教科版（2017秋）四年级科学上册3.3用橡皮筋驱动小车教学设计

《用橡皮筋驱动小车》教学设计
【教材简析】
《用橡皮筋驱动小车》是四年级上册《运动和力》单元的第3课。教科书从一组橡皮筋图片引入，引导学生认识到拉长的橡皮筋具有能量，释放后可以产生动力——弹力，由此引出本课的主题“用橡皮筋驱动小车”。
本课由四部分组成。第一部分“聚焦”环节，让学生回顾玩橡皮筋的感觉，思考“能用橡皮筋驱动小车吗”。第二部分“探索”环节，第一个活动引导学生组装橡皮筋小车，第二个活动主要研究橡皮筋产生的动力大小与小车运动距离的关系。第三部分“研讨”环节，这部分主要包括两个讨论问题：第一个问题是通过实验，让学生认识到橡皮筋缠绕后被拉伸产生的弹力为小车运动提供了动力；第二个问题指向小车行驶远近与其动力大小的关系。第四部分“拓展”环节，教科书利用图片，为“如何让橡皮筋产生不同大小的力”这一问题提供了指导，进一步引导学生了解：在橡皮筋可承受范围内，被拉得越长形变越大，产生的弹力也越大，资料部分对橡皮筋产生的力做了科学的解释。
在前两课学习了用拉力、反冲力作为动力驱动小车后，本课要学习另一种力——弹力。本课仍以“动力”和“小车运动”为线索进一步研究运动和力，主要让学生了解弹力的效果和产生的条件。以橡皮筋为例，通过实验来了解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。
【学生分析】
橡皮筋是学生熟悉的物品，也经常使用，比如发射小球、拴系袋子、制作模型时的连接……但是，如何将橡皮筋作为小车的动力，这个动力来自于哪里，这种动力对小车的行驶产生什么影响，这些问题学生还不太明白，但却十分感兴趣。因此，本课以“如何用橡皮筋驱动小车”作为教学起点，进一步发展学生研究运动和力的兴趣，也为后续制作小车的教学活动奠定基础。
【教学目标】
科学概念目标
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。
科学探究目标
会安装用橡皮筋作动力的小车。
探究橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离的关系。
科学态度目标
发展进一步研究运动和力的兴趣。
认同收集数据作为证据、进行解释的重要性。
科学、技术、社会与环境目标
体会到不同小车具有不同类型的动力。
认识到改变橡皮筋的弹力大小会对小车的运动有影响。
【教学重难点】
重点：安装橡皮筋小车，研究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系。
难点：收集数据说明橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离的关系。
【教学准备】
为学生准备：小车、橡皮筋、软尺或绳子。
教师准备：学生实验材料一套、弹簧、钩码若干、有关弹力应用的图片或视频资料。
【教学过程】
一、聚焦
1.
教师出示橡皮筋，提问：橡皮筋拉开时会有什么感觉？
学生回忆玩橡皮筋的感觉，教师将学生提到的关键信息板书。
2.
学生体验拉橡皮筋，缓慢来回地拉开橡皮筋，感受拉橡皮筋的感觉，观察橡皮筋的变化。
学生交流拉橡皮筋的感觉，感受来自橡皮筋产生的弹力，松手后观察到橡皮筋会恢复到原来的样子，教师将学生的想法在板书中呈现出来。
3.
聚焦问题：拉长的橡皮筋具有能量，释放后可以产生动力——弹力。怎样安装一辆用橡皮筋作动力的小车呢？
学生思考用橡皮筋驱动小车的方法和如何安装橡皮筋小车。如果学生想不到怎么安装，教师提示学生可以参考装有发条的玩具，当拧紧发条后玩具便会动，尝试在小车身上拧上橡皮筋。
设计意图：让学生动手玩一玩橡皮筋，为学生认识弹力打下基础。虽然教科书在拓展环节才引入弹力的概念，但如果学生在这之前提到弹力，教师可以顺势将“弹力”一词在板书上呈现出来，并在“聚焦”“探索”和“研讨”环节中有意识地让学生注意弹力的效果和产生的条件，为拓展部分认识弹力的概念提供支持。
二、探索
（一）组装用橡皮筋驱动的小车
1.
提问：橡皮筋应该安装在小车的哪个部位，才能让小车动起来呢？
引导学生理解：成功安装橡皮筋小车关键是橡皮筋要能够带动小车车轮转动。
2.
课件或微视频展示橡皮筋小车的组装方法。
（1）将橡皮筋一端固定在车的前端中心处，另一端在车轴套上并钩住。
（2）转动车轮，让橡皮筋在车轴上缠绕，松开手后车轮便会转动。
（二）研究小车运动距离与橡皮筋缠绕圈数多少的关系
1.
提问：橡皮筋缠绕圈数与小车运动距离有什么关系呢？理由是什么？
学生推测缠绕圈数与小车运动距离的关系，并交流猜测的理由。
2.
设计实验验证猜测。
学生交流，如果学生能说“缠绕很多圈看小车是否行驶得更远”的想法，教师则继续追问：只测试缠绕很多圈这一组实验，就能得出缠绕圈数与运动距离的关系吗？目的是引导学生设计多组实验进行比较后，再归纳得出它们之间的关系。
3.
课件或微视频展示实验操作、要求和活动手册。
（1）将橡皮筋缠绕1圈后，用手固定住车轮，防止橡皮筋松开。
（2）将车头放在起点线处，松手，小车向前行驶。（橡皮筋缠绕方向与小车行驶方向相反）
（3）以小车后轮过线的位置标记为终点线，用软尺测量从起点线到终点线的距离，记录数据。
（4）重复实验3次，计算平均值。
（5）再将橡皮筋缠绕3圈和6圈，按照上述操作实验，记录数据。
注意：如果出现车轮在原地转动，或中途打滑使橡皮筋释放掉能量影响小车正常行驶距离，则此次实验数据无效，需要重做。
4.
课件提示实验过程需要仔细观察和思考的内容。
橡皮筋缠绕一圈时和缠绕多圈时，产生的力大小一样吗？
橡皮筋缠绕一圈时和缠绕多圈时，力作用在小车上的时间一样吗？
教师组织学生谈一谈对这两个问题的想法，并提醒学生在实验时要仔细观察。
5.
学生领取实验材料，开始实验，教师巡视，给予学生指导。
设计意图：安装橡皮筋小车是整节课的基础，也是难点。主要来解决橡皮筋能否带动小车轮子转动这个问题，因此在用橡皮筋带动小车轮子转动方面应引导学生思考，为后续制作小车时解决动力方式提供支持。利用课件或微视频提示学生实验操作要求，不仅降低了实验难度，也是高效课堂的体现。
三、研讨
1.
分享小组实验数据和发现。
学生分享实验结果。
2.
问题一：橡皮筋缠绕一圈和缠绕多圈时，产生的弹力大小一样吗？证据是什么？
学生从橡皮筋缠绕一圈到缠绕多圈时，会发现手用力越来越大，可以得出结论：缠绕一圈和多圈时，橡皮筋产生的弹力大小不一样。
3.
问题二：橡皮筋缠绕一圈和缠绕多圈时，力作用在小车上的时间一样吗？是怎么判断的？
学生交流观点，从缠绕多圈时小车行驶的距离比缠绕一圈的行驶的距离远可以判断：力作用在小车上的时间不一样。
4.
问题三：使车轮转动的力来自哪里？是怎么发现的？
使车轮转动的力来自橡皮筋缠绕时产生的弹力，可以从一松手缠绕的橡皮筋会带动车轮转动的现象中发现。
5.
问题四：橡皮筋在车轴上缠绕的圈数与小车行驶的距离有什么关系？请用实验数据证明结论。
学生从实验数据中不难发现，橡皮筋缠绕1圈、3圈和6圈时，小车行驶的距离在逐渐变长，因此得出结论：橡皮筋在车轴上缠绕的圈数越多，小车行驶的距离越远。
6.
教师追问：为什么会有这样的关系？
引导学生从“缠绕圈数对橡皮筋产生的动力有什么影响”去思考，关注缠绕圈数较多时，产生的弹力越大，动力就越足，小车能行驶得更远。
设计意图：研讨部分重在培养学生的证据意识，并非只关注实验结果。学生在研讨阐述观点时，容易忽略用实验数据或实验过程中得到的事实作为论据来支持自己的结论，因此教师应该不断地提醒学生用数据或现象进行解释，发展学生的证据意识，让实验取得的证据与实验结论联系起来。
四、拓展
1.
提问：用什么办法可以让橡皮筋产生不同大小的力呢？
学生交流：用手拉橡皮筋，当橡皮筋拉得越长时，手用力就越大，橡皮筋产生的弹力也越大。
2.
现场演示。在三根长度一样、股数一样的橡皮筋下端，分别挂上1个、2个、4个钩码，请学生仔细观察橡皮筋长度的变化。
3.
引导学生思考：这三根橡皮筋，哪根产生的弹力更大一些？你是怎么判断的？
学生交流想法，为后续了解弹簧测力计的原理做铺垫。
4.
阅读资料，了解弹力：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。
5.
你还能列举出生活中关于弹力的例子吗？
学生列举生活中用到弹力的例子，如衣裤的松紧袋、弹弓、弹力绳等。
设计意图：通过教师演示实验，引出关于“弹力”科学的解释，符合学生对概念理解从形象到抽象的思维水平。
【板书设计】
(
橡皮筋缠绕
多圈
一圈
动力小
小车行驶近
动力大
小车行驶远
弹力
发生形变产生
)
【活动手册使用说明】
按照实验要求操作，记录实验数据。实验之前，教师首先要指导学生：
1.
终点线的确定：以小车后轮过线的位置标记为终点线，每次实验都从起点先开始。
2.
无效数据处理：如果小车启动后原地打转或行驶过程中打滑，影响了小车正常行驶距离，则此次实验数据作废，重新实验。
3.
会判断小车出发方向：橡皮筋缠绕方向与小车行驶方向相反。