能力强一些？
4、现在你的脑海中冒出了什么问题？为什么拱形纸的承重能力比较强呢？你能做出自己的解释吗？
5、学生自由发表自己的见解。
6、刚才大家只关注纸能承受几个垫片，忽略了它在承重过程中形状的变化，看一看当老师在两种纸上各放1个垫片时，平面纸和拱形纸的形状各有什么变化？放2个、3个垫片呢？
7、学生汇报：平纸向下凹，拱纸的脚（拱脚）向两边推（伸展）开去。
如果再在上面加一个垫片，平纸往下凹得更厉害了，拱脚也向两边推（伸展）得更开了。（板书： ）
8、深入探讨：
（1）静止的拱脚向两边推开，说明肯定对它施加了一个力，我们把这个力称为外推力，那么这个外推力来自于哪里呢？（垫片向下的压力）
师出示悬空的垫片，这样吗？压在拱纸上的垫片对拱纸产生了一个向下的压力。（板书： ）
（2）垫片的压力是向下的，而“拱纸”的拱脚怎么会向两边推（伸展）呢？谁能解释一下这种现象？（向下压的力传向两边，所以，“拱脚”才会向两边推。）
9、小结：
（1）动画演示（拱形受力状况）。
（2）文字总结拱形承重力量传递过程（拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，产生外推力。）
四、使拱形承受更大的重量 ，分组实验。
1、师：刚才的拱形纸只能承受很少的垫片，如果我想多放几个垫片，使拱形纸承受更大的重量，你们有什么办法？
2、生答：拱足两边用物体抵住。 （板书： ）
3、布置注意点：
（1）师：这个主意听起来挺不错的，我让大家提前准备了书，用它作为抵住拱脚的材料。
（2）实验前，先要设计好你们的方案，需要几本书？怎么摆放？画在这张实验单上（投影实验单），画出拱形在承重过程中的形状变化，等会儿，小组凭这份方案到老师这里领取实验材料。
（3）实验时：
A、 拱形放在这张实验单上测试，两只拱脚放在实验单的两条竖线记号上，如果不到12厘米，请你轻轻地拉一下拱纸，超过12厘米，就用书抵住。以碰到桌面为倒塌标准。不能在纸发生形变的时候放垫片。
B、你们的方案要重复测试3遍以上，是不是一张拱形纸测试3遍？为什么？每张拱纸测试完后要更换。
C、在考虑让拱形承受更大重量的同时考虑材料的合理利用。
（4）实验后：
A、完成实验单，，填写的数据必须是你们认为最合理的一次，数字要写得大，满格。
B、实验单完成后，按组号贴在黑板上。请大家分析各小组的数据，看看有什么发现？
4、学生实验，张贴“实验单”于黑板：
5、师：同学们都非常能干，这一张张实验单上都凝聚着每位同学的聪明智慧，如果你们还能找出这些实验数据背后隐藏的秘密，那就更了不起啦！
6、分析：
（1）我们来找找，哪个组的拱纸承受的垫片最多？
你们组愿意把实验过程说给大家听一听吗？
你们还有什么经验要告诉大家吗？
（2）按书的本数从多到少排列实验单，进行统计。（板书：书本数 垫片数）
（3）观察：抵住拱脚的书本数与拱形纸承受的垫片数有什么关系？
抵住拱脚的书本数越多（重），能承受的垫片就越多。
（4）就黑板上的数据而言，抵住拱脚的书本数越多（重），能承受的垫片就越多，这是为什么？
抵住了拱形受压时产生的外推力。
（5）请大家关注：随着重量的增加，拱纸的形状有什么变化？
随着重量的增加，不光是拱脚会向两边伸展，拱的两侧也会向两边伸展，中间会向下凹。
中间向下凹说明拱受到一个向下的力，两侧向两边伸展说明拱受到一个向外的力。
7、归纳(演示动画)：拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，产生外推力。如果能抵住这个外推力，拱形就能承载很大的力量。
8、抵住了外推力，它的承重能力是不是会无限制增加呢？你怎么知道的？
不会无限制增加。因为随着重量的增加，拱形的受力点会向下凹或者断裂，引起拱形倒塌。
9、举例：（出示图片）知道这个事儿吗？
这是2007年8月13日下午，湖南省凤凰县的一座大桥发生了坍塌事故。这座桥即将竣工，当时工人们正在拆脚手架，大桥突然倒塌，有几十人死亡。在调查中人们发现，倒塌的原因之一是桥墩内没有钢筋，可见拱桥承重能力的强弱和它的材料密切相关。如果把今天用的纸换成石块、钢筋混凝土，那么拱的承重能力将大大增加。
总结：拱形承重也是有限度的，也与建筑材料有关，否则就会倒塌。
五、搭建一个拱桥
1、师：刚才研究的拱都是老师发给大家的，想不想亲自动手来造一个拱呢？（投影：齐心协力来造拱）。
2、为学生准备开课时的冬瓜，将半个去除瓜瓤的冬瓜分成5等份。
3、请几位学生合作搭冬瓜拱桥。
4、在拱顶处放上钩码，两边抵住重物，测试冬瓜拱桥的承重。
5、总结冬瓜拱桥承重的秘密。（出示课件）
六、知识延伸
1、过渡：同学们，在我们的生活中出现了很多课前我们看到的拱形结构的桥，那么你们知道我们中国最著名的石拱桥是什么吗？（赵州桥）
2、师：为什么它经过了一千多年的洪水冲击、碾压，地震灾害，至今仍坚固完好，你能不能来解开这个千古谜团呢？利用今天我们学过的知识，小组内2分钟讨论一下。（随机，时间允许的条件下讨论）
3、根据学生的回答，师补充介绍赵州桥更多的资料（出示课件）
4、刚才大家已经会用学过的知识来解决了赵洲桥为什么千年不倒的谜团，其实在我们的生活中还有很多拱形的物体，你们看（出示图片）
5、小结：课后，只要同学们做个有心人，仔细观察，就会发现生活中还有许多地方也运用了拱形的原理
【板书设计】
拱形的力量

《拱形的力量》学生实验记录表
班级 第 小组 记录人：
最终的实验结论：拱形承载重量时，能把压力向（ ）向（ ）传递给相邻的部分，产生（ ）。如果能（ ）这个外推力，拱形就能承载.
很大的力量。